VARIABLE DIAMETER HYDRAULIC CYLINDER-PISTON UNIT FOR PERFORMING VIBRATION RESISTANCE TESTS

Abstract: 1. Hydraulic cylinder-piston unit with a variable effective diameter for testing samples (1) in view of alternating stress, characterized in that the bottom (3) of the cylinder (2), which faces the sample (1), is exchangeable and has a passage of different diameters in correspondence to the respective piston (4), and that the piston (4) is guided in the cylinder (2) only by a preferably profiled radial sealing ring (5) of resilient material and an articulated connection (6) to the free end of the sample (1).

Description: Hydraulikzylinder-Kolben-Einheit mit änderbarem Wirkdurchmesser für Schwingfestigkeits-Unkersuchung von Probestücken Die Erfindung betrifft eine neuartige Hydraulikzylinder-Kolben Einheit mit änderbarem Wirkdurchmesser für Schwingfestigkeits-Untersuchung von Probestücken, nämlich von Probestäben oder Bauteilen. Solche, handelsüblichen Einheiten haben eine nur für einen vorgegebenen begrenzten Lastbereich ausgelegte Steuereinheit. Bei einer wesentlich anderen Probestückgrösse muss der Versuchsstand daher jedesmal umgerüstet werden, was Zeit und Geld kostet. Bei Verwendung eines unnötig grossen Hydraulikzylinders wird einerseits die Steuerung ungenau und andererseits lässt die von der Pumpe zu fördernde Steuerölmenge keine optimale Prüffrequenz zu, wodurch sowqhl die Prüfzeit wie auch der Energieaufwand nachteilig beeinflusst werden. Erfindungsaufgabe ist, eine neuartige solche Hydraulikzylinder Kolben-Einheit aufzuzeigen, bei der ohne nennenswerte Umrüstzeit die jeweils erforderlichen Prüfkräfte mit optimaler Steuerge nauigkeit und Prüffrequenz auf das Probestück eingebracht werden können. Diese Aufgabe wird nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der dem Probestück zugewandte Boden des Zylinders als mit unterschiedlich grossem Durchgang für den jeweiligen Kolben auswechselbares Teil ausgebildet ist und dass letzterer nur durch einen vorwiegend profilierte Radial-Dichtring aus nachgiebigem Werkstoff und eine gelenkige Verbindung mit dem freien Ende des Probestücks geführt ist. Je nach dem zu untersuchenden Probestück wird also die optimale Kolbengrösse mit dem dazugehörenden Zylinderboden verwendet, während der Zylinder selbst ortsfest bestehen bleibt. Es werden demnach keine für den grössten Teil der Prüfarbeit unnötig grossen Zylinder und Kolben verwendet. Eine metallische Berührung zwischen Zylinder und Kolben findet dabei nicht statt. Die von der Probeverformung herrührende Schwenkbewegung des Kolbens ist so gering, dass sie der profilierte Dichtring zulässt. Die Ansprüche 2 und 3 enthalten Vorschläge zur günstigen Ausbildung der Dichtung zwischen Zylinder, Boden und Kolben. Die gelenkige Verbindung der freien Enden von Kolben und Probestück wird besonders einfach, wenn nach Anspruch 4 zwei in einstellbarem Takt gegeneinanderwirkende Einheiten ortsfest angeordnet sind; sie besteht nämlich dann aus zwei einfachen Druckstükken, vorzugsweise Kugeln, die in entsprechende Vertiefungen am Kolben- und Probestückende eingreifen. Da die in die Probestücke einzuleitenden Prüfkräfte dabei ausschliesslich Druckkräfte sind, entfällt das bei Verwendung einer einzigen Einheit mit wechselnder Zug-, Druck- Belastung erforderliche spielfreie und damit aufwendige umschlossene Gelenk. Ausserdem bewirkt die gelenkige Kolbenführung, dass keine unerwünschten Querkräfte auftreten können. Eine kostenaufwendige hydrostatische Führung des Kolbens, die in handelsüblichen Zylindern unerlässlich ist, entfällt daher. In der DE-AS 23 45 445 ist eine ähnliche Einheit beschrieben, bei der ein Mehrkammerzylinder, der für zwei vorgegebene Laststufen ausgelegt ist, entweder die niedrige oder die hohe Laststufe oder auch beide hintereinander in einer bestimmten zeitlichen Zuordnung aufzubringen gestattet. In der DE-OS 29 43 640 ist dagegen eine Kolben- Zylinder- Einheit beschrieben, bei der zur Vermeidung von Toträumen eine verstellbare Wegbegrenzung vorgesehen ist. Nach der DE-OS 29 45 571 soll sich bei einer hydraulischen Werkstoff- Prüfmaschine der Prüfzylinder bei spielfreier Schwenkbarkeit der jeweiligen Probenform auch unter Belastung anpassen, wÜ durch bullicJc Ausbildung beider Zylinderdeckel und deren Abstützung in entsprechend kalottenförmigen Lagerdeckeln erreicht wird. Eine Anregung für die neuartige Einheit, die einen leicht durchzuführenden Austausch des dem Probestück zugewandten Zylinderbodens gegen einen anderen mit einem Durchgang für einen Kolben ge änderten Durchmessers zulässt, ohne dass der bereits z.B. in einem Prüfgerüst eingebaute und an die Hydraulikleitung angeschlossene Zylinder ausgetauscht werden muss, ist dem Stand der Technik nicht zu entnehmen; dies gilt in gleicher Weise für die neuartige, Querkräfte ausschliessende Führung und die Verbindung des Kolbens mit dem Probestück. Eine besondere, optimale Wahl des Kolbendurchmessers ist auch deshalb wichtig, weil damit meist bei zufallsartiger Belastungsfolge die Prüffrequenz durch das zu fördernde ölvolumen bestimmt wird und somit die Prüfzeit und die Prüfkosten wesentlich herabgesetzt werden können. Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung mit mehreren Ausführungsbeispielen erläutert; dabei zeigen: Fig. 1 die Gesamtanordnung mit zwei gegeneinanderwirkenden Hydraulikzylinder-Kolben Einheiten, Fig. 2 eine Einheit mit eingesetztem grösstmöglichen Kolben, Fig. 3 eine Einheit mit kleinstem Kolben. Nach Fig. 1 sind zwei Hydraulikzylinder 2 - Kolben 4 - Einheiten gegeneinanderwirkend ortsfest angebracht; sie werden über je eine Uldruck-Leitung 8 von einem Servoventil 9 im gewünschten Takt gesteuert. Ein Probestück 1 ist am oberen freien Ende über eine gelenkige Verbindung 6 mit den freien Enden verbunden, und zwar handeit es sich um jeweils eine Kugel 7, die in je eine Vertie- fung am Kolben- und Probestückende eingreift. Die Kolben sind nur durch diese gelenkige Verbindung und durch einen profilierten Dichring 5 aus nachqiebigem Werkstoff im Zylinder geführt. In Fig. 2 ist der in den Zylinder 2 grösstmöglich einscEzbare Kolben 4 dargestellt; zwischen diesem und der Innenwandung des Zylinders ist jener Radial-Dichtring 5 eingesetzt, der vom Zylinderboden 3 axial gehalten wird. Bei kleineren Kolben 4 wird nach Fig. 3 ein Boden 3 mit nach innen weisendem zylindrischen Ansatz 3a verwendet, der den Dichtring 5 trägt. Die Dichtung zwischen Zylinder und Boden geschieht durch den einen weiteren profilierten Radial-Dichtring 5a aus nachgiebigem Werkstoff.

Claims: Hydraulikzylinder- Kolben-Einheit mit änderbarem Wirkdurchmesser für Schwingfestigkeits- Untersuchung von Probestücken PATENT ANSPRüCHE 1. Hydraulikzylinder- Kolben- Einheit mit änderbarem Wirkdurchmesser für Schwingfestigkeits Untersuchung von Probestücken, d a d u r c h g e k e n n t e i c h n e t, dass der dem Probestück (1) zugewandte Boden (3) des Zylinders (2) als mit unterschiedlich grossem Durch gang für den jeweiligen Kolben (4) auswechselbares Teil ausgebildet ist und dass letzterer nur durch einen vorwiegend profilierten Radial- Dichtring' (5) aus nachgiebigem Werkstoff und eine gelenkige Wer- bindung (6) mit dem freien Ende des Probestücks ge führt ist. 2. Einheit nach Anspruch 1, da d durch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Boden (3) einen zylindrischen Ansatz (3a) aufweist, der den Dichtring (5) trägt. 3. Einheit nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen dem zylindrischen Ansatz (3a) und der Innenwand des Zylinders (2) ein weiterer profilierter Radial- Dichtring (5a) angebracht ist (Fig. 3). 4. Vorrichtung für Schitingfestigkeits Untersuchung von Probestücken, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Einheiten nach einem der Ansprüche 1 bis 3 paarweise und in einstellbarem Takt gegeneinanderwirkend ortsfest angeordnet sind und dass die gelenkige Verbindung (6) mit dem freien Ende des Probestücks (1) aus zwei einfachen Druckstücken(7), vorzugsweise Kugeln besteht, die in entsprechende Vertiefungen am Kolben- und Probestückende eingreifen.

Inventors: LIPP, WILHELM, OBERING.
Applicants: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V.
Application year: 1984
Main classification: G01N3
IPC codes: G01N3, F15B15