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Vorrichtung zum Bestimmen der Steifheit dehnberen Materials Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen der Steifheit zum prüfen debnbaren
Materials, insbesondere zum Prüfen des Vulkanisationssustandes des Materials, z.B.
vulkanisier-
r IlutMMUyrrreoo Sa srtStrtrm |
Zustand, um dieses zu vulkanieieren.
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Erfindungsgemäss enthält diese Steifheits- oder Vulkanisierprüfeinrichtung
einen Rahmen, ein nicht dehnbares Band, das in eine Materialprobe eines auf Steifheit
oder auf seinen Vulkanisationszustand
su prüfenden Materials eingelegt
wird, eine an den Rahmen befestigte Klemme, die an jeder Seite des Bandes zum Einklemmen
der Materialprobe angeordnet ist, einander gegenüber liegende Federn, von denen
eine an
be-Endem des Streifens verfestigt ist
Schwingungsmittel, di. mit dem reifen verbunden sind, Mittel zur Begrenzung der
Schwingungsbewegung des Streifens und Mittel zur Aufzeichnung der Kraft, di. erforderlich
ist, den Streifen zwischen den Grenzen der Schwingung zu schwingen.
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Eine Vorrichtung au. Bestimmen der Steifheit oder zum Prüfen des Vulkanisationszustandes
einer Probe, die erfindungsgemäss gebaut ist1 ermöglicht es, kleine Materialproben
zu prüfen. Da die 30. rlrgung des Streifens bei der Prüfung solcher Proben klein
ist. ist es vorteilhaft, Verstärkungsmittel in die Vorrichtung miteinzubauen, um
die Bewegung des Streifens während ihres Autzeichnens zu verstärken.
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Vorzugsweise enthält die Vorrichtung einen Träger, der in und Drehpunkt
am Rahmen drehbar befestigt und Lit des Streifen verbunden ist und geeignet ist,
mit einer vorgegebenen Schwingung zu schwingen. Ein Ende des Streifens ist auch
Bit einer Oder verbunden, die den Streifen itt den Schwingungsmitteln verbindet.
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Das andere ende des Streifens kann itt einer zweiten Feder verbunden
sein, die der erstgenannten Peder entgegenwirkt. Zn jedem Pall ist wenigstens ein
Ende des Streifens mit dea Träger
verbunden, der die Verbindung
itt der entsprechenden Feder bildet, wobei die beiden Federn einander entgegengesetzt
angeordnet sind. So können z.B. die Federn an den Träger auf der gleichen Seite
wie der Drehpunkt, aber in einander entgegengesetzten Richtungen oder aber an jeder
Seite des Drehpunkts in gleicher Richtung auf den Träger einwirkend, angeordnet
sein, so dass beim Schwenken des Trägers die Bewegung durch eine der Federn abgebremat
wird.
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Pr Mittel aus Begrenzen der Schwingungsbewegung des Streifens kann
ein Anschlag sein, der derart angeordnet ist, dass der Streifen, wenn er sich bis
zu einer vorbestimmten Lage bewegt, daran anstösst oder er kann so angebracht sein,
dass der Träger daren austässt. Vorzugsweise werden zwei Anschläge in Nähe eines
Endes des Trägers vorgeschen, um dessen Schwingungsbewegung zu begrenzen, wobei
diese Anschläge in einer Größsseren Entfernung vol Drehpunkt angeordnet sind, als
es der Abstand zwischen den Befestigungspunkt des Streifens auf den Träger und dem
Drehpunkt ist.
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Die Erfindungsgemässe Vorrichtung kann jede Art von Aufseichnungsmittel
zum Aufzeichnen der zum Schwingen des Streifens erforderlichen Kraft sein, beispielsweise
ein elektrischer Energieumwandler oder ein. herkömmliche Aufzei chnungsvorrichtung
von der Art, wie sie in
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der 7E anrrduiYLe $3680/60 |
beschrieben und beansprucht ist. Eine solche Aufseichnungsvorrichtung
besteht im wesentlichen aus einem elektrischen Aufzeichnungskreis, der in Abhängigkeit
der Bewegung den Streifens oder des Trägern zu einer vorbestimmten Lag., die von
der Ruhelag. in Richtung der Schwingung des Streifens oder don Trägers entfernt
ist. erregt wird, und aus Aufzeichnungsmittel, die durch die Erregung den Auf@eichnungskreises
betrieben werden, ul den Oil der Zeitdauer der Schwingung, die verstreicht, bevor
der Streifen die vorgegebene Lag erreicht, aufzuzeichnen. Das in der Erfindung verwendete
Aufzeichnungsmittel enthält ein. elektrisch leitende Halteeinrichtung für elektrisch
empfindliches Papier, einen elektrisch leitenden Schreibstift, der derart angebracht
ist, wn in einer vorbestimmten Schwingungshöhe auf die Mittel ansprechend zu oszillieren,
sowie Mittel aus Verschieben des Papiers In Querrichtung zu der Bewegung des Schreibstifts.
Die Halteeinrichtung und der Schreibstift orsld mit den elektrischen Aufzeichnungskreis
verbunden. Ii allgemeinen ist der schreibstift an der Feder befestigt, die mit dem
Schwingungsmittel verbunden ist, er kann aber auch an einer anderen Peder befestigt
sein. Vorzugsweise wird der elektrische Aufzeichnungskreis erregt, wenn der Streifen
oder Träger zwischen seinen Grenzen der Amplitude bewegt wird. Sobald der Streifen
oder Träger den anschlag oder beide Anschläge berührt, wird ein elektrischer Kreis
geschlassen, so dann das Aufzeichnungsmittel abgeschaltet
wird.
Während sich der Streifen oder Träger zwischen isine Grenzen der Schwingung bewegt,
bildet der Schreibstift auf dem elektrisch empfindlichen Papier ein. Spur auf, die
die erforderliche Kraft aufzeichnet, durch die der Streifen oder Träger zwischen
seinen Schwingungsgrenzen zum Schwingen gebracht wird.
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Das Mittel zum Schwingen des Streifens oder Trägers kann jede dazu
geeignete bekannte Type sein, vorzuziehen ist Jedoch ein mechanisches Mittel, beispielsweise
ein Kurbelarm oder ein anderer Excenter, der mit der erstegenannten Feder verbunden
ist.
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Eine gemäss der Erfindung gebaute Einrichtung ist insbesondere zum
Prüfen des Vulkani sati onszustandes einer vulkani sierbaren tau techuksusammensetzung
oder anderer vulkanisie rbarer Zusammensetzungen anwendbar, bei der eine probe des
zu prüfenden Materials zwischen zwei Druckplatten geklemmt wird, wobei diese probe
erhitzt wird, um sie zu vulkanisieren oder nachzubehandeln. Die Druckplatten können
durch Jeden geeignete Mittel geheizt we@@den, so z.B. durch Dampf oder elektrische
Heizelemente. Wenn die Probe erhitzt wird, wächst ihre Steifheit, so dass auch eine
erhöhte Kraft zum Oszillieren des Trägers oder des Streifens aufgewendet werden
muse, und diene erhöhte Steifheit wird durch die Spur, die durch den Schreibstift
gemacht wird, angezeigt.
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Eine Ausführungsform der Vorrichtung zum Bestimmen der steifheit
wie
eie gemäss der erfindung gebaut ist, zum Bestimmen den Vulkanisationszustandes einer
Probe oder einer vulkanisierbaren in Masse wird einem Beispiel anhand der beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Pig. 1 eine Frontansicht der Einrichtung, bei
der ein Teil im Schnitt gezeigt ist, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einee Endes
des Trägers (beam member), Fig. 3 ein. perspektivische Ansicht des unausdehnbaren
Streifens und der Klemmvorrichtung, Fig. 4 eine Endansicht der Vorrichtung, Pig.
5 eine Schnittansicht der Vorrichtung nach der Linie A-A gemäss Fig. 1 und Fig.
6 ein Schaltbild fUr die Aufzeichnungsvorrichtung.
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Die Vorrichtung besteht aus eine Träger 1, der durch zwei Arme 2 und
3C gebildet wird, die an einem Rahmen 4 drehbar über eine Abstützung 5 gelagert
sind . Die Fig. t zeigt den Träger 1, bei dem der vordere Arm 2 entfernt ist. Die
Abstützung 5 besteht aus einet L-förmigen Glied 6, das an Rahmen 4 abgestützt ist
sowie einer Verkleidungsplatte 7, wobei beide Teils, wie durch des Bezugazeichen
8 angegeben
n a (>t1 un ten cX t |
is t,abgesohhn |
sind.
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Zwischen den L-förmigen Glied 6 und der Verkleidungsplatte 7 ist ein
Phosphor@@@@ibronsestreifen 9 mittels Schrauben 10 befestigt,
ein kurses Stück unterhalb der Abstützung 5
* und erlaubt dadurch,
dass der Träger 1 ULi die Abstützung 5 schwan@en kann. auf der horizontalen Oberfläche
des Tragblocks 11 aufliest und quer verlaufend zum Träger 1 an dessen Ende befestigt
ist. er Phosphor-Bromzestreifen 9 nird durch eine abgeschrägte Platte 12 auf dem
Tragblock 11 festgehalten *
Der Phosphorbronzestreifen 9 erstreckt sich von den Träger 1 nach abwärts und ist
an einem Verbindungsglied 13 befestigt.
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Das Verbindungsglied 13 besteht aue zwei mit Abstand parallel zueinander
angeordneten Stangen 14, 15, von denen jede mit einem Ende an einem quer verlaufenden
Glied 16 befestigt ist.
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In der quer verlaufenden Glied 16 iat ein Schlitz vorgesehen, in welchem
das Ende des Phosphorbronzestreifens 9 mittels einer Platte 17 gehalten wird Die
Stangen 14, 15 hängen senkrecht von dem Träger 1 herab, wenn dieser in Ruhelage
ist, und eind mit ihren anderen Enden mit eine weiteren querverlaufenden Glied 18
verbunden, das einen Splint 19 aufweist, der mit einem Ende eines perforierten,
unausdehnbaren Streifen 20 aue Invar-tahl oder anderem leichten, nicht ausdehnbarem
Material in Eingriff ist. Dae andere Ende des Streifens 20 wird durch einen Splint
21 gehalten, der an einem quer verlaufenden Glied 22 angeordnet ist, wobei diesee
quer verlaufende Glied mit einer Spiralfeder 23 verbunden ist. Das andere Ende der
Feder 23 ist mit einer Einrichtung zum Justieren der Federspannung verbunden, die
aus einer Gewindestange 24 und einer Mutter 25 besteht und durch ein Rahmenglied
26 gehalten
wird. Das Verbindungsglied sowie der Streifen und die
Spiralfeder sind im Schnitt gezeigt., Das quer verlaufende Glied 22 kann aber auch
an einem Haltehebel, der an ein' Rahzenglied, das mit der Peder 23 verbunden ist,
angelenkt ist, gehalten werden, um den Streifen 20 leichter in die Splinte 19 und
20 einpassen mcu können.
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An jeder Seite des Streifens 20 sind Festklemmittel vorgesehen, wie
sie im Schnitt in Pig. 1 gezeigt sind. Die Festklemmittel enthalten zwei Druckplatten
27, 28, von denen die Druckplatte 27 mit dem Rahmen 4 verbunden ist. Jede Druckplatte
ist mit elektrischen Heizmiteln verschen, die jedoch nicht gezeigt sind, und fünf
Flächen sind mit einem Heizisolierungsmaterial 29. 30 umgeben. Die äussere Druckplatte
28 ist in bezug auf die andere Druckplatte 27 axial bewegbar und wird durch eine
Platte 31, die mit einer weiteren Platte 23 befestigt ist, welche als Haltemittel
fur das Ende einer Gewindestange 33 dient, weiter befördert. Die Stange 33 ist mit
einem Bügel 34 zweier Stützglieder 35 in Eingriff und kann mittels eines Handrads
36 in den Bügel 34 hinein oder aug den Bügel herausgeschraubt werden, um die Druckplatte
28 sowie das Isolationsmaterial 30 zu der anderen Platte 27 hin oder von der anderen
Platte 27 weg zu bewegen
Die Stützglieder 35 sind an ihren unteren Ende drehbar mit einem Rahmenglied 37
befestigt,
so dass die Druckplatte 28 geschwenkt werden kann, ul
den Streifen 20 frei zu legen und seine Einpassung zu erleichtern. Wenn die Stützglieder
35 in geschlossener Stellung sind, wie in Fig. 1 gezeichnet ist, werden sie durch
eine Klinke 38 gehalten.
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Wie Fig. 3 zeigt ist die äussere Druckplatte 28 an ibrer Schlit@ Innenseite
mit zwei Streifen 39, 40 versehen, die einen
41 bilden, und der Teil der Fläche der Druckplatten 28.
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Se@litzes der die Basis 42 des Langloche 41 darstellt, ist mit sägezahn-förmigen
Rippen versehen. Die Innenfläche der anderen Druckplatte 27 ist mit einer Reihe
von Rippen 43 versehen, die in ihrer Lage den Rippen der Druckplatte 27 entsprechen.
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Der Träger läuft an seinem, dem Drehpunkt entgegngesetzten Ende in
eine Stange 44 aus, die auß elektrisch isolierendem Material ist, das ein kurzes
Metallstück 45 trägt, das derart angeordnet ist, um zwei Anschlägen 46, 47 aug elektrisch
leitendem Muterial Kontakt zu geben, wenn die Schwingungegrenzen der Bewegung des
Trägers 1 erreicht sind. Die Anschläge 46 und 47 sind in solch einer Entfernung
voneinander angeordnet, dass die Gesamtvertikalbewegung des Streifens 20, wenn der
Träger schwenkt, in der Grössenordnung von einigen 10oootel Zoll (1 Zoll = 2,54
nm) ist. Das kurze Metallstück 45 ist mittels eines Stück feinen flexiblen Drahts
48 mit einer Auschlußklemme 49 verbunden, wobei dieser
Draht 48
der Bewegung des Trägers 1 keinen wesentlichen Widerstand entgegensetzt.
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An den Träger 1 ist etwa in der Mitte zwischen dem Drehpunkt und den
Anschlägen 46, 47 ein Ende einer Feden 50 befestigt, die mit ihrem anderen Ende
mit eines Schlitten
51 verbunden ist, der verschiebbar an einer Stange 52 aufsitzt, die am Rahmen 4
betestigt ist. Der Schlitten trägt einen elektrisch leitenden Schreibstift 53, der
isoliert am Schlitten angeordnet ist, so dass der Schreibstift eine Rolle 54 aus
elektrisch leitendem Material kreuzen kann. Das andere Ende des Schlittens ist mittels
einer Schnur 55 um eine Roll. 56 herum mit einer Kurbel 57 verbunden, die auf der
Welle eines die Geschwindigkeit vernderbaren Getriebes aufsitzt, das durch einen
Elektromotor 59 angetrieben wird. Die Kurbel 57 ist
einem Nocken befestigt, dessen Oberfläche sich über 184° erstreckt. An den Rahmen
n ist ein Nockenschalter 61 angeordnet, der durch die Oberfläche des Nockens betätigt
wird, wenn der Nocken rotiert. Der Elektromotor 59 ist in weiterer Folge als @@edermotor"
bezeichnet.
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Auf din Rahmen 4 iet Uber ein Abstützglied 63 ein Drehtisch 62 bef.stigt,
der dazu vorgesehen ist, eine Rolle elektrisch empfindlichen Papiers 64 zu tragen.
Das Ende dee Papiers wird
durch einen vertikalen Schlitz im Rahmen
4 über die Rolle 54 und eine weitere Rolle 65 geführt, die über eine Kupplung 66
und ein Getriebe 67 angetrieben wird, das über. eine Welle 68 getrieben wird, die
durch einen weiteren Elelctromotor, der Jedoch nicht gezeigt iat und in weiterer
Folge al "Kartenmotor" bezeichnet wird, betätigt wird. Die Rolle 65 dient dazu,
um bei ihrer Drehung das elektro-empfindliche Papier 64 mit einer konstanten Geschwindigkeit
vorzuschieben.
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Mit den Rahmen ist auch eine Preßrolle 69 verbunden, die das Papier
aui der Rolle G5 hält.
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Wie in Fig. 1 gezeigt iet, ist an einen Schaft drehbar eine Einstellnocke
@@ vorgesehen, die den Träger 1 in einer sentralen Ruhelage zwischen den Anschlägen
46, 47 hält. Die Einstellnocke 70 weist einen Arm 71 auf, an welchem ein Griff 72
betestigt ist, um die Drehung su erleichtern. Die Drehung der Einstellnocke 70 ist
auch vorgesehen, um einen Doppelmikronchalter zu schliessen, wodurch der Federmotor
59 und der Kartenmotor 81 soviie der eltrische Aufzeichnungskreis erregt werden.
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Pig. 6 zeigt ein Bchaltbild der Aufzeichnungsvorrichtung, die, wie
gezeigt, aus einem Transformator 80, dessen Primärwicklung über einen Haupt schalter
mit dem Stromnetz verbunden ist, besteht. Der Federmotor 59 und der Kartenmotor
81 sind
parallel zum Stromnetz geschaltet. Der Transformator @@
ist so angeordnet, dass er einen Hochspannungskreis ftlr eine Triodenröhre 82 bildet,
deren Anode Uber einen variable Widerstand mit dem elektrisch leitenden Schreibstift
53 verbunden ist, der die elektrisch leitende Rolle 54, die uiit den Rahmen der
Einrichtung befestigt ist, kreuzt. Der Transformator 80 ist in der Mitte seiner
Sekundärwicklung angezapft, um die zwei Anschläge 6X, 47, die mit dem Träger 1 bei
seiner Schwingungsgrenze in Berührung kommen, mit einer Spannung von -125 Volt zu
versorgen. Sobald der Träger 1 einen der Anschläge 46, 47 berührt, wird negative
Spannung über das kurze Metallstück 46 und den Anschlusspunkt 49 an das Gitter der
Röhre gelqt, ul zu verhindern, da Strom durch die Röhre Uber die Rolle 54 zur Erde
abfliesst. Ferner sind ein Einweg-Gleichrichter in den Hochspannungskreis der Röhre
und ein weiterer Einweg-Gleichrichter in. den Stromkreis des Trägers 1 geschaltet,
wobei jeder Einweg-Gleichrichter mit einem Glättungskondensator verschen ist. Ferner
ist die Einrichtung mit eine Schreibstift 83 ausgestattet, der drt durch einen Schalter
84 gesteuert wird, um das elektrisch empfindliche Papier 64 periodisch zu merkieren.
Üblicherweise wird das Papier in Intervallen von einer Minute markiert. Der Primärwicklung-
sowie der Sekundärwicklungskreis werden J jeder durch gekuppelte Schalter 85, 86
gesteuert, die durch die Führungsnocke 70 betätigt werden,
sobald
sie aus ihren Mittelpunkt gebracht wird.
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Sollte die Einrichtung zur Prüfung des Vulkanisationszustandes einer
vulkanisierbaren
zllcs rlel] rl>) |
KautscILLk- det |
werden, wird eine kleine Probe 100 der
auf den Streifen 20 angeordnet, das es diesen beiderseits umschliesst, und wird
dann zwischen @@ die Druckplatten 27, 28 geklemmt. Üblicherweise wird die Probe
erst dann eingesetzt werden, wenn die Druckplatten auf die Vulkanisationstemperatur
erhitzt worden sind. Die Führungsnocke 70 wird dann von ihrer Mittellage bewegt,
um die Schalter 85, 86 su schlieesen, so dass der Träger 1 sich frei bewegen kann.
er Federmotor und der kartenmoor werden nun beide eingeschaltet und die Kurbel 57
dreht sich auf ihrem Schaft, so dass der Schlitten 51 auf der Stange 52 zu oszillieren
beginnt. Dadurch wird auob die Feder 50 oszillieren und bewirkt, da auch der Träger
1 zwischen den Anschlägen 46, 47 schwingt. Zu gleicher Zeit wird das elektrisch
empfindliche Papier 64 langsam Uber die Rolle 54 mittels der Rollen 6f, 69 bewegt.
Während der Trager schwingt, schwingt auch der Streifen 20 in der Probe 100. Da
diese Probe an den Streifen 20 festgeklemmt ist, verursachen die Schwingungen des
Streifens eine Abweichung der Probe 100.
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Wenn der Träger 1 zwischen den Kontakten 46, 47 bewegt wird, wird
an das Gitter der Triodenröhre keine negative Spannung angelegt, und die gewünschte
Entladung durch die Röhre ist gewährleistet,
so dass der Schreistift
53 eine vertikale Linie auf dem elektro-empfindlichen Papier 64 aufzeichnet. Sobald
der Träger 1 einen der beiden Anschläge 46, 47 berührt, wird eine negative Spannung
an das Gitter der Röhre gelegt, so daß auch keine Entladung durch die Röhre stattfindet
und daher auch keine Marke auf das elektrisch empfindliche Papier aufgezeichnet
wird. Wenn die Probe der Kautschukgsmitsches vulkanisiert, steigt die Steifheit
des Gemisches wie auch der Widerstand der dbweichung, wodurch eine erhöhte Kraft
erforderlich ist, uM den Träger 1 zwischen den zwei Kontakten 46, 47 su schwingen.
Die Kraft, die durch die Feder 50 aufgewendet wird, un den Träger 1 von den Anschlägen
46, 47 zu bewegen, steigt mit fortschreitender Vulkanisierung an, was als eine Linie
zunehmender Länge auf dem elektrisch empfindlichen Papier 64 aufgezeichnet wird.
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Die Aufzeichnungseinrichtung zeichnet eine Rei@e von Linien ßuf, entsprechend
der Aufwärts- bzw. Abwärtschewegung des Trägers 1. Infolge der Hysterese der probe
der zusa@men-
retzung
werden die Linien der entsprechenden Reihen realtiv Versetzt, was eine Unschäte
auf der Aufzeichnungskarte ergibt.
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Ist; es wünschenswert, nur aufzuzeichnen, wenn der Träger nur in einer
seiner Richtungen sich bewegt, dann wird der Nockenschalter 61 so angeordnet, dass
er schliesst, wenn sich der Träger in die andere Richtung bewegt. Sollte es beispielsweise
nicht erwünscht sein, die Aufwärtsbewegung des Trägers aufzuzeichnen,
dann
wird der Nockenschalter 61 so angeordnet, dass er ecblierrst, wenn der Schlitten
51 seine Aufwärtsbewegung vom Boden der Stange 52 beginnt, so dass, obwohl der Träger
zwischen den anschlägen 46, 47 iet, weiterhin negative Spannung an das Gitter gelegt
wird, um eine Entladung durch das elektro-empfindliche Papier i zu verhindern. Der
Nockenschalter 61 kann in Reihe mit einem weiteren Schalter 87 gekoppelt sein, der
g*-schlossen ist, wenn gewünscht wird, den Nocenschalter 61 zu verwenden. Der Nockenschalter
61 und der weitere Schalter 87 sind beide den Anschlägen 46, 47 und dem Anschlusspunkt
49 parallel geschaltet. Die durch die Aufzeichnungsvorrichtung aufgezeichneten Linien
verlängern eioh bis zu einen Maximum, sobald die Vulkanisation beendet ist.
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Da die Vorrichtung SUD Bestimmen der Steifheit eine Vergleichs. aufzeichnung
der durch das nachgiebige Material absorbierten Kraft angibt, ist Reproduzi@r@@leit
die
des Resultats, das von einer Anzahl Vorrichtungen erhalten wird, gemäss der Erfindung
gut, und der Wärmesffekt verändert die Länge der aufgezeichneten Linien nicht wesentlich.
Die Bewegung den unausdehnbaren Streifens des zu Prüfenden Materials ist sehr klein,
so dass eins Ungensigkeit infolge von Rißbildungen vermieden wird.
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Gemäss einer anderen Ausführungsform des elektrischen Kreises zum
Erragen der Aufzeichnungsmittel öffnet der Träger den elektrischen
kreis,
wenn er die Anschläge berüht, um zu verhindern, dass elektrischer Strom zu der Aufseichnungseinrichtung
fliesst.
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Beispielsweise kann der Träger so angeordnet sein, dass er en den
entsprechenden Anschlag bei seiner Grenzschwingung anstößt und einen Schalter öffnet,
der zwei Federblätter enthält, die mit einem Transformator verbunden werden, wenn
sich der Träger zwischen den Anschlägen bewegt.
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Die Spiralfeder 23, die mit einem Inde des Streifens verbunden ist,
kann auoh gqen eine entsprechend angeordnete Blattfeder ausgetauscht werden.