NO172770B - Testeanordning med akselerasjonsroer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en testeanordning, særlig for testing av tennelementer, og med et slagstykke som kan akselereres pneumatisk i et akselerasjonsrør og slynges ut fra en utgangsåpning i dette.

Ved testing av tennelementer er det nødvendig at et slagstykke treffer elementets tennål med en hastighet som innstilles med størst mulig nøyaktighet. For ulike tennelementer må slagstykkets anslagshastighet kunne varieres i stor grad, og likevel kunne innstilles med den størst mulige nøyaktighet, for å oppnå reproduserbare forsøksresultater. Ved andre for-søk er det også ofte viktig at slagstykket treffer forsøks-objektet med en nøyaktig forutinnstilt hastighet.

Fra US-patentskrift 4.349.200 er det kjent en testeanordning hvor slagstykket akselereres i et akselerasjonsrør ved overtrykk i en trykkmagasintank, og hvor helium under høyt trykk benyttes som trykkmedium. Under slagstykkets bevegelse i akselerasjonsrøret synker trykket i trykkmagasintanken, fordi gass fra magasintanken må innstrømme i akselerasjons-røret, hvorved trykkraften som driver slagstykket under akselereringen, stadig synker. Det er konstatert at det, selv med identiske utgangstrykk, oppstår forskjeller i slagstykkets hastighet etter å ha forlatt akselerasjonsrøret.

Det er et formål ved oppfinnelsen å frembringe en testeanordning av ovennevnte type og av en konstruksjon som vil gjøre det lettere å oppnå utstrakt variasjon av slagstykkets utgangshastighet, under opprettholdelse av maksimal nøyaktig-het ved hver innstilling.

Ifølge oppfinnelsen er dette oppnådd ved at det, ved utgangsåpningen er anordnet en lukker som åpnes under støt-påvirkning fra slagstykket, og at slagstykket i sin utgangsstilling tettende fastholdes i den ende av akselerasjonsrøret som befinner seg rett overfor utgangsåpningen, og at akselera-sjonsrørets innerkammer mellom slagstykket og utgangsåpningen står i effektiv forbindelse med en undertrykkskilde, idet den ytterluft-innløpsåpning som fremkommer ved frigjøring av akselerasjonsstemplet er tilnærmet lik akselerasjonsrørets innvendige tverrsnitt.

Slagstykket i en slik testeanordning drives av atmosfæretrykk. Den drivende kraften vil neppe endres forutsatt at tverrsnittet av ytterluft-innløpsåpningene er tilnærmelsesvis lik akselerasjonsrørets innertverrsnitt.

Funksjonsmessig er testeanordningen ifølge oppfinnelsen en lineærakselerator. Det er derfor mulig å oppnå meget nøy-aktig reproduserbare anslagshastigheter. Ifølge oppfinnelsen er det videre mulig å variere anslagshastighetene i meget stor grad uten negativ innvirkning på reproduserbarheten av slagstykkets innstilte anslagshastighet. Testeanordningen ifølge oppfinnelsen er særlig egnet for testing av tennelementer, fordi disses avfyringsmønster påvirkes av anslagshastigheten og tennålens inntrengingshastighet. Ved foreliggende oppfinnelse kan denne faktor tas optimalt i betraktning, fordi hastigheten hvorved slagstykket treffer tennelementets tennål, kan innstilles optimalt.

Slagstykket kan akselereres til særlig høye slutthastig-heter uten behov for et uønsket langt akselerasjonsrør, dersom slagstykket, i overensstemmelse med et særlig fordelaktig trekk ved oppfinnelsen, fastholdes løsgjørbart i et akselerasjonsstempel som er tettende opplagret i akselerasjonsrøret og bevegelig i retning mot utgangsåpningen mot en anslagsflate i akselerasjonsrøret. Akselerasjonsstempelets store overflate er følgelig tilgjengelig for atmosfæretrykkpåvirkningen, men selve slagstykket har det vanligvis ønskede tverrsnitt av liten størrelse.

Slagstykket lar seg lett innføre i akselerasjonsstempelet og vil fastholdes i tettende stilling grunnet undertrykket i akselerasjonsrøret, dersom akselerasjonsstempelet, ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen, er utstyrt med en gjennomgående kanal som opptar slagstykket, og en bruddflens på slagstykket kan bringes i anlegg mot en kontaktflate som er anordnet på akselerasjonsstempelet på den side av kanalen som er vendt fra utgangsåpningen. Når akselerasjonsstempelet støter mot sin anleggsflate vil flensen på slagstykket bortkappes ved skjære-virkning, hvorved slagstykket løsgjøres fra akselerasjonsstempelet og passerer lukkeren med akselerasjonsstempelets hastighet. Denne utførelsesform vil også lette bruken av forskjellige masser for kontrollering av tennålens inn-trengingsdybde i tennelementet.

I stedet for bruddflensen kan det alternativt anvendes en løsgjørbar holdermekanisme.

Det er et annet, fordelaktig trekk ved oppfinnelsen at det ved den ende av akselerasjonsrøret som befinner seg rett overfor utgangsåpningen, er anordnet en fjernbetjenbar holdermekanisme for fastholding og løsgjøring av akselerasjonsstempelet. Akselerasjonsstempelet kan derved fastholdes og løsgjøres på en særlig billig og enkel måte. Løsgjøringen foregår fortrinnsvis elektrisk eller pneumatisk, men kan også gjennomføres med utelukkende mekaniske midler.

Hvis holderanordningen, ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen, er opplagret for glidebevegelse i akselerasjons-rørets lengderetning, kan slagstykkets slutthastighet innstilles meget enkelt og med stor reproduserbarhet.

Den ønskede slutthastighet kan også innstilles på en annen og enkel måte og innenfor et vidt område ved anvendelse av utskiftbare akselerasjonsrør av forskjellige lengder. Akselerasjonsrørene kan med fordel fastgjøres ved hjelp av støtter eller sleider av den kjente type som anvendes på dreiebenker.

For nøyaktig innstilling av anslagshastigheten vil det være gunstig at akselerasjonsrøret er forsynt med en hastighetsmåler for bestemming av stempelhastigheten umiddelbart innen støtet mot anslagsflaten på utgangsåpnings-siden.

Hastigheten av det utslyngede slagstykke kan også bestemmes nøyaktig dersom det, utenfor akselerasjonsrøret og bak rørets utgangsåpning, er anordnet en andre hastighetsmåler for bestemming av hastigheten av det utslyngede slagstykke.

Testeanordningen vil være særlig egnet for testing av tennelementer dersom akselerasjonsrøret og et forsøksobjekt, ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen, plasseres i flukt med hverandre for glidebevegelse i langsgående føringer.

Hvis det på den side av akselerasjonsstempelet som er vendt mot utgangsåpningen, er anordnet en innadrettet flens som kan fastlåses av bakenforliggende gripetunger kan akselerasjonsstempelet på lett måte fastholdes i akselerasj onsrøret.

En særlig enkel versjon av låsemekanismen omfatter to armer av sakstype som er sammenføyd i et ledd, hvor hver armende som er vendt mot stempelet, innbefatter en gripetunge mens hver av de motsatte ender er utstyrt med hver sin skråflate, hvor de to skråflater divergerer med utgangspunkt i leddet, og at det videre er anordnet et drivstempel som ved hjelp av et pneumatisk sylinderaggregat kan innføres mellom skråflåtene og derved bevirke at gripetungene svinger, innad.

Lukkeren ved utgangsåpningen kan være av ulike typer. Den kan eksempelvis bestå av en ventilklaff som åpnes ved støtpåvirkning fra slagstykket. I en særlig enkel form kan imidlertid lukkeren bestå av en membran, f.eks. en folie med fastlimte kanter, som vil ødelegges av slagstykket.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende i tilknytning til de medfølgende tegninger, hvori: Figur 1 viser et forkortet sideriss, delvis i snitt, av testeanordningen. Figur 2 viser et snitt, i større målestokk enn figur 1, av et akselerasjonsstempel i testeanordningen, med innført slagstykke.

Figur 3 viser slagstykket ifølge figur 2.

Figur 4 viser et sideriss, i full størrelse, av en tennål forut for innføring i forsøksgjenstandsholderen. Figur 5 viser et forstørret sideriss av tennålen ifølge figur 4. Figur 6 viser et lengdesnitt av en holdermekanisme i testeanordningen.

Det er i figur 1 vist et stativ 1 med langsgående føringer 2 med et glidbart opplagret akselerasjonsrør 3 som kan stoppes i hvilken som helst stilling. I den venstre ende av akselerasjonsrøret 3 ifølge figur 1 er det innmontert et glidbart akselerasjonsstempel 4 som fastholdes i sin utgangsstilling ved hjelp av en holdermekanisme 5. I sin fremre ende som er vendt fra holdermekanismen 5, er akselerasjonsstempelet 4 forbundet med et slagstykke 6.

I sin ende lengst fra holdermekanismen 5 er akselera-sjonsrøret 3 utstyrt med en utgangsåpning 7 hvori slagstykket 6 fritt kan opptas, og som er lufttett avstengt med en lukker 8. Denne lukker 8 er forsynt med en tynn membran 9 som vil ødelegges ved støtpåvirkning fra slagstykket 6, slik at dette kan passere gjennom utgangsåpningen 7.

En viktig komponent av gjenstanden ifølge oppfinnelsen er en vakuumpumpe 10 som vil lette luftavledingen fra kammeret mellom akselerasjonsstempelets 4 forside som er vendt mot utgangsåpningen, og utgangsåpningen 7 i akselerasjonsrøret 3. Forsiden av akselerasjonsstempelet 4 som er vendt fra utgangsåpningen 7, er utsatt for atmosfæretrykk. Når holdermekanismen 5 frigjør akselerasjonsstempelet 4, vil sistnevnte gli med økende hastighet mot utgangsåpningen 7, til det treffer en anslagsflate 11 rundt utgangsåpningen. Samtidig vil slagstykket 6 frigjøres fra akselerasjonsstempelet 4 og utslynges fra akselerasjonsrøret 3.

På de langsgående føringer 2 og i flukt med akselera-sjonsrøret 3 er det anordnet en forsøksgjenstandsholder 12 som likeledes er glidbar på føringene 2 og kan forankres i hvilken som helst, ønsket posisjon. Denne holder opptar en forsøks-gjenstand 13, i dette tilfelle et tennelement med en tennål 14. Da tennålen 14 har en betydelig mindre masse enn slagstykket 6, vil nålen trenge inn i tennelementet, etter støt-påvirkning fra slagstykket 6, med en hastighet som er betydelig større enn anslagshastigheten hos slagstykket 6. Når testeanordningen er i bruk, vil et fragmentvern 15 beskytte mot bruddstykker av tennelementet og mot fremkalte trykkbølger.

For å bestemme hastigheten av akselerasjonsstempelet 4 umiddelbart innen det treffer anslagsflaten 11, er det montert en hastighetsmåler 16 på akselerasjonsrøret 3. En andre hastighetsmåler 17 er anordnet mellom utgangsåpningen 7 i akselerasjonsrøret 3 og forsøksgjenstandsholderen 12. Denne måler tjener for nøyaktig bestemmelse av hastigheten av slagstykket 6 etterat dette har forlatt akselerasjonsrøret 3, og fungerer på kjent måte med laserstråle.

Akselerasjonsstempelet 4 er tydelig vist i figur 2. Det fremgår at slagstykket 6 innføres til venstre i en koaksial kanal 18 i akselerasjonsstempelet. En flens 19 på slagstykket 6 ligger an mot en kontaktflate 2 0 på akselerasjonsstempelet 4, som er vendt mot holdermekanismen 5. Flensen er slik dimensjonert at den, når akselerasjonsstempelet 4 treffer anslagsflaten 11 som vist i figur 1, vil knekkes og derved frigjøre slagstykket 6. En O-ring som er innført i et ring-formet spor 4', tjener som tetningselement.

Det fremgår videre av figur 2 at akselerasjonsstempelet 4, på den side som er vendt mot holdermekanismen 5, er forsynt med en innadrettet flens 21 og at holdermekanismen 5 kan bringes i anlegg mot flensens bakside og derved fastholde akselerasjonsstempelet 4 i den utgangsstilling som er vist i figur 1.

Figur 3 viser slagstykket 6 med dets flens 19 og sin anslagsflate 18a foran tennålen 14 som i figur 4 er vist i full størrelse, innen den innføres i forsøksgjenstandsholderen 12 ifølge figur 1.

I figur 5 er tennålen 14 tydeligere vist med sin flens 14', sin sylindriske seksjon 14'' og sin spiss

Holdermekanismen 5 er vist i figur 6. Den viste mekanisme omfatter to armer 23, 24 av sakstype som i sine frie ender er forsynt med hver sin utadrettede gripetunge 25, 26 som kan ligge an mot baksiden av stempelflensen 21 og derved fastholde akselerasjonsstempelet 4. I sine motsatte ende-partier er saksarmene 23, 24 utstyrt med skråflater 27, 28 som divergerer fra leddet 22. Ved hjelp av et pneumatisk sylinderaggregat 29 kan et drivstempel 30 skyves mot skråflåtene 27, 28, hvorved saksarmene dreies slik at gripetungene 25, 26 svinges radialt innad og frigjør akselerasjonsstempelet 4. Under påvirkning av fjærer 31 fastholdes skråflåtene i den viste stilling.

Anordningen ifølge oppfinnelsen for utvikling og testing av mekaniske tennelementer er egnet for generell anvendelse, f.eks. ved kalibrering av akselerasjonssensorer og av sikker-hetselementer, samt ved testing av elektroniske og mekaniske byggeelementer under nøyaktige, mekaniske belastningsforhold. Anordningen kan også komme til anvendelse ved kvalitets-kontroller ing.

Claims (12)

1. Testeanordning med slagstykke som kan akselereres pneumatisk i et akselerasjonsrør og utslynges fra en utgangsåpning i dette, spesielt for testing av tennelementer, karakterisert ved at det ved utgangsåpningen (7) er anordnet en lukker (8) som åpnes ved støtpåvirkning fra slagstykket (6) og at slagstykket (6) i sin utgangsstilling tettende fastholdes i den ende av akselerasjonsrøret (3) som befinner seg rett overfor utgangsåpningen (7) og at akselerasjonsrørets innerkammer, mellom slagstykket (6) og utgangsåpningen (7) står i effektiv forbindelse med en undertrykkskilde (10), idet den ytterluft-innløpsåpning som fremkommer ved frigjøring av akselerasjonsstemplet 4 er tilnærmet lik akselerasjonsrørets £3)innvendige tverrsnitt.

2. Testeanordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at slagstykket (6) fastholdes løsgjørbart i et akselerasjonsstempel (4) som er tettende opplagret i akselerasjonsrøret (3) for bevegelse i retning av en anslagsflate (11) som omgir utgangsåpningen i akselerasjonsrøret (3).

3. Testeanordning i samsvar med krav 2, karakterisert ved at akselerasjonsstempelet er utstyrt med en gjennomgående kanal (18) for opptaking av slagstykket (6), og at en bruddflens (19) på slagstykket (6) kan bringes i anlegg mot en kontaktflate (20) som er anordnet på akselerasjonsstempelet (4) ved den ende av kanalen (18) som er vendt fra utgangsåpningen (7).

4. Testeanordning i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at det, ved den ende av akselerasjonsrøret (3) som er motsatt beliggende av utgangsåpningen, er montert en fjernbetjenbar holdermekanisme (5) for fastholding og frigjøring av akselerasjonsstempelet (4).

5. Testeanordning i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at holdermekanismen (5) er opplagret for glidebevegelse i akselerasjonsrørets (3) lengderetning.

6. Testeanordning i samsvar med et av kravene 1 - 4, karakterisert ved at akselerasjonsrøret (3) er utskiftbart.

7. Testeanordning i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at akselerasjonsrøret (3) er forbundet med en hastighetsmåler (16) for bestemmelse av stempelets hastighet umiddelbart før det treffer anslagsflaten (11) som omgir utgangsåpningen.

8. Testeanordning i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at det utenfor akselera-sjonsrøret (3) og bak rørets utgangsåpning (7) er montert en andre hastighetsmåler (17) for bestemmelse av slagstykkets (6) utgangshastighet.

9. Testeanordning i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at akselerasjonsrøret (3) og en forsøksgjenstandsholder (12) er anordnet i flukt med hverandre for glidebevegelse på langsgående føringer (2).

10. Testeanordning i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at det, på den side av akse-leras j onsstempelet (4) som er vendt fra utgangsåpningen (7), er anordnet en innadrettet flens (21), hvor gripetunger (25, 26) i holdermekanismen (5) kan bringes i anlegg mot flensens bakside.

11. Testeanordning i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at holdermekanismen (5) omfatter to armer (23, 24) av sakstype som er sammenføyd i et ledd (22) og forsynt med hver sin gripetunge (25, 26) i de armender som er vendt mot akselerasjonsstempelet (4) og med en skråflate (27, 28) i hver av de motsatte ender, hvor de to skråflater (27, 28) divergerer i retning fra leddet (22) og at det videre er anordnet et drivstempel (30) som kan innskyves mellom skråflatene (27, 28) ved hjelp av et pneumatisk sylinderaggregat (29) og derved bevirke at gripetungene (25, 26) svinges innad.

12. Testeanordning i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at lukkeren (8) består av en membran (9) som kan ødelegges av slagstykket.