DE2160884A1 - Impact test machine with pneumatic drive - Google Patents

Description

DR. HANS ULRICH MAYDR. HANS ULRICH MAY D 8 MÖNCHEN 2, OTTOSTRASSE 1 aD 8 MÖNCHEN 2, OTTOSTRASSE 1 a TELEGRAMME: MAYPATENT MÜNCHENTELEGRAMS: MAYPATENT MUNICH

TELEFON CO8113 693682TELEPHONE CO8113 693682

CP 404/1011 München, den -8. Dez J97fCP 404/1011 Munich, the -8. Dec J97f

Dr-M./roDr-M./ro

B 3842.3 PGB 3842.3 PG

Commissariat ä L* Energie Atomique, in Paris / PrankreichCommissariat ä L * Energie Atomique, in Paris / France

PrüfSchlagwerk mit pneumatischem AntriebTest hammer mechanism with pneumatic drive

Die Erfindung betrifft ein Prüfschlagwerk mit pneumatischem Antrieb, das zur Erzeugung von im Verlauf von Prüfungen auf eine Probe wirkenden mechanischen Stößen dient, wobei die erzeugten Stoßwellen eine variable Amplitude und Stärke haben und insbesondere ein Sägezahnprofil mit Anfangsspitze oder sehr steiler Beschleunigung sfront und anschließender langsamer Verzögerung, gegebenenfalls gradlinig, oder auch ein komplizierteres rechteckiges, trapezförmiges, halb-sinusförmiges oder anderes Profil aufweisen können.The invention relates to an impact test mechanism with a pneumatic drive, which is used to generate mechanical shocks acting on a specimen in the course of tests, the generated Shock waves have a variable amplitude and strength and in particular a sawtooth profile with an initial peak or very steep acceleration sfront and subsequent slow deceleration, possibly straight, or a more complicated rectangular, trapezoidal, semi-sinusoidal or other profile.

Bekannte PrüfSchlagwerke bestehen im allgemeinen aus einer Platte, welche die zu untersuchende Probe trägt, von einer oder mehreren senkrechten Säulen geführt ist und im freien Fall oder gemäß einem anderen Beschleunigungsgesetz auf einen Amboß fällt, der "Impaktor" oder "Prall-bock" genannt wird und dessen Form entsprechend dem Profil der zu erzeugenden Stoßwelle gewählt ist. Die gewöhnlich benutzten Prallböcke können aus einem geeigneten elastischen Materiell hergestellt sein, eine hydraulische oder pneumatischeKnown test hammer mechanisms generally consist of a plate, which carries the sample to be examined, is guided by one or more vertical columns and in free fall or according to a another law of acceleration falls on an anvil, the "impactor" or "Prall-Bock" is called and its shape accordingly the profile of the shock wave to be generated is selected. The commonly used impact blocks can be made of a suitable elastic Be made materially, a hydraulic or a pneumatic one

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Kompression aufweisen oder auch eine plastische Verformung erfahren. Die bekannten PrüfSchlagwerke weisen jedoch mehrere Nachteile auf, insbesondere erfordern sie eine erhebliche Fallhöhe, vas einen übermäßigen Raumbedarf zur Folge hat. Dagegen kann die Probe selbst keine zu großen Abmessungen haben, da der obere Teil der Halteplatte von den Führungssäulen nicht vollkommen frei ist. Schließlich entstehen in solchen Schlagwerken erhebliche Querkräfte, wenn der Schwerpunkt des beweglichen Teils nicht streng in der Achse des Schlagwerks gelegen ist. Aus diesen verschiedenen Gründen eignen sich die bekannten Prüfschlagwerke nur schwer zur Erzeugung von variablen Stoßwellenprofilen, insbesondere Sägezahnprofilen mit sehr steiler Anfangsfront, welche eine Luft- oder Unterwasser stoßwelle oder einen Stoß auf Materialien veränderlicher Härte, wie Beton, einen Boden, Wasser, u.s.w. simuliert.Have compression or experience plastic deformation. The known test hammer mechanisms, however, have several disadvantages on, in particular, they require a considerable height of fall, vas a takes up excessive space. On the other hand, the sample itself cannot have too large dimensions, since the upper part of the The retaining plate is not completely free from the guide pillars. After all, considerable transverse forces arise in such striking mechanisms, if the center of gravity of the moving part is not strictly in the axis of the striking mechanism. From these different For reasons, the known impact test mechanisms are difficult to use for generating variable shock wave profiles, in particular sawtooth profiles with a very steep initial front, which is an air or Underwater shock wave or a shock on materials more changeable Hardness, such as concrete, a floor, water, etc. simulated.

Durch die Erfindung wird nun ein Prüfschlagwerk mit pneumatischem Antrieb geschaffen, welches diese Nachteile behebt· Diesem Zweck dient ein Prüf schlagwerk rait pneumatischem Antrieb, welches eine bewegliche Anordnung aufweist, die aus einem Hohlzylinder besteht, dessen eine Abschlußplatte eine Halteplatte für eine zu untert suchende Probe bildet und durch dessen andere Abschlußplatte die Stange eines im Hohlzylinder verschiebbaren und darin zwei getrennte Innenkammern von je nach der Stellung des Kolbens im Zylinder in umgekehrter Weise veränderlichem Volumen begrenzenden Kolbens geführt ist, das erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch ein die bewegliche Anordnung bei der Verschiebung führendes Gehäuse mit einem Anschlag für das Ende der Kolbenstange und mit einer außerhalb des Zylinders liegenden, mit ihm gleichachsigen Innenhülne, gegen die ein an der Außenwand des Zylinders-vorge-The invention now provides a test impact mechanism with pneumatic Drive created which overcomes these disadvantages · This purpose is served by a test hammer mechanism with pneumatic drive, which is a has movable arrangement, which consists of a hollow cylinder, one end plate of which is a holding plate for a to under searching sample forms and through its other end plate the rod of a displaceable in the hollow cylinder and two separate therein Inner chambers of depending on the position of the piston in the cylinder in reverse bounding variable volume Piston is guided, which is characterized according to the invention by a housing which guides the movable arrangement during displacement with a stop for the end of the piston rod and with one located outside the cylinder, coaxial with it Inner sleeve, against which a on the outer wall of the cylinder

oder -Kragen sehener, zur-Zylinderachse senkrechter Ringwulst/anliegt, wobeior collar see, to the cylinder axis perpendicular annular bead / rests, wherein

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dieser Ringwulst mit dem festen Gehäuse und der Innenhülse zwei außerhalb des Zylinders liegende Außenkammern begrenzt, deren Volumen sich entsprechend der Verschiebung der beweglichen Anordnung verändert, sowie ferner gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung, welche die Innen- und Außenkammern mit verschiedene Drücke aufweisendem pneumatischen Arbeitsmedium versorgt, und eine Einrichtung, welche zur Erzeugung einer plötzlichen Druckveränderung in einer der Außenkammern dient, um die rasche-Verschiebung der beweglichen Anordnung zu bewirken.this annular bead with the fixed housing and the inner sleeve delimits two outer chambers lying outside the cylinder, the volume of which changes according to the displacement of the movable arrangement, and is further characterized by a device which supplies the inner and outer chambers with a pneumatic working medium having different pressures, and means for generating a sudden change in pressure in one of the outer chambers to effect the rapid displacement of the movable assembly.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der verschiebbare Kolben kalibrierte Bohrungen auf, welche die im Hohlzylinder vorgesehenen, auf der einen und anderen Seite dieses Kolbens liegenden beiden Innenkammern miteinander verbinden. In anderen abgewandelten Ausführungsformen können die durch den verschiebbaren Kolben führenden Verbindungsbohrungen einen regelbaren Querschnitt aufweisen oder auch verschlossen sein.In a preferred embodiment of the invention, the displaceable Piston calibrated bores, which are provided in the hollow cylinder, on one side and the other of this piston connect the two inner chambers with each other. In other modified embodiments, the by the sliding Piston leading connecting bores have a controllable cross section or can be closed.

Weitere Einzelheiten eines erfindungsgemäßen PrüfSchlagwerks, dessen Arbeitsweise und Vorteile ergeben sich aus der folgenden erläuternden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügte einzige Figur, die eine solche Maschine im Längsschnitt zeigt.Further details of a test hammer mechanism according to the invention, its mode of operation and advantages emerge from the following explanatory description of an exemplary embodiment with reference to FIG the attached single figure, which shows such a machine in longitudinal section.

wie aus dieser Figur ersichtlich weist das Prüfschlagwerk in der Hauptsache ein feststehendes Gehäuse 1 auf, das aus einem seitlichen Ringkörper 2 von im ganzen im wesentlichen zylindrischer Form besteht, der an seinem oberen und unteren Ende durch zweiAs can be seen from this figure, the impact test mechanism in the The main thing is a fixed housing 1, which consists of a lateral annular body 2 of substantially cylindrical as a whole Form consists of two at its upper and lower ends

istis

Abschlußplatten 3 und 4 verschlossen, die am feststehenden Gehäuse mittels Scliraubbolzen 5 befestigt sind. Die obere Abschlußplatte 3 v~-ist eine Mittelbohrung 6 auf, in der ein Hohlzylinder 7 freiEnd plates 3 and 4 closed on the fixed housing are attached by means of Scliraubbolzen 5. The top end plate 3 v ~ -is a central bore 6 in which a hollow cylinder 7 is free

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in den Innenraura des Gehäuses verschiebbar ist. Dieser Hohlzylinder 7 besteht aus einer zylindrischen Hülse 8, die an ihren oberen und unteren Endabschnitten durch zwei Verschlußplatten oder -stopfen 9 bzw 10 verschlossen ist, die in Gewinde 11 und 12 der Hülse 8 eingeschraubt sind. Außerdem sind zwischen den verschiedenen Teilen des Hohlzylinders Ringdichtungen 13 und 14 vorgesehen, um ihn im Normalfall gegen die Umgebung abzudichten. Der Hohlzylinder 7 ist bezüglich des Gehäuses 1 durch Lager geführt, von denen eines von dem mit einer Gleitdichtung 15 versehenen Rand der Mittelbohrung 6 und das zweite von einem Ringwulst 16 des Gehäuseringes 2 und einer darin angeordneten gleichen Gleitdichtung 17 gebildet wird.can be moved into the interior of the housing. This hollow cylinder 7 consists of a cylindrical sleeve 8, which at its upper and lower end portions by two closure plates or plugs 9 or 10 is closed, which are screwed into threads 11 and 12 of the sleeve 8. Also are between the different parts of the hollow cylinder ring seals 13 and 14 are provided to him normally to be sealed against the environment. The hollow cylinder 7 is guided with respect to the housing 1 by bearings, one of which from the edge of the central bore 6 provided with a sliding seal 15 and the second from an annular bead 16 of the housing ring 2 and a same sliding seal 17 arranged therein is formed.

Erfindungsgemäß wirkt der Hohlzylinder 7 mit einem in seinem Inne - ren angeordneten verschiebbaren Kolben 18 zusammen, der einerseits einen an seiner Außenfläche mit einer Ringdichtung 20 versehenen Kolbenkopf, durch den im Inneren der Hülse 8 zwischen den Verschlußstopfen 9 und 10 zwei dicht voneinander abgeschlossene Kammern gebildet werden, und andererseits eine Kolbenstange 21 aufweist, die durch eine mit einer Ringdichtung 23 versehene Bohrung 22 der Verschlußplatte 10 des Hohlzylinders geführt ist. Das untere Ende 24 der Kolbenstange 21 ist so ausgebildet, daß es mit einem in der Abschlußplatte 4 ausgebildeten vorspringenden KragenAccording to the invention counteracts the hollow cylinder 7 having disposed in its interior displaceable piston 18 together, on the one hand, formed a provided on its outer surface with an annular seal 20 the piston head through the densely inside the sleeve 8 between the stopper 9 and 10 two mutually sealed chambers and on the other hand has a piston rod 21 which is guided through a bore 22, provided with an annular seal 23, of the closure plate 10 of the hollow cylinder. The lower end 24 of the piston rod 21 is formed so that it is formed with a projecting collar formed in the end plate 4

25 zusammenwirkt, der bei der Verschiebung des Zylinders 7 als ein fester Anschlag für die Kolbenstange dient. Der Kolben 18 trennt also den Innenraum des Hohlzylinders 7 in zwei benachbarte Kammern25 cooperates in the displacement of the cylinder 7 as a Fixed stop for the piston rod is used. The piston 18 separates so the interior of the hollow cylinder 7 in two adjacent chambers

26 bzw. 27, deren Volumina sich entsprechend der Verschiebung des Kolbens 18 relativ zum Zylinder in entgegengesetztem Sinn (komplementär) verändert. Schließlich sind in der gezeigten Ausführungsform im Kolben 18 Bohrungen 28 vorgesehen, wodurch die Kammer 26 26 or 27, the volumes of which vary in the opposite sense (complementary) according to the displacement of the piston 18 relative to the cylinder changes. Finally, in the embodiment shown, bores 28 are provided in the piston 18, whereby the chamber 26

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mit der Kammer 27 in Verbindung steht. Dabei bleibt jedoch das Volumen der Kammer 26 stets erheblich geringer als das Volumen der Kammer 27* Bs sei bemerkt, daß in anderen abgewandelten Ausführung sformen» wie unten erläutert, die kalibrierten Bohrungen 28 so ausgebildet sein können, daß ihr Querschnitt nach Wunsch verändert werden kann, oder daß sie auch teilweise oder vollständig verschlossen sein können.with the chamber 27 is in communication. However, the volume of the chamber 26 always remains considerably less than the volume of the chamber 27 * Bs. It should be noted that in other modified designs, as explained below, the calibrated bores 28 can be designed so that their cross-section can be changed as desired , or that they can also be partially or completely closed.

Außerhalb des Hohlzylinders 7 veist das feststehende Gehäuse 1 eine zum Hohlzylinder gleichachsige Büchse 29 auf, die durch ein Gewinde 30 an der Innenwand des Ringes 2 befestigt ist, sodaß sie mit diesem einen Hohlraum 31 bildet, der den Antrieb des aus dem Hohlzylinder 7 und dem darin verschiebbaren Kolben 18 bestehenden beweglichen Teils des PrüfSchlagwerks erleichtert. In der Außenwand der Hülse 8 ist ein senkrecht zur Zylinderachse verlaufender Ringkragen 32 vorgesehen, der mit einer gegen die Innenfläche der gleichachsigen Büchse 29 drückenden Gleitdichtung 33 versehen ist. Auf diese Weise sind durch den Ringkragen 32 zwischen der Außenfläche der Hülse 8, der Büchse 29 und dem Ring 2 zwei weitere, voneinander getrennte Kammern 34 und 35 gebildet, die gegeneinander abgedichtet und außerhalb des Hohlzylinders 7 gegenüber den in dessen Innerem liegenden Kammern 26 und 27 angeordnet sind. Die Kammer 34 ist durch einen Kanal 36 durch den Ring 2 mit einem Ventil 37 verbunden, wodurch in diese Kammer eine gewünschte Menge eines unter Druck stehenden gasförmigen Arbeitsmediums eingeführt werden kann. Ebenso sind die Kammer 35 und der damit oberhalb des oberen Randes der Büchse 29 in Verbindung stehende Hohlraum 31 durch einen Kanal 38 mit einem Ventil 39 verbunden, wodurch ebenfalls in dieser Kammer und in diesem Hohlraum ein geeigneter Druck von Druckmedium erzeugt werden kann.Outside the hollow cylinder 7, the stationary housing 1 is covered a sleeve 29 coaxial to the hollow cylinder, which is fastened by a thread 30 to the inner wall of the ring 2, so that it with this forms a cavity 31 which drives the piston 18 which is made up of the hollow cylinder 7 and the piston 18 which is displaceable therein moving part of the test hammer mechanism. In the outer wall the sleeve 8 is a perpendicular to the cylinder axis extending annular collar 32 is provided with a against the inner surface of the coaxial sleeve 29 pressing sliding seal 33 is provided. In this way are through the annular collar 32 between the outer surface the sleeve 8, the sleeve 29 and the ring 2 two further, separate chambers 34 and 35 are formed, which against each other sealed and arranged outside the hollow cylinder 7 opposite the chambers 26 and 27 located in its interior. the Chamber 34 is connected by a channel 36 through the ring 2 to a valve 37, whereby in this chamber a desired amount a pressurized gaseous working medium can be introduced. Likewise, the chamber 35 and thus above the upper edge of the sleeve 29 communicating cavity 31 through a channel 38 connected to a valve 39, whereby also a suitable pressure of pressure medium can be generated in this chamber and in this cavity.

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Schließlich steht die Außenkammer 34 mit der Innenkammer 27 des Hohlzylinders 7 durch eine Bohrung 40 von sehr geringem Durchmesser in Verbindung, und die Außenkammer 34 kann durch ein Schnellöffnung sventil 41 von erheblichem Durchlaßquerschnitt plötzlich mit der Außenatmosphäre verbunden verden.Finally, the outer chamber 34 stands with the inner chamber 27 of the hollow cylinder 7 through a bore 40 of very small diameter in connection, and the outer chamber 34 can suddenly sventil 41 of a considerable passage cross-section through a quick opening connected to the outside atmosphere.

Das beschriebene Prüfschlagverk arbeitet vie folgt : Bei geschlossenem Ventil 41 verden durch das Ventil 37 und den Kanal 36 die Kammer 34 und von dort durch die Verbindungsbohrung 40 und die Bohrungen 28 die Innenkammern 26 und 27 mit einem unter Druck stehenden Arbeitsmedium gefüllt. In den Kammern 26, 27 undThe described Prüfschlagverk works as follows: When the valve 41 is closed, the chamber 34 through the valve 37 and the channel 36 and from there through the connecting bore 40 and the bores 28, the inner chambers 26 and 27 filled with a pressurized working medium. In chambers 26, 27 and

" 34 herrscht so ein bestimmter Druck P_Q. Entsprechend verden durch das Ventil 39 und den Kanal 38 der Hohlraum 31 und die damit in Verbindung stehende Außenkammer 35 mit dem gleichen Arbeitsmedium gefüllt, dessen Druck P₁ jedoch geringer als P_Q ist. Unter diesen Bedingungen und vegen des höheren Drucks P₀ in der Kammer 34 gegenüber dem Druck P₁ in der Kammer 35 vird der Hohlzylinder 7 in der Zeichnung nach oben gedrückt, bis der Ringkragen 32 gegen die Unterseite der das feste Gehäuse 1 verschließenden Abschlußplatte 3 anschlägt. Ferner ist dabei der Kolben 18 gegen die Verschlußplatte 10 des Hohlzylinders gedrückt, da der in der Kammer 27 herrschende Druck P₀ auf die ganze Fläche des Kolbenkopfes 19 virkt, vährend der gleiche Druck in der Kammer 26 nur auf eine um den Querschnitt der Kolbenstange 21 verringerte Fläche entgegen virkt.34 there is a certain pressure P _Q. Correspondingly, through the valve 39 and the channel 38, the cavity 31 and the associated outer chamber 35 are filled with the same working medium, the pressure P _{1 of which,} however, is lower than P _Q. Among these Conditions and because of the higher pressure P ₀ in the chamber 34 compared to the pressure P ₁ in the chamber 35, the hollow cylinder 7 is pressed upward in the drawing until the annular collar 32 strikes the underside of the end plate 3 closing the fixed housing 1. Furthermore the piston 18 is pressed against the closure plate 10 of the hollow cylinder, since the pressure P ₀ prevailing in the chamber 27 affects the entire surface of the piston head 19, while the same pressure in the chamber 26 only decreases by the cross-section of the piston rod 21 Area contrary to virkt.

Nachdem das Prüfschlagverk so betriebsbereit ist, vird auf der Oberseite der Verschlußplatte 9 des Hohlzylinders 7 eine zu prüfende Probe A angeordnet, die auf dieser Platte unmittelbar befestigt oder von einem (nicht gezeigten) Halter getragen sein kann, der selbst am Zylinder befestigt ist.After the Prüfschlagverk is ready for operation, the On top of the closure plate 9 of the hollow cylinder 7, a sample A to be tested is arranged, which can be fastened directly to this plate or carried by a holder (not shown), which is itself attached to the cylinder.

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In der folgenden Betriebsphase wird die Kammer 34 durch plötzliches öffnen des Ventils 41 sehr rasch entleert. Der auf die obere Seite des an der Außenfläche der Hülse 8 vorgesehenen Ringkragens 32 wirkende Druck P- wirkt auf den Hohlzylinder und treibt ihn sofort bezüglich des feststehenden Gehäuses 1 mit einer hohen Geschwindigkeit V₀ nach unten. Es sei bemerkt, daß der in der Kammer 27 herrschende Druck Pq wegen des sehr geringen Durchmessers der Verbindungsbohrung 40 nicht genügend rasch auf den in der Kammer 34 herrschenden Druck abfallen kann. Bei der Abwärtsbewegung des Hohlzylinders 7 unter den angegebenen Bedingungen schlägt also die Kolbenstange 21 des Kolbeis 18 zu einem bestimmten Zeitpunkt gegen den Kragen 25 der unteren Abschlußplatte 4 des feststehenden Gehäuses 1 an, die einen Anschlag dafür bildet. Infolge Trägheit setzen der Hohlzylinder 7 und damit die von seiner oberen Verschlußplatte 9 getragene Probe A ihre Bewegung fort, wodurch das Volumen der Kammer 26 wächst und das der Kammer 27 entsprechend abnimmt. Durch die durch den Kopf 19 des Kolbens 18 führenden Verbindungsbohrungen 28 kann nun in der Kammer 27 enthaltenes Arbeitsmedium immer mehr die Kammer 26 füllen und darin einen steigenden Druck P· erzeugen. Dieser Druck P' wirkt gegen die untere Verschlußplatte 10 des Hohlzylinders, welche eine Oberfläche S· aufweist, die geringer als die Fläche S des Kolbenkopfes 19 in der Kammer 27 ist, und erzeugt damit eine Kraft P'qS¹ die der auf die obere Verschlußplatte 9 wirkenden im wesentlichen gleichbleibenden Kraft P_QS entgegengerichtet ist.In the following operating phase, the chamber 34 is emptied very quickly by suddenly opening the valve 41. The pressure P- acting on the upper side of the annular collar 32 provided on the outer surface of the sleeve 8 acts on the hollow cylinder and immediately drives it downward _{with respect to the stationary housing 1 at a high speed V 0.} It should be noted that the pressure Pq prevailing in the chamber 27 cannot drop rapidly enough to the pressure prevailing in the chamber 34 because of the very small diameter of the connecting bore 40. During the downward movement of the hollow cylinder 7 under the specified conditions, the piston rod 21 of the piston 18 strikes at a certain point in time against the collar 25 of the lower end plate 4 of the stationary housing 1, which forms a stop for it. As a result of inertia, the hollow cylinder 7 and thus the sample A carried by its upper closure plate 9 continue their movement, whereby the volume of the chamber 26 increases and that of the chamber 27 decreases accordingly. Through the connecting bores 28 leading through the head 19 of the piston 18, the working medium contained in the chamber 27 can now increasingly fill the chamber 26 and generate an increasing pressure P · therein. This pressure P 'acts against the lower closure plate 10 of the hollow cylinder, which has a surface S · which is smaller than the area S of the piston head 19 in the chamber 27, and thus generates a force P'qS ¹ that acts on the upper closure plate 9 acting essentially constant force P _Q S is opposite.

Daher nimmt die resultierende Kraft P_QS - P'qS¹ ab und erzeugt an der beweglichen Anordnung eine Verzögerung :Therefore, the resulting force P _Q S - P'qS ¹ decreases and creates a deceleration on the movable assembly:

ρ C _ pi q tρ C _ pi q t

« - — ^ ^
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worin M die Summe der Massen des Hohlzylinders 7 mit seiner oberen, die Probe A tragenden Verschlußplatte 9 und seiner unteren Verschlußplatte 10 und des Kolbens 18 ist. Die Geschwindigkeit der beweglichen Anordnung verringert sich so bis auf Null und kann sich sogar umkehren.where M is the sum of the masses of the hollow cylinder 7 with its upper, the closure plate 9 carrying the sample A and its lower closure plate 10 and the piston 18. The speed of the movable arrangement is reduced to zero and can even be reversed.

Die der Probe A so erteilte Beschleunigung zeigt ein Sägezahnprofil mit Anfangsspitze. Durch geeignete Wahl der Drücke P₀ und P₁ kann dabei diese Anfangsspitze eine sehr steile Anstiegsfront aufweisen. Außerdem kann durch Wahl eines geeigneten Durchmessers ) der durch den Kopf 19 des Kolbens 18 führenden Bohrungen 28 das Profil nach der Anfangsspitze einen im wesentlichen gradlinigen Abfall aufweisen. Es sei bemerkt, daß die die Beschleunigung erzeugende Kraft sich in allen Fällen umkehrt, wenn der Kopf 19 des Kolbens 18 nicht mehr gegen die Verschlußplatte 10 des Zylinders drückt, das heißtjUenn das Ende 24 der Kolbenstange 21 gegen den einen Anschlag bildenden Kragen 25 der Abschlußplatte 4 anschlägt. Die Dauer der Anstiegsfront des Beschleunigungsprofils ist daher ebenfalls abhängig von der Starrheit dieser Anschläge. Außerdem läßt sich die maximale Höhe der Beschleunigung einfach durch Veränderung des Drucks P_Q, dagegen die Dauer des Profils durch Veränderung des Drucks P₁ regeln.The acceleration thus imparted to sample A shows a sawtooth profile with a starting point. With a suitable choice of the pressures P ₀ and P ₁ , this initial peak can have a very steep rise front. In addition, by choosing a suitable diameter of the bores 28 leading through the head 19 of the piston 18, the profile after the initial tip can have a substantially straight slope. It should be noted that the force producing the acceleration is reversed in all cases when the head 19 of the piston 18 no longer presses against the closure plate 10 of the cylinder, i.e. when the end 24 of the piston rod 21 against the collar 25 of the closure plate which forms a stop 4 strikes. The duration of the rise front of the acceleration profile is therefore also dependent on the rigidity of these stops. In addition, the maximum level of acceleration can be regulated simply by changing the pressure P _Q , while the duration of the profile can be regulated _{by changing the pressure P 1.}

Infolge dieser Anordnungen können mit dem erfindungsgemäßen Prüfschlagwerk je nach dem Fall komplexe Stoßprofile, insbesondere rechteckige oder trapezförmige Profile, erzeugt werden, indem insbesondere die durch den Kopf des beweglichen Kolbens führenden Verbindung sbohrungen teilweise oder vollständig verschlossen werden. Ebenso kann ein halb-sinusförmiges Profil erzeugt werden, indem zwischen dem Ende der Kolbenstange und dem als Anschlag dienenden Kragen des feststehenden Gehäuses eine Feder oder elastischerAs a result of these arrangements, the impact test mechanism according to the invention Depending on the case, complex joint profiles, in particular rectangular or trapezoidal profiles, are generated by in particular the connection bores leading through the head of the movable piston are partially or completely closed. Likewise, a semi-sinusoidal profile can be created by placing between the end of the piston rod and the end that serves as a stop Collar of the fixed housing a spring or more elastic

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Körper angeordnet wird.Body is arranged.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die oben besonders beschriebene Ausführungsform beschränkt sondern umfaßt auch Abwandlungen» Insbesondere kann die mit dem verschiebbaren Kolben zusammenwirkende bewegliche Anordnung allein zur Programmierung von Stößen mit Sägezahnprofil mit Anfangsspitze bei gegenwärtig benutzten Schlagprüfmaschinen benutzt werden. Ferner sei bemerkt, daß die Stellung des PrüfSchlagwerks keinerlei Bedingungen unterworfen ist und dieses sowohl senkrecht als auch waagrecht angeordnet sein kann und im letzteren Fall als Stoßprogrammierer auf einem waagrechten Katapult arbeiten kann.Of course, the invention is not particular to the above described embodiment but also includes modifications » In particular, the movable arrangement interacting with the displaceable piston can be used solely for programming of butts with a sawtooth profile with a starting point in currently used impact testing machines. It should also be noted that the position of the test hammer mechanism is not subject to any conditions and this can be arranged both vertically and horizontally and in the latter case as a push programmer on a horizontal catapult can work.

Unabhängig von der jeweiligen Anwendungsweise besitzt das erfindungsgemäße Prüfschlagwerk zahlreiche Vorteile. Da es keinen Teil mit elastischer oder plastischer Verformung benutzt, ist die Zahl der möglichen Stöße praktisch unbegrenzt. Die Führung des beweglichen Teils bezüglich des feststehenden Gehäuses gestattet eine geringe Dezentrierung der Probe und der Gesamtlastanordnung ohne Gefahr des Auftretens von Querkräften. Die Antriebsstrecke des beweglichen Teils ist verhältnismäßig begrenzt, dagegen ist der obere Raum für das Aufsetzen der Probe vollkommen frei von Begrenzungen. Schließlich ist die Aufprallgeschv/indigkeit für einen bestimmten Stoß die geringstmögliche, da die Geschwindigkeit des beweglichen Teils während des Aufpralls selbst die Richtung ändert, um ein asymmetrisches Profil, wie ein Sägezahnprofil mit Anfangsspitze, zu erzeugen.Regardless of the particular application, the inventive Impact test machine numerous advantages. As there is no part Used with elastic or plastic deformation, the number of possible impacts is practically unlimited. The leadership of the moving Partly with respect to the stationary housing allows a little decentering of the sample and the overall load arrangement without Risk of lateral forces occurring. The drive distance of the moving part is relatively limited, but the Upper space for placing the specimen completely free of restrictions. After all, the impact velocity for a given impact is the lowest possible, since the velocity of the moving part itself changes direction during impact to have an asymmetrical profile, such as a sawtooth profile Initial tip to generate.

Schließlich kann das erfindungsgemäße Prüfschlagwerk für zahlreiche Prüf- oder Untersuchungszwecke benutzt werden, insbesondere für Untersuchungen an verschiedenen Materialien, wobei das Säge-Finally, the impact test mechanism according to the invention can be used for numerous testing or investigation purposes, in particular for investigations on different materials, whereby the sawing

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zahnprofil insbesondere den Vorteil eines gleichbleibenden Beschädigungspotentials in einem sehr großen Frequenzband besitzt und dem von Sägezahnprofilen mit Endspitze oder halb-sinusförmigen Profilen überlegen ist. Außerdem erlaubt das erfindungsgemäße Prüfschlagwerk, tatsächliche Stöße, denen die untersuchten Materialien unterworfen sein können, unter stark angenäherten Bedingungen zu simulieren.tooth profile has the particular advantage of a constant damage potential in a very large frequency band and that of sawtooth profiles with an end tip or semi-sinusoidal Is superior to profiles. In addition, the impact test mechanism according to the invention allows actual impacts to which the examined Materials can be subjected to simulate under highly approximated conditions.

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Claims (8)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS U .j Prüfschlagwerk rait pneumatischem Antrieb zur Erzeugung von mechanischen Stößen mit veränderlicher Amplitude und Stärke, mit einer beweglichen Anordnung, die aus einem Hohlzylinder besteht, dessen eine Verschlußplatte eine Halteplatte für eine zu untersuchende Probe bildet und durch dessen andere Verschlußplatte die Stange eines im Hohlzylinder verschiebbaren und darin zwei Innenkammern von entsprechend der Stellung des Kolbens im Zylinder komplementär zueinander veränderten Volumina abgrenzenden Kolbens hindurchgeführt ist, gekennzeichnet durch ein die bewegliche Anordnung bei ihrer Verschiebung führendes feststehendes Gehäuse (1) mit einem Anschlag (25) für das Ende (24) der Kolbenstange (21), das eine Innenbüchse (29) aufweist, die außerhalb des Hohlzylinders und zu diesem gleichachsig ist, ein an der Außenfläche des Hohlzylinders vorgesehener, zu dessen Achse senkrechter Ringkragen (32), der gegen die Innenbüchse (29) anliegt und mit dieser und dem feststehenden Gehäuse zwei außerhalb des Hohlzylinders liegende Außenkammern (34, 35) begrenzt, deren Volumina sich entsprechend der Verschiebung der beweglichen Anordnung (7) verändern, sowie gekennzeichnet durch Einrichtungen (36,27 ; 38,39 ; 40,28) durch welche in den Innenkammern (26,27) und Außenkammern (34,35) verschiedene Drücke eines pneumatischen Arbeitsmediums erzeugt werden können, sowie eine Vorrichtung (41) zur plötzlichen Veränderung des Drucks in einer der Außenkammern (34) zwecks Herbeiführung der raschen Verschiebung der beweglichen Anordnung.U .j Prüfschlagwerk rait pneumatic drive for generating mechanical shocks with variable amplitude and strength, with a movable arrangement consisting of a hollow cylinder, one of which is a closure plate for a sample to be examined and through the other closure plate the rod in the hollow cylinder displaceable and therein two inner chambers is passed through according to the position of the piston in the cylinder complementary to each other changed volumes delimiting piston, characterized by a the movable arrangement during its displacement guiding fixed housing (1) with a stop (25) for the end (24) of the Piston rod (21) which has an inner sleeve (29) which is outside the hollow cylinder and is coaxial with it, an annular collar (32) provided on the outer surface of the hollow cylinder and perpendicular to its axis, which rests against the inner sleeve (29) and with this and the fixed housing two a Outside the hollow cylinder lying outside chambers (34, 35) are limited, the volumes of which change according to the displacement of the movable arrangement (7), and characterized by devices (36, 27; 38.39; 40, 28) through which different pressures of a pneumatic working medium can be generated in the inner chambers (26, 27) and outer chambers (34, 35), as well as a device (41) for suddenly changing the pressure in one of the outer chambers (34) for the purpose of bringing about it the rapid displacement of the movable assembly. 2. Prüfschlagwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Kolben (19) kalibrierte Bohrungen (28) aufweist, welche die im Inneren des Hohlzylinders beiderseits des Kolbens (192. Impact test mechanism according to claim 1, characterized in that the displaceable piston (19) has calibrated bores (28) which open the inside of the hollow cylinder on both sides of the piston (19 209826/069 1209826/069 1 liegenden beiden Innenkammern (26,27) miteinander verbinden.connect lying two inner chambers (26,27) with each other. 3.) Prüfschlagwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den verschiebbaren Kolben (19) führenden Verbindungsbohrungen (28) einen veränderlichen Querschnitt aufweisen oder teilweise oder vollständig verschlossen sind.3.) test impact mechanism according to claim 2, characterized in that the connecting bores leading through the displaceable piston (19) (28) have a variable cross-section or are partially or completely closed. 4.) Prüf schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder bei seiner Verschiebung durch von der Innenseite des feststehenden Gehäuses (1) getragene Lager (6,16) geführt ist.4.) test hammer mechanism according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the hollow cylinder is displaced by bearings carried by the inside of the fixed housing (1) (6,16). 5.) Prüf schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der außerhalb des Hohlzylinders liegenden Außenkammern (34) mit einer der Innenkammern (27) durch ein in der Wand des Hohlzylinders (8) ausgebildetes Loch (40) von sehr geringem Durchmesser in Verbindung steht.5.) test hammer mechanism according to one of claims 1 to 4, characterized in that that one of the outer chambers (34) lying outside the hollow cylinder with one of the inner chambers (27) through an in the Wall of the hollow cylinder (8) formed hole (40) of very small diameter is in communication. 6«) Prüfschlagwerk nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Innenkainmer (27) in Verbindung stehende Außenkammer (34) mit der Umgebungsatmosphäre durch ein Schneilöffnungsventil (41) mit großem Durchlaßquerschnitt verbunden ist.6 «) test impact mechanism according to claim 5, characterized in that the outer chamber (34) connected to the inner chamber (27) with the ambient atmosphere through a quick opening valve (41) is connected with a large passage cross-section. 7.) Prüfschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkammer (26), durch welche die Stange (21 des verschiebbaren Kolbens geh^ein erheblich kleineres Volumen als das der anderen Innenkammer (27) aufweist.7.) Impact test mechanism according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the inner chamber (26) through which the rod (21 of the displaceable piston goes ^ a considerably smaller volume than that of the other inner chamber (27). 8.)Prüfschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem verschiebbaren Kolben (19) und dem vom feststehenden Gehäuse getragenen Anschlag (25) eine Feder oder elastischer Körper angebracht ist.8.) Impact test mechanism according to one of claims 1 to 7 »characterized in that that between the displaceable piston (19) and the stop (25) carried by the stationary housing, a spring or elastic body is attached. 209826/0691209826/0691