DE2651959C2 - Device for producing vibrations on glass panes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine*Vorrichtung zum Hervorrufen von Schwingungen an Glasscheiben nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an evoking device of vibrations on glass panes according to the preamble of claim 1.

An Fenstern, insbesondere an Seitenfenstern für Reisezugwagen, verwendete Isolierglasscheiben wurden in der vergangenen Zeit häufig undicht und zeigten Wässerbeschlag auf der Innenseite der Scheiben, einer Stelle also, die eigentlich mit einem trockenen Glas gefüllt sein sollte. Keine der natürlichen Einwirkungen, wie Frost, Wärme, Feuchtigkeit, UV-Bestrahlung und Vibration konnte für sich allein für die Ursache des Schadens verantwortlich gemacht werden. Vielmehr mußte man davon ausgehen, daß es die komplexe Zusammensetzung der vorgenannten Einflüsse ist, die die Zerstörung der Isoüerglasabdichtung zustande bringt, wobei der Vibration besonderes Augenmerk zu widmen istInsulating glass panes used on windows, especially on side windows for passenger coaches, were used in In the past time it was often leaking and there was water condensation on the inside of the panes, one point well, which should actually be filled with a dry glass. None of the natural influences, such as frost, Heat, moisture, UV radiation, and vibration could alone be responsible for the cause of the damage be made. Rather, one had to assume that it was the complex composition of the aforementioned influences, which brings about the destruction of the insulating glass seal, with the vibration special attention is to be paid

Bisher waren Untersuchungen über die Vibration von Fensterscheiben nur im Fahrbetrieb möglich. Dabei mußten, am das Verhalten der Fensterdichtungen, der Glasscheiben und des Rahmengestelles zu untersuchen, lange und aufwendige Versuche in Kauf genommen werden. Überdies standen in den Reisezugwagen während des Fahrbetriebes nur unzureichende HilfsmittelUp to now, investigations into the vibration of window panes have only been possible while driving. Included had to examine the behavior of the window seals, the glass panes and the frame, long and costly attempts are accepted. In addition, stood in the passenger coaches during inadequate aids for driving operations

ίο zur Verfügung, da Meßgeräte an die normale Stromversorgung der Reisezugwagen nicht angeschlossen werden kennen. Auch sind größere Belastungsamplituden der Fenster nur jeweils einmal bei einer Zugbegegnung z". erreichen, während das im Labor in kurzer Folgeίο available because measuring devices are connected to the normal power supply the passenger coaches cannot be connected. There are also greater stress amplitudes the window can only be reached once when a train meets z "., while in the laboratory this happens in quick succession

IS nacheinander möglich istIS is possible one after the other

Aus der Industrie ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, die den Luftdruck und damit eine gewisse Schwingung der Scheibe mittels eines Ventilators hervorruft Dabei ist es erforderlich, die vom Ventilator gelieferte Luftmenge durch ein Stellventil umzustellen. Die damit erreichbaren Frequenzen liegen jedoch nicht über 1 Hz. Die bisherigen Messungen besitzen daher nur quasistatischen Charakter und sind für die Prüfung von Hochhausfenstern unter Windlast besser geeignet als für Fenster von Reisezugwagen.From the industry, a device of the type mentioned is known that the air pressure and thus causes a certain vibration of the disc by means of a fan To convert the air volume supplied to the fan by means of a control valve. The frequencies that can be achieved are but not above 1 Hz. The previous measurements are therefore only quasi-static in character and are for the testing of high-rise windows under wind load is more suitable than for windows of passenger coaches.

Aufgabe der ErfinvUing ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die Glasscheiben zu Schwingungen bis über 20 Hz angeregt und diese Schwingungen über beliebig lange Zeit aufrechterhalten werden können.The task of the invention is therefore to develop a device To create of the type mentioned, with which the glass panes are excited to vibrate up to over 20 Hz and these vibrations can be maintained for any length of time.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved in a device of the type mentioned by the im Characteristics of claim 1 mentioned features solved.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Particularly preferred embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Charakteristischerweise ist bei der Erfindung also die der in Vibration zu versetzenden Fensterscheibe gegenüberliegende Wand des Hohlraumes beweglich, nämlich als großflächiger Kolben, ausgebildet, wodurch es möglich ist, die beim Fahrbetrieb auftretenden Vibrationsbeanspruchungen von Reisezugwagenfenstern in geradezu idealer Weise zu simulieren. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich daraus, daß es hierdurch erstmals möglich wire zur Simulierung von Hochgeschwindigkeitsvibraaonen auf Versuche im Fahrbetrieb zu verzichten, zu denen natürlich jeweils zwei Zugpaare erforderlich sind. Demgegenüber lassen sich mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung Vibrationen in millionenfacher Wiederholung testen.Characteristic of the invention is the the wall of the cavity opposite the window pane to be vibrated, namely designed as a large-area piston, which makes it possible to reduce the vibration loads on passenger car windows that occur during driving ideally to simulate. The advantage of the device according to the invention results from the fact that it This makes it possible for the first time to simulate high-speed vibrations based on experiments in To refrain from driving, which of course requires two pairs of trains. In contrast, let test vibrations in millions of repetitions by means of the device according to the invention.

Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung können an Fenstern von Reisezugwagen Vibrationen erzeugt werden, die denen im Fahrbetrieb ähnlich sind: z. B. Vibrationen durch Fahrbewegung, Wind, Wirbelbildung, stehende Wellen im Gang bei offenem Fenster oder Druckstöße bei Zugbegegnungen. Neben der sinusförmigen Vibrationsbeanspruchung kann, da die Anlage ortsfest ist, eine Beregnung und Bestrahlung mit sonnenähnlichem und UV-Licht im Laboratorium erfolgen.With the device according to the invention, vibrations can be generated on the windows of passenger coaches, which are similar to those when driving: z. B. Vibrations by driving motion, wind, vortex formation, standing waves in the corridor with the window open or Pressure surges when trains meet. In addition to the sinusoidal vibration stress, the system can is stationary, irrigation and irradiation with sun-like and UV light take place in the laboratory.

6ö Bei Zugbegegnungen mit hoher Fahrgeschwindigkeit wird durch den Gegenzug eine starke Druckwelle erzeugt, die auf die Fensterscheiben einwirkt. Die Dauerbeanspruchungen wiederholter Zugbegegnungen lassen sich mit der Vorrichtung im Zeitraffersystem nachvollziehen. Hierbei werden Luftdruck und Scheibenbiegung mittels Druckmeßdose und Dehnungsmeßstreifen gemessen und auf Oszillographen übertragen.6ö When trains meet at high speed, a strong pressure wave is generated by the opposing train, acting on the window panes. Leave the long-term stresses of repeated train encounters understand yourself with the device in the time-lapse system. This is done by air pressure and disc bending measured by means of a pressure cell and strain gauge and transferred to an oscilloscope.

Die Anlage ist darüber hinaus gut geeignet, Reso-The system is also well suited to reso-

lanzfrequenzen der Fensterscheiben zu ermitteln. Diee zeigen sich durch eine starke Vibration der Scheibe iei minimaler Energieaufnahme, was sich durch kräfti- ;en Rückgang des statischen Luftdruckes selbst bei grolen anregenden Amplituden ausdrückt Damit bewirkt lie Erfindung einen wesentlichen Fortschritt bei der 'rüfung von Fensterscheiben im Reisezugwagenbau, venn neue Fensterwerkstoffe eingeführt werden sollen )der die Betriebsbedingungen sich ändern.to determine lance frequencies of the window panes. Diee are shown by a strong vibration of the disc iei minimal energy consumption, which is shown by powerful ; The decrease of the static air pressure even with large stimulating amplitudes expresses This invention represents a significant advance in the inspection of window panes in passenger coach construction, If new window materials are to be introduced) the operating conditions change.

Zwar ist c uch in der DE-PS 7 31 259 eine Vorrichtung :ur Drehschwingungserzeugung beschrieben, jedoch ist iort stets eine Zwangskopplung vorgesehen, nicht also, vie für die Erfindung charakteristisch, eine Ankopplung iiner Scheibe lediglich über das Luftvolumen eines Hohlraumes. Die DH-PS 5 51 307 betrifft demgegenüber eine Vorrichtung, bei der zwei beidseits eines in einem Zylinder bewegbaren Kolbens befindliche Luftvolumina als Federelemente verwendet werden, ohne daß die in diesen erzeugten Schwingungen jedoch auf dem Kolben abgewandte zu prüfende Wandelemente etc. übertragen würden.Although c uch in DE-PS 7 31 259 is a device : described for the generation of torsional vibrations, however, a forced coupling is always provided, not as characteristic of the invention, a coupling in a disk only via the air volume of a Cavity. The DH-PS 5 51 307 concerns on the other hand a device in which two volumes of air located on both sides of a piston movable in a cylinder are used as spring elements without the vibrations generated in them, however Wall elements to be tested etc. facing away from the piston would be transferred.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert Die ehzige Figur der Zeichnung zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.The invention is explained below on the basis of an exemplary embodiment explained in more detail The single figure of the drawing shows a partially sectioned side view a device according to the invention.

Von einem Gestell 1 wird ein trichterförmiges Gehäuse 2 getragen, an dessen weitem Ende ein Wagenwandelement 3 austauschbar angeschraubt ist Das enge Ende des Gehäuses 2 geht in eine Kolbenführung 4 über, in der ein großflächiger Kolben 5 senkrecht zur Fläche des Wagenwandelementes 3 hin- und herbewegt wird. Der Antrieb des Kolbens 5 erfolgt von einem Motor über ein Kurbelgetriebe 6. Die Amplitude der Kolbenbewegang kann mittels einer Exzenterscheibe 7 verändert werden. Die Hubfrequenz des Kolbens 5 ist durch ein stufenlos verstellbares Getriebe zwischen Motor und Exzenterscheibe 7 einzustellen. Zur Schonung des Getriebes ist die Exzenterscheibe 7 als Schwungscheibe ausgebildet.A funnel-shaped housing 2 is supported by a frame 1, at the far end of which a carriage wall element 3 is interchangeably screwed on. The narrow end of the housing 2 merges into a piston guide 4, in which a large-area piston 5 is moved back and forth perpendicular to the surface of the carriage wall element 3. Of the The piston 5 is driven by a motor via a crank mechanism 6. The amplitude of the piston movement can be changed by means of an eccentric disk 7. The stroke frequency of the piston 5 is continuously variable adjustable gear between motor and eccentric 7 to set. To protect the transmission is the eccentric 7 designed as a flywheel.

In einen Fensterausschnitt eines bestimmten Wagenwandelementes 3 wird das zu prüfende Seitenfenster 8 eines Reisezugwagens eingesetzt. Wenn Größe oder Abmessungen der zu prüfenden Seitenfenster sich ändern, kann das Wagenelement 3 gegen ein anderes mit passendem Fensterausschnitt ausgetauscht werden.In a window cutout of a certain car wall element 3, the side window to be tested 8 of a passenger coach is used. If size or Dimensions of the side windows to be tested change, the carriage element 3 can be compared to another matching window cutout can be exchanged.

Die dargestellte Vorrichtung ermöglicht Scheiben-Prüfungen mit einer Kolbenfrequenz bis etwa 25 Hz bei Kolbenhüben bis etwa ± 45 rmn. Der durch die Kolbenbewegung erzeugte Staudruck erreicht in Scheibenmitte bis zu ± 200 mm Ws, wobei der Druck im Bereich der Scheibenresonanz jedoch wieder abfällt, da dann die erregende Luftschwingung mit der Scheibenschwingung in Phase liegt. Nachdem bei Begegnung zweier normaler Schnellzüge Drücke bis zu 50 mm Ws und bei Zugbegegnungen von λ ■ 250 km/h Drücke bis zu 150 mm Ws auftreten, ist die Vorrichtung für den gesamten Reisezugwagen-Bereich einsetzbar.The device shown enables disk tests with a piston frequency of up to approx. 25 Hz with piston strokes of up to approx. ± 45 mm. The dynamic pressure generated by the piston movement reaches up to ± 200 mm water column in the center of the disk, but the pressure drops again in the area of the disk resonance, since the exciting air oscillation is then in phase with the disk oscillation. Since pressures of up to 50 mm Ws occur when two normal express trains meet and pressures of up to 150 mm Ws occur when trains meet at λ ■ 250 km / h, the device can be used for the entire range of passenger coaches.

Wenn die Beanspruchungsamplitude der Scheibe im Versuch nicht gleichbleibend sinusförmig verlaufen sondern wie bei tatsächlichen Zugbegegnungen schnell ansteigen soll, um dann langsam abzuklingen, kann dieser Verlauf durch eine Bypass-Klappe 9 erreicht werden, die bei der dargestellten Vorrichtung im Wagenwandelement 3 vorgesehen ist, zweckmäßigerweise aber im Gehäuse 3 angeordnet sein sollte, damit nicht jedes Wagenwandelement 3 mit dieser Klappe ausgerüstet werden muß. Die Bypass-Klappe 9, die eine Druckminderung im Gehäuse 2 bewirkt, wird in dem erwünschten Rhythmus geöffne. und geschlossen.If the stress amplitude of the disc in the experiment does not run steadily sinusoidally but rather as it should increase quickly with actual train encounters and then slowly fade away, this can Course can be achieved through a bypass flap 9, which in the device shown in the car wall element 3 is provided, but should expediently be arranged in the housing 3 so that not every carriage wall element 3 must be equipped with this flap. The bypass valve 9, which is a pressure reduction caused in the housing 2 is opened in the desired rhythm. and closed.

Hie"u 1 Blatt ZeichnungenHere "u 1 sheet of drawings

Claims (10)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vorrichtung zum Hervorrufen von Schwingungen an Glasscheiben durch abwechselnde Beaufschlagung einer Scheibenfläche mit Luftdruck unterschiedlicher Höhe, wobei die Scheibe einseitig einen allseitig im wesentlichen luftdicht abgeschlossenen Hohlraum begrenzt, der mit dem Luftdruck wechselnder Höhe beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Hervorrufen von Vibrationen an Fenstern, insbesondere an Seitenfenstern für Reisezugwagen, der Hohlraum (2) an der dem Fenster (8) gegenüberliegenden Seite durch einen senkrecht zur Fensterfläche in einer Kolbenführung (4) hin- und herbewegbaren großflächigen Kolben (5) begrenzt ist.1. Device for causing vibrations on glass panes by alternating exposure a disc surface with air pressure of different heights, with the disc on one side a bounded on all sides essentially airtight cavity, which changes with the air pressure Height can be acted upon, characterized in that that for causing vibrations on windows, especially on side windows for passenger coaches, the cavity (2) on the the window (8) opposite side by a perpendicular to the window surface in a piston guide (4) reciprocating large-area piston (5) is limited. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daCidie Kolbenführung (4) zylindrisch isL2. Device according to claim 1, characterized in that because the piston guide (4) is cylindrical 3. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenführung (4) prismatisch ist3. Apparatus according to claim I _1, characterized in that the piston guide (4) is prismatic 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) von einem Motor über ein Kurbelgetriebe (6) antreibbar ist, dessen Amplitude mittels einer verstellbaren Exzenterscheibe (7) veränderbar ist.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (5) can be driven by a motor via a crank mechanism (6), the amplitude of which is adjustable by means of a Eccentric disc (7) is changeable. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubfrequenz des Kolbens (5) durch ein stufenlos verstellbares Getriebe zwischen Motor und Exzentenrheibe (7) veränderbar ist5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the stroke frequency of the piston (5) through a continuously variable transmission between the motor and the eccentric pulley (7) can be changed 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da3 die Hubftequeni des Kolbens (5) durch Drehzahländerung des Niotors veränderbar ist.6. Apparatus according to claim 4, characterized in that the Hubftequeni of the piston (5) through The speed change of the Niotor is changeable. 7. Vorrichtung nach einem des Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterscheibe (7) als Schwungscheibe ausgebildet ist.7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the eccentric disk (7) is designed as a flywheel. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wagenwandelement (3) der Größe und Form des zu prüfenden Seitenfensters (8) entsprechend gestaltet und an dem Gehäuse (2) austauschbar angebracht ist.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the carriage wall element (3) designed according to the size and shape of the side window (8) to be tested and is replaceably attached to the housing (2). 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) trichterförmig ist und an seinem weiten Ende das Wagenwandelement (3) trägt.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (2) is funnel-shaped and carries the carriage wall element (3) at its wide end. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Bypass-Klappe (9) zur regelbaren Minderung des Druckes rm Gehäuse (2).10. Device according to one of the preceding claims, characterized by a bypass flap (9) for controllable reduction of the pressure in the housing (2).