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Dilatometer
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Dessen der
thermischen Ausdehnung von Prüfstäben.
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Üblicherweise pferden Ausdehnungskenngrößen auf eine bestimmte Eichstablänge
bezogen. Es soll daher der Prüfstab in seiner Länge dem Eichstab entsprechen. Ist
diese Voraussetzung nicht erfüllt, dann muß aus dem Meßergebnis derjenige Wert errechnet
werden, den bei gleichen Bedingungen die Prüfung eines Stabes von der Länge des
Eichstabes ergäbe.
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Ein solches Verfahren ist umständlich und zeitraubend in seiner Anwendung.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, diese Mängel zu beseitigen und
ein Dehnungsmeßgerät zu schaffen, welches die Aleßergebnisse rasch und einfach ablesbar
liefert.
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Das angestrebte Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das
Dilatometer mit einer die Prüfstabausdehnung auf konstante Eichstablänge beziehenden
Anzeigeeinrichtung versehen ist. Diese ssird zweckmäßigerweise durch einen vom Prüfstab
belasteten, in seiner Wirklänge verstellbaren Gelenkhebel gebildet, dessen freies
Ende mit einem Zeigerwerk zusammenwirkt.
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Damit die Wirklänge des Gelenkhebels auf einfache Weise änderbar
ist, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Gelenkhebel auf
einer gleitbeweglich in einem Festkörper angeordneten Zunge gelagert.
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Da die Wirklänge des Gelenkhebels und die Prüfstablänge übereinstimmen
sollen, sind nach einem
weiteren Merkmal der Erfindung sowohl die
Zunge als auch der Festkörper mit einer Meßleiste ausgerüstet, welche derart angeordnet
ist, daß die einander zugekehrten Fluchtlinien des Gelenkhebellagers und des Prüfstabangreifgliedes
übereinstimmen.
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Zur Übertragung der Gelenkhebelbewegung auf das Zeigerwerk dient
ein Ansprechglied, welches vom Gelenkhebellager um ein ganzzahliges Vielfaches der
Eichstablänge entfernt ist. Hierdurch wird erreicht, daß der am Ansprechglied vorhandene
Meßwert die Dehnung eines Stabes von Eichstablänge oder dessen ganzzahligem Vielfachen
darstellt.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Der im Ofen I befindliche Prüfstab 2 liegt mit einem Ende an einem
Festpunkt 3 und mit dem anderen Ende an dem längs beweglichen, als Angreifglied
wird samen Stift 4 an. Dessen Spitze 5 drückt gegen den Gelenkhebel 6, welcher bei
7 auf der Zunge 8 gelagert ist. Diese ist gleitbeweglich im Festkörper 9 angeordnet.
Mit der Zunge 8 verbunden ist die Meßleiste 10, deren untere Begrenzungslinie mit
der parallel zum Prüft ab 2 verlaufenden Fluchtlinie h des Lagers 7 zusammenfällt.
Der Meßleiste 10 gegenüber ist am Festkörper 9 eine weitere Meßleiste II angebracht.
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Deren obere Begrenzungslinie i fällt mit der durch die Spitze 5 parallel
zum Prüfstab 2 laufenden Fluchtlinie zusammen. Am freien Ende des Hebels 6 greift
die Spitze 12 des als Ansprechglied dienenden Stiftes 13 an, dessen anderes Ende
gegen den Zeiger 14 drückt.
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Dieser ist mit einem Schreiber 15 ausgerüstet, der auf dem vom Motor
I6 in Pfeilrichtung bewegten Papier I7 gleitet. Die Hebellänge I von der Achse des
Lagers 7 bis zur Spitze 12 des Ansprechgliedes ist zu einem ganzzahligen Vielfachen
der Eichstablänge gewählt.
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Zum Bestimmen der Wärmeausdehnung wird der zu untersuchende Prüfstab
2 zunächst zwischen die meßleiste 10 und II geschoben und die Zunge 8 so bewegt,
daß er an den Meßleisten anliegt (strichpunktiert angedeutet). Durch dieses Einstellen
wird erreicht, daß die Wirklänge des Hebels 6 mit der tatsächlichen Länge des Prüfstabes
2 übereinstimmt. Nach dieser Einstellung der Gleitzunge 8 wird der Prüfstab 2 in
den Ofen I derart gebracht, daß er die in der Zeichnung dargestellte Lage einnimmt.
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Beim Ausdehnen überträgt der Prüfstab 2 seine Verlängerungsbewegung
auf das Angreifglied 4, welches mit der Spitze 5 den Hebel 6 belastet und diesen
verschwenkt. Die Schwenkbewegung überträgt der Hebel 6 auf das Ansprechglied I3,
welches sie an den Zeiger 14 weiterleitet, der dadurch verstellt wird und bei ablaufendem
Papier 17 mittels des Schreibers 15 den Dehnungsverlauf kurvenmäßig aufzeichnet.
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Hat die Ausdehnung des Prüfstabes 2 die Größe S dann schwenkt der
Hebel 6 an der Spitze 5 um das Wegstück #l1 nach links. An der Spitze 12 schwenkt
er dann um den im Verhältnis l/l1 erhöhten Wert, also um #l1.l/l1 aus. Da man num
die Länge l1 des Prüfstabes als Bruchteil der Eichstablänge 1 auffassen kann, nämlich
zu # - wobei n jeden Wert annehmen kann -, so kann die Auslenkung des Hebels 6 an
der Spitze I2 auch als n-fache Überhöhung von L111 aufgefaßt werden, d. h. die Auslenkung
A des Hebels 6 bei 12 ist: A = n . #l1. Betrachtet man ganz allgemein die Ausdehnung
eines Eichstabes von der Länge l und eines Prüfstabes von der Länge l1 aus gleichem
Weflstoff und bei gleichen Bedingungen, dann verhält sich der Eichstab seiner Ausdehnung
wie der l1 l Prüfstab zu seiner Ausdehnung so daß Jil 1 ist. Hieraus errechnet sich
die Eichstabausdehung zu l . #l1 #l = . Nimmt man nun an, daß die Prüfl1 stablänge
l1 ein Bruchteil der Eichstablänge l, nämlich l1 = l/n ist, dann läßt sich die Eichstabausdehnung
darstellen zu #l = n . #l1.
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Dieser Wert stimmt mit der an der Spitze 12 des Dilatometers vorhandenen
Auslenkung des Hebels 6 überein, d. h. die vom Prüfstab herrührende Ausdehnung erscheint
an der Spitze 12 als Ausdehnungswert des nicht gemessenen Eichstabes. Es ist also
vollkommen gleich, welche Länge der Prüft ab hat; immer wird bei 12 der dem Eichstab
entsprechende Meßwert erscheinen, vorausgesetzt, daß die Hebellänge I mit der Eichstablänge
übereinstimmt.
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Sollen Werkstoffe untersucht werden, deren Ausdehnungsboeffizient
klein ist, dann wird man eine Anzeigeeinrichtung wählen, deren Hebellänge 1 einer
mehrfachen Eichstablänge entspricht, so daß an der Spitze 12 ein größerer Meßwert
erscheint.
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Ist die Eichstablänge l beispielsweise 100 mm und beträgt die Prüfstablänge
l1 50 mm, dann ist n = 2, die Auslenkung bei 12 beträgt demnach A = 2 Lii1, d. h.
sie entspricht der Ausdehung #l des Eichstabes.