JPH09500716A - 高温伸び計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、高温試験片表面の伸張の１次元高精度測定を行う装置に関する。使用範囲は、標準温度から約１８００℃までであるが、最高２３００℃までの測定も可能である。大気圧については、適用範囲は真空から数バールの圧力までである。本発明による高温伸び計は、高温試験片用の従来の伸び計と比べて、測定範囲がかなり広いにも関わらず、明白にコスト効果が高い。

Description

【発明の詳細な説明】 高温伸び計 本発明は、好ましくは高温試験片および構成要素の伸張測定用の流体冷却付き 伸び計に関し、その適用範囲は室温から約２３００℃までであり、好ましい使用 範囲は最高１８００℃である。本発明による伸び計は、標準圧力下でも高真空内 でも使用することができ、大気圧を超える範囲でもできる。本発明による高温伸 び計は、通常は大気内で使用する。しかし、任意の所望の気体媒体内でも使用で きる。ただし、腐食性または浸食性の媒体の場合、適切な特性を有する材料を選 定しなければならない。本発明の基本的特徴は、ｍｍ範囲の試験片の相対移動に 関係なく伸張測定が可能であること、すなわち測定過程中に試験片の前記相対移 動があった場合に当然のこととして３方向の空間座標すべてにおいて補正される ことである。 従来技術は、上記のような補正を行わない伸び計を特徴とする。さらに、従来 の伸び計では高い測定精度が保証されず、約１５００から１８００℃までの間で は特に保証されない。また従来は、測定プローブの先端を、正確な再現性をもっ て位置決めできなかった。さらに、従来の較正の伸び計による測定結果は、特別 の設計で高価なことを別にして、大気圧に左右される。 したがって、本発明の目的は、測定過程で発生する可能性のある３方向の座標 におけるｍｍ範囲の試験片の移動を補正し、試験片温度は最高約１８００℃まで と周囲温度最高１５０℃までは温度に左右されない測定結果を示し、プローブ先 端の正確で再現可能な位置決めができる伸び計を提供することである。 上記の目的は、本発明に従って以下のようにして達成される。 先端が試験片１５と接触する２つの測定プローブ１４（第１図）が、枠３、４ 、および５内でジンバル装着式に二軸懸垂されている（第２図）。移動平面内の 所定の測定方向Ｘにのみ２本のプローブ１４の相対移動を実現するため、または その移動平面でのみそのような移動を可能にするため、各プローブ１４をフレー ム４内にそれぞれ独立してジンバル状に取付ける（第２図）。ジンバル機構の外 枠３は、この場合は枠３が測定装置の長手方向Ｚにその上を摺動できるように配 置された２本の軸１０であるリニアガイド機構によって台板１に接続されて いる（第３図および第５図）。たとえば、枠３の他のリニアガイド手段としてロ ーラも可能である。２つの円柱状圧力ばね１６によって枠３が押される。したが ってプローブ１４を含むジンバル懸垂機構全体が、静止状態で、ブロック６を介 して、停止ブロック７にねじ止めされた調整ストップ・ボルト１７に押しつけら れる。それとは独立して、休止状態の初期長ｌ₀（第１図）が他の２つのストッ プ・ボルト１８および停止ブロック７を介して調整される。プローブ１４は、停 止ブロック７内のストップ・ボルト１８によって同様にクランプされ、固定され ている。測定の基線長（第１図のｌ₀）を原則として可変とするために、より大 きい基部またはより小さい基部を有する交換可能なクランプ装置２０も備える。 伸び計を移動させて試験片に接触させると、枠３の変位によってストップ・ボ ルト１７および１８が解放され、プローブ１４が測定方向Ｘに自由に移動できる ようになり、試験片のＸ−Ｙ平面における移動の空間補正を可能にする移動の自 由が得られる。 プローブ１４は、ブロック２内の基部でクランプ機構２０によってクランプさ れている（第４図）。ブロック２の反対側には、カウンタ・プレート９とともに センサ２２を支持する２対の管２１も取り付けられている。プローブ１４、ジン バル懸垂機構およびセンサ２２を含む測定装置全体は、プローブ先端がＸ−Ｙ平 面で移動すると、それに対応してセンサ２２が移動方向反対に偏向するように構 成されている。ただし、測定伸張度を表す信号は、プローブの先端間の距離が変 化した場合のみ発生する。本発明には、３個以上のプローブ１４、たとえば４個 の測定プローブと、Ｘ方向とＹ方向の伸張度の同時測定のために９０度オフセッ トされた２個のセンサ２２とを備えた実施例も明白に含まれることは明白である 。２個のプローブを備え、２個のセンサ２２を互いに好ましくは９０度の角度で オフセットさせた装置によって、２次元伸張測定用の簡略設計も実施できる。同 様に、第３のセンサ２２を使用してＺ方向の測定も可能である。 本発明に従った測定装置を高温で使用するには、冷却が効果的にされる必要が あり、以下のようにして実施される。２つの外部接続部２４（第４図）の１つを 介して、冷却剤、好ましくは水が、冷却路２６（第３図）に導入され、そこから ２つのニップル２３を通り、可撓管（第１図および第４図に示す）を通って２つ のニップル２７に入り、そこから管２１およびセンサ基部２５を通る。冷却剤は 対応する経路によって流れる。測定装置はハウジング１１内に収容されている。 上記のような冷却が行われるため、特にセンサ２２が制御された方式で冷却され 、ハウジングによって対流の影響から保護される。台板１が効果的に冷却される 結果、ハウジング１１内部全体が冷却されるので有利である。 センサ２２が発生させた信号は、その後の信号処理のために、装置外部に通ず る高柔軟な極小ケーブル２８を介して記録されるので好都合である。 測定装置の再現可能な調整が確実に行われるようにするため、プローブ先端を 試験片１５に押しつける力を決定する必要がある。さらに、試験片１５のＺ方向 への移動を監視できなければならない。このために、スリーブ８からの突出度が 大きくなったり小さくなったりする目盛の付いた測定ロッド１３によって、ブロ ック３の台板１に対する変位を測定する。測定ロッド１３は、たとえばはんだに よって、ブロック３に固定されている。ロッド１３は、カウンタ・プレート９に 接触しないように曲げられている（第３図）。 プローブ１４の材料は、次のような特別な要件を満たしていなければならない 。すなわち、プローブは、適用温度で試験片１５と化学反応を起こさないもので ある必要があり、剛性があり、軽量でなければならない。したがってこのために は、たとえばＡｌ₂Ｏ₃またはＣ／Ｃなど酸化から保護されたセラミック素材およ びファイバ・セラミック素材を使用することが好ましい。 高温試験片１５からの放射熱がプローブ開口部２９を通って直接ハウジング内 に入るのを防ぐために、各プローブ１４に防熱板３０が取り付けられている。 現状技術に従った測定装置と比較すると、本発明に従った測定装置は、製造原 価の大幅な低下と、性能の明白な向上によって特徴づけられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ツァウナー ステファン ドイツ連邦共和国，ハウスハム デー― 83734，ガルテンシュトラーセ 36 (72)発明者 ゲゼル ギュンター ドイツ連邦共和国，ステファンズキルヘン デー―83552，アーレンヴェーク 17

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 好ましい使用範囲が室温から約１６００℃であり、適用圧力範囲が真空か ら約１００バールであり、最高約２３００℃までの高温試験片温度範囲で熱また は機械により引き起こされた伸張を測定する装置であって、 ２つの測定プローブ（１４）の各々が別個のブロック（２）でクランプされ（ 第１図）、 ２つのブロック（２）が距離１の間隔をおいて、縦軸を中心にして互いに独立 して回転することができるように枠（４）内に取り付けられ（第２図）、 枠（４）がそれを取り囲むより大きな枠（５）に、その横軸を中心にして回転 可能となるように取り付けられており、 枠（５）が外側ブロック（３）内に、その縦軸を中心にして回転可能に取り付 けられて、ブロック（２）の回転軸と枠（５）の回転軸が同じ向きであり ジンバル機構が懸垂された外側ブロック（３）が軸上をＺ方向に移動すること ができる軸（１０）が存在し、 伸び計の内部に、管（２１）を使用した冷却路を備えており（第４図）、 台板（１）に冷却剤、好ましくは水を通すための穴があいていることを特徴と する装置。 ２． 測定信号を発生させるための好ましくは渦流原理に従って動作する、非接 触センサ（２２）を使用することを特徴とする、請求項１に記載の測定装置。 ３． プローブのＺ方向の所定の開始位置を生成するための調整ストップ・ボル ト（１７）が存在することを特徴とする、請求項１に記載の測定装置。 ４． プローブ先端間の初期距離ｌ₀を事前設定するため、調整ストップ・ボル ト（１８）を備えた停止ブロック（７）が存在すること（第１図）を特徴とする 、請求項１に記載の測定装置。 ５． ジンバル取付部（第２図）を休止位置にあるときにはストップ・ロッド（ １７）に押しつけ、測定時（第３図）には試験片（１５）に押しつけるための円 柱状圧力ばね（１６）を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の測定装置。 ６． 試験片との接触によってＺ方向に加えられる力を示すために、目盛りの付 いた測定ロッド（１３）が存在することを特徴とする、請求項１または５に記載 の測定装置。 ７． 直線プローブの代わりにある角度に曲げられたプローブ（１４）の対を用 いることによって、測定プローブ間の初期距離ｌ₀を所定の長さだけ拡大または 縮小できることを特徴とする、請求項１に記載の測定装置。 ８． 前記プローブ（１４）に加えて、Ｘ−Ｚ平面に位置しない他の測定プロー ブが存在することを特徴とする、請求項１または２に記載の測定装置。 ９． 前記センサ（２２）に加えて、Ｘ−Ｙ平面から所定の角度に傾いた他のセ ンサ（２２）が存在することを特徴とする、請求項１または２に記載の測定装置 。