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Nach dem Eindringverfahren arbeitender Härteprüfer
Die Erfindung bezieht
sich auf einen nach dem Eindringverfahren arbeitenden, über eine Membran pneumatisch
wirkenden Härteprüfer mit einer pneumatischen Eindrucktiefenmeßvorrichtung.
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Die bekannten Geräte dieser Bauart weisen verschiedene Nachteile
auf, von welchen man die mangelhafte Gleichmäßigkeit des Drucks, mit welchem die
Kugel oder der Kegel gegen das Probestück angedrückt wird, und die mangelhafte Genauigkeit
der Messung der Tiefe des Eindrucks anführen kann. Dieser Eindruck kann so groß
sein, daß das Probestück nach dem Versuch nicht mehr benutzt werden kann oder wenigstens
ein unschönes Aussehen hat. Ferner ist die Benutzung dieser Geräte verhältnismäßig
langsam, was einen ernsthaften Nachteil darstellt, falls Meßreihen vorgenommen werden
sollen.
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Die Erfindung bezweckt die Herstellung eines diese Nachteile vermeidenden
Härtemeßgeräts.
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Die Erfindung, die von einem der eingangs erwähnten, bekannten Härteprüfer
ausgeht, besteht zunächst darin, daß eine gemeinsame Gasdruckquelle sowohl für die
Vorrichtung zum Erzeugen des Eindrucks als auch für die pneumatische Eindrucktiefenmeßvorrichtung
vorhanden ist. Dabei kann nach dem weiteren Merkmal der Erfindung die Membran vorteilhafterweise
eine bewegliche Wand einer Kammer bilden, in die das Gas aus der Druckgasquelle
eintritt und an deren oberer Fläche ein Stab aufliegt, der an seinem der Membran
abgewendeten Ende den Eindringkörper aufweist, während die untere Fläche der Membran
mit einem Stab zusammenarbeitet, der die pneumatische Eindrucktiefenmeßvorrichtung
betätigt.
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Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber
erläutert.
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Abb. I ist eine teilweise senkrecht geschnittene Seitenansicht eines
erfindungsgemäßen Meßgeräts; Abb. 2 zeigt im Schnitt einen Teil dieses Geräts in
vergrößertem Maßstab.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist das Härtemeßgerät
auf einem Rahmen I angebracht, welcher eine Säule 2 trägt, auf welcher ein Arm 3
einstellbar ist. Das freie Ende dieses Armes 3 ist mit einem Druckstück 4 ausgerüstet,
welches in lotrechter Richtung gegenüber diesem Arm verstellbar ist und durch eine
Feder 5 nach unten gezogen wird. Ein mit diesem Druckstück starr verbundener gerändelter
Knopf 6 gestattet, dieses entgegen der Wirkung der Feder nach oben zu ziehen.
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Der Rahmen 1 trägt eine waagerechte hohle Scheibe 1-5 und über dieser
einen Halter 7, dessen oberer Teil so gegabelt ist, daß er zwischen seinen beiden
Schenkeln den Ansatz 10 eines Halters 8 für das Probestück 9, dessen Härte gemessen
werden soll, an Ort und Stelle hält. Dieses Probestückg wird durch das Druckstück
4 gegen den Halter 8 gedrückt.
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Die Stellung des Ansatzes 10 zwischen den Schenkeln des Halters 7
kann in der Richtung nach oben oder nach unten verstellt werden, wenn diese Schenkel
nicht gegen den Teil 10 angedrückt werden. Sobald der Ansatz 10 die gewünschte Stellung
erreicht hat, werden die Schenkel mit Hilfe von Klemmschrauben gegeneinander gezogen,
so daß der Ansatz 10 festgeklemmt wird.
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Das untere Ende des Ansatzes 10 ist mit einer zylindrischen Ausnehmung
I2 versehen, in welche der lotrechte Fortsatz I3 einer auf der Scheibe 15 ruhenden
Scheibe 14 eingeschrauht ist. Der Ansatz 10 ist so geformt, daß er sich in dem Halter
7 nicht drehen, aber sich gegenüber diesem in lotrechter Richtung verstellen kann.
Wenn daher die Scheibe 14 mit ihrem Fortsatz 13 verdreht wird, verstellen sich der
Ansatz 10 und der Halter 8 gegenüber dem Halter 7 nach oben oder nach unten, wofür
die Klemmschrauben II vorher gelöst werden. Eine zwischen dem Halter 7 und einem
von dem unteren Ende des Ansatzes 10 getragenen Flansch angeordnete Feder I2a zieht
den Teil 8, 10 nach unten.
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Die Unterseite der Scheibe 15 und die Oberseite des Rahmens I sind
mit einander gegenüberliegenden kreisförmigen gleichachsigen Ausnehmunden 17 bzw.
I6 versehen. Eine kreisförmige Membran 18, deren Rand zwischen den Teilen 1 und
I5 eingespannt ist, bildet eine Scheidewand zwischen den von diesen Ausnehmungen
gebildeten Kammern. Der mittlere Teil dieser Membran ist zwischen zwei Scheiben
19 gefaßt, welche miteinander starr verbunden sind und in ihrer Mitte eine mit ihnen
verbundene Kugel 20- tragen. Die Kammer I7 steht über ein in der Scheibe 15 vorgesehenes
Loch 212 mit dem Außenraum in Verbindung.
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Ein Stab 2I, dessen oberes Ende einen konischen Diamanten 22 trägt,
welcher gegen das Probestück g angedrückt werden soll, kann axial in dem Halter
8, seinem Ansatz I0, der Scheibe I4, dem lotrechten Fortsatz I3 und der Scheibe
15 gleiten, während das untere Ende dieses Stabes 21 auf der Kugel 20 ruht.
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DieDiamantspitze 22 des Stabes 2 I ragtnormalerweise über den Boden
der in der Oberseite des Halters 8 vorgesehenen V-förmigen Ausnehmung hervor, so
daß sie sich gegen die Oberfläche des Probestücks g legen kann. Die Diamantspitze
kann mittels eines Hebels 23 zurückgezogen werden, welcher bei 24 an dem Halter
7 schwenkbar befestigt ist und mit einem erheblichen Spiel durch ein in dem Ansatz
vorgesehenes Loch 25 und mit einem geringeren Spiel durch ein in dem Stab 21 vorgesehenes
Loch 26 tritt.
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Die Kugel 20 legt sich gegen einen Stab 27 (Abb. 2), welcher in zwei
Führungsteilen 32 gleiten kann, welche von einer mit dem Rahmen 1 fest verbundenen
Muffe Ia getragen werden. Diese Führungsteile 32 sind mit Längsdurchlässen 33 versehen.
Der untere Teil des Stabes 27 geht mit einem erheblichen Spiel bei 34 durch einen
an der Muffe 12 befestigten Ring 35. Dieser Zwischenraum 34 ist genau kahbriert.
Die in der Kammer I6 vorhandene Luft kann so durch die Durchlässe 33 und den Zwischenraum
34 ins Freie entweichen.
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Der Stab 27 ruht auf einem, einem pneumatischen Meßgerät angehörenden
Stab 28.
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Dieses Gerät weist einen Körper 29 auf, welcher in bezug auf den
Rahmen 1 mittels eines mit Klemmschrauben 31 versehenen Halters 30 festgelegt ist.
In diesem festgelegten Körper 29 ist eine Muffe 56 angebracht. Die Muffe 56 nimmt
gegenüber dem Körper 29 eine feste Lage ein, doch kann diese in axialer Richtung
folgendermaßen eingestellt werden.
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An dem unteren Ende der Muffe 56 ist ein Teil 62 festgeschraubt,
welcher einen Flansch für diese Muffe bildet und sich gegen einen rohrförmigen Teil
64 legt, welcher infolge einer in eine entsprechende Nut des Teiles 64 eingreifenden
Nase 65 des Flansches 62 gegenüber diesem nicht drehbar ist. Der Teil 62 ist an
einer Drehung gegenüber dem Körper 29 durch mit diesem Teil starr verbundene Nasen
67 verhindert, welche in an dem Körper vorgesehene Längsschlitze eingreifen. Eine
zwischen dem Körper 29 und dem Flansch 62 angeordnete kräftige Feder 63 zieht die
durch die Muffe 56,-den Flansch 62 und den Teil 64 gebildete Anordnung gegenüber
dem Körper 29 nach unten.
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Ferner ist eine zylindrische Kappe 66 mit zwei Gewinden versehen,
deren Ganghöhen verschieden sind, und welche mit einem in der Außenwand des Körpers
29 bzw. in der Außenwand des zylindrischen Teiles 64 vorgesehenen Gewinde zusammenwirken.
Infolge der verschiedenen Wirkung dieser beiden Gewinde kann die Stellung der Muffe
56 gegenüber dem Körper 29 mittels der Kappe 66 eingestellt werden.
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Der Stab 28 ist in lotrechter Richtung in der Muffe 56 geführt. Das
untere Ende der Muffe 56 ist mit einer zylindrischen Ausnehmung versehen, deren
Durchmesser
erheblich größer als der des mit ihr gleichachsigen Stabes 28 ist, so daß eine Kammer
58 entsteht, in welcher sich ein mit dem Stab 28 fest verbundenes Ventil 53 mit
einem eFhebl.ichen Spiel verstellt. Das obere Ende der Kammer 58 bildet einen Sitz
54 für das Ventil 53. Das Ventil 53 wird durch eine Feder 52 auf seinen Sitz gedrückt.
Die Kammer 58 wird an ihrem unteren Ende durch den obenerwähnten, einen Flansch
bildenden Teil 62 verschlossen. Eine mit einer Druckgasquelle verbundene Leitung
43 durchdringt diesen Teil 62, mit welchem sie verschraubt ist.
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Das durch die Leitung 43 zugeführte Druckgas tritt so in die Kammer
58, strömt zwischen dem Ventil 53 und seinem Sitz 54 hindurch, wobei es einen Druckabfall
erfährt, dessen Wert von dem Abstand zwischen dem Ventil und dem Sitz abhängt, worauf
es durch den Ringraum 59 und von dort durch die Löcher 60 und 6I ins Freie abströmt.
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Da der Ventilsitz 54 von einem gegenüber dem Rahmen I festliegenden
Teil 56 getragen wird, während das Ventil 53 einem Stab 28 angehört, welcher durch
seine Rückholfeder 52 gegen einen Stab 27 gedrückt wird, welcher sich gegen die
Kugel 20 legt, auf welcher der Stab 21 ruht, so ist klar, daß der obige Druckabfall
(zwischen dem Ventil 53 und seinem Sitz 54) durch die Lage des Stabes 21 gegenüber
dem Rahmen I bestimmt ist. Bei einer Verstellung des Stabes 2I (durch Eindrücken
der Diamantspitze 22 in das Probestück 9) kann der Wert dieser Verstellung durch
Messen der entsprechenden Änderung dieses Druckabfalls festgestellt werden. Dies
erfolgt mittels des auf der reehten Seite der Abb. 2 dargestellten Druckerzeugungs-
und Meßgeräts.
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Dieses Gerät umfaßt ein lotrechtes Gefäß 73, welches Wasser enthält,
in welches ein lotrechtes Rohr 74 eintaucht, welches mit Druckgas, z. B. Luft, durch
eine Leitung 75 gespeist wird, welche mit einer Druckluftquelle verbunden ist und
einen Abstellhahn 76 enthält. Der Druck in dem Rohr 74 ist der Wasserhöhe proportional,
in welche das Rohr eintaucht, so daß er konstant ist, wenn diese Wasserhöhe konstant
ist. Eine Leitung 78 führt von dem Rohr 74 über eine kalibrierte Düse 71 in eine
Kammer 70. Das andere Ende der Kammer 70 steht mit der Leitung 43 in Verbindung.
Der Druck in der Kammer 70 wird durch einen Druckmesser 72 gemessen.
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Bei einer Veränderung des Druckabfalls hinter dem Zwischenraum zwischeedem
Ventil 53 und seinem Sitz 54 erfährt somit der Druck in der Kammer 70 dieselbe Veränderung,
welche von dem Druckmesser 72 gemessen wird.
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Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung bildet das Rohr
74 auch die Quelle für das unter einem konstanten Druck stehende Fluidum, welches
in die Kammer eingelassen wird, um durch Einwirkung auf die Membran i8 die Diamantspitze22
des Stabes zI in das Probestück zu treiben.
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In dem dargestellten Beispiel steht das Rohr 74 über eine mit einer
kalibrierten Düse 82 versehene Leitung 8o mit einer Kammer 8i in Verbindung, deren
anderes Ende mit einer zu der Kammer 16 führenden Leitung 36 in Verbindung steht.
Der in der Kammer 8I herrschende Druck wird durch einen Druckmesser 79 gemessen.
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Das durch die Leitung 36 in die Kammer I6 eingeführte Druckgas kann
aus dieser auf zwei verschiedenen Wegen entweichen, nämlich erstens über die Durchlässe
33 und 34 mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt, und zweitens über ein Loch 38
mit größerem Querschnitt, welches durch einen Stöpsel 39 verschlossen werden kann,
welcher von einem Betätigungshebel 40 getragen wird, welcher an einem Halter 30
schwenkbar ist und durch eine Feder 41 in die Stellung gezogen wird, in welcher
das Loch 38 offenbleibt.
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Ein Loch 44 in dem Rahmen I ermöglicht die Einstellung des pneumatischen
Meßgeräts durch Drehung der Kappe 66.
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Das obige Gerät arbeitet folgendermaßen: Zum Einsetzen des Probestücks
g wird der Stab 21 mittels des Hebels 23 nach unten gezogen, und das Druckstück
4 wird nach oben gezogen. Nach Einsetzen des Probestücks g in die V-förmige Ausnehmung
in der Oberseite des Halters 8 wird das Druckstück 4 losgelassen, wodurch das Probestück
9 in seiner Stellung festgehalten wird, worauf der Hebel 23 losgelassen wird.
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Das Loch 38 ist normalerweise offen, Die Höhe des Halters 8 wird
mittels der Scheibe I4 so eingestellt, daß die Diamantspitze 22 des Stabes 21 das
Probestück g gerade berührt. Das pneumatische Meßgerät wird dann mittels der Kappe
66 so eingestellt, daß der Druckmesser 72 auf seiner Skala einen geeigneten Wert
anzeigt, z. B. Null.
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Die Kraft, mit welcher die Diamantspitze 22 gegen das Probestück
g gedrückt wird, ist durch den Druck in der Kammer I6 bestimmt sowie durch einen
kleinen Druck, welcher von dem pneumal tischen Meßgerät über seinen Stab 28 ausgeübt
wird, und insbesondere von der Einwirkung der Feder 52 herrührt. Diese Wirkung des
pneumatischen Meßgeräts ist jedoch im Vergleich zu der des in der Kammer I6 herrschenden
und durch die Membran I8 übertragenen Drucks sehr klein und jedenfalls praktisch
konstant.
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Der Druck in der Kammer I6 hängt von dem Druck in dem Rohr 74 ab,
welcher genau konstant ist, da er der Höhe einer Wassersäule von der Höhe H und
den Abmessungen der Löcher 34 und 38 entspricht.
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Das Loch 38 wird dann mittels des Hebels 40 verschlossen. Der Druck
steigt dann in der Kammer an, da das Gas aus dieser jetzt nur noch durch den Zwischenraum
34 entweichen kann. Die Membran I8 drückt den Stab 21 nach oben, wodurch die Diamantspitze
22 desselben in das Probestück g eingedrückt wird. Gleichzeitig verstellt sich der
Stab 28 des pneumatischen Meßgeräts mit dem Stab 21, wodurch das Ventil 53 seinem
Sitz 54 genähert wird. Die Zunahme des Druckabfalls des von der Leitung 43 und der
Kammer 58 über den Ringraum zwischen diesen beiden Teilen 53 und 54 über die Löcher
6o und 61 ins Freie strömenden Gasstroms
wird durch den Druckmesser
72 angezeigt, und die Skala desselben kann Teilstriche tragen, welche entweder unmittelbar
die Verstellung des Stabes 21 oder auch die Härte des Probestücks g angeben.
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Sobald die Flüssigkeitssäule des Druckmessers 72 SO weit stabilisiert
ist, daß eine richtige Ablesung möglich ist, wird das Loch 38 wieder mittels des
Hebels 40 geöffnet, so daß die ursprünglichen Druckbedingungen in der Kammer wiederhergestellt
werden.
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Der Druckmesser 79 gestattet, zu kontrollieren, ob der Druck in der
Kammer I6 stets den zur Betätigung der Membran 18 gewünschten festgesetzten Wert
hat.
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PATENTANSPRACHE: I. Nach dem Eindringverfahren arbeitender, über
eine Membran pneumatisch wirkender Härteprüfer mit einer pneumatischen Eindrucktiefenmeßvorrichtung,
gekennzeichnet durch eine gemeinsame Gasdruckquelle sowohl für die Vorrichtung zum
Erzeugen des Eindrucks als auch für die pneumatische Eindrucktiefenmeßvorrichtung.