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Dokumentenidentifikation DE19538611C2 02.07.1998
Titel Vorrichtung zur Durchführung von Werkstoffprüfungen
Anmelder Testing Bluhm & Feuerherdt GmbH, 10829 Berlin, DE;
ratioTec GmbH, 88499 Riedlingen, DE
Erfinder Mazurek, Heinrich, 88515 Andelfingen, DE;
Feuerherdt, Jochim, Dipl.-Ing., 14052 Berlin, DE;
Zeyher, Gert, 88499 Riedlingen, DE
Vertreter Maikowski & Ninnemann, Pat.-Anw., 10707 Berlin
DE-Anmeldedatum 02.10.1995
DE-Aktenzeichen 19538611
Offenlegungstag 03.04.1997
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.07.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.07.1998
IPC-Hauptklasse G01N 3/02
IPC-Nebenklasse G01N 3/08   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung von Werkstoffprüfungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE 36 13 995 C2 ist eine Vorrichtung zur Durchführung von Werkstoffprüfungen, insbesondere zur Überprüfung der Zug- und Scherfestigkeit von Mauerwerk und Holzverbindungen bekannt, wobei die Vorrichtung ein als starrer, geschlossener Rahmen ausgebildetes Haltegestell, Mittel zur Aufnahme des Prüflings sowie wenigstens eine am Rahmen angreifende Belastungseinrichtung aufweist. Der Rahmen weist zur Durchführung einer Vielzahl unterschiedlicher Versuche mindestens zwei Befestigungsstellen zum Befestigen der Belastungseinrichtung und/oder des Prüflings in unterschiedlichen Positionen auf. Infolge der unterschiedlichen Befestigungsstellen können mit dem gleichen Grundgerät unterschiedliche Versuche durchgeführt werden. Die Befestigungsstellen sind vorzugsweise als Bohrungen mit Steckbolzen ausgebildet.

Die Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß der für unterschiedliche Versuche notwendige Wechsel der Befestigungsstelle der Belastungseinrichtung aufwendig ist.

Weiterhin ist aus der JP 59-99328 (A) (In: Pat. Abstr. of Japan Sect. P, Vol. 8 (1984) Nr. 215, P-305) bekannt, bei der ein Versuchsrahmen vorgesehen ist, der um eine horizontale Achse um 180° schwenkbar ist, so daß er in zwei senkrechten Stellungen verwendbar ist. Dadurch befindet sich der Prüfzylinder für das Aufbringen der Kräfte auf den Prüfling entweder unterhalb oder oberhalb des Prüflings. Dadurch kann aber die Anzahl der unterschiedlichen Versuche nur unwesentlich erweitert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüfvorrichtung zu schaffen, die eine Vielzahl unterschiedlicher Versuche mit einer an einer Stelle befestigten Belastungseinrichtung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird das gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.

Eine Vorrichtung zur Durchführung von Werkstoffprüfungen mit einem schwenkbaren Versuchsrahmen, mit einer Aufnahme für mindestens einen Prüfling und mit einer Belastungseinrichtung, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der schwenkbare Versuchsrahmen mit einem Zug oder Druck erzeugenden Prüfzylinder als Belastungseinrichtung vorgesehen ist, wobei der Versuchsrahmen in einem Grundgestell, das zwei Ständer aufweist, gelagert ist, daß der Prüfzylinder für Versuche, bei denen Druckkräfte auf den Prüfling aufzubringen sind, zusammen mit dem Versuchsrahmen senkrecht angeordnet ist, wobei der Versuchsrahmen an der Seite, die einer ersten Traverse mit dem Prüfzylinder gegenüberliegt, offen ist und wobei der Prüfling auf dem Grundgestell angeordnet ist, und daß der Versuchsrahmen für Versuche, bei denen Zugkräfte auf den Prüfling aufzubringen sind, zusammen mit dem Prüfzylinder waagerecht angeordnet ist, wobei der Versuchsrahmen an der Seite, die der ersten Traverse mit dem Prüfzylinder gegenüberliegt, eine Aufnahme für den Prüfling aufweist.

In dieser Kombination ist die Vorrichtung sowohl für Versuche einsetzbar, bei denen Druckkräfte auf den Prüfling aufgebracht werden müssen, als auch für Versuche, bei denen Zugkräfte auf den Prüfling aufzubringen sind, wobei lediglich der Versuchsrahmen geschwenkt werden muß. So sind in der senkrechten Stellung des Versuchsrahmens z. B. Druckversuche, Scherversuche und Biegeversuche durchführbar. In der waagerechten Position des Versuchsrahmens sind z. B. Zugversuche und ebenfalls Scherversuche möglich.

Für die Aufnahme des Prüflings ist in einer Ausführungsform eine zweite Traverse vorgesehen, an der Aufnahmen für den Prüfling befestigt sind. Infolge der zweiten Traverse liegt in diesem Fall ein geschlossener Versuchsrahmen vor.

In einer anderen Ausführungsform ist als Aufnahme für den Prüfling eine Spannvorrichtung vorgesehen.

In einer weiteren Ausführungsform für einen Scherversuch ist eine Prüflingsaufnahme direkt oder über die Traverse mit den Längsholmen des Versuchsrahmens verbunden.

Für die Durchführung von Biegeversuchen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Ausgestaltung für das Aufbringen von Druckkräften so ausgeführt, daß quer zum Versuchsrahmen mit Abstand zu diesem Auflager auf dem Grundgestell für einen sich quer durch den Freiraum des Versuchsrahmens erstreckenden Prüfling vorgesehen sind. Im Bereich des Versuchsrahmens werden mittels des Prüfzylinders Druckkräfte auf den Prüfling ausgeübt, die diesen auf Biegung beanspruchen.

Für die Durchführung von Prüfungen für Gerüstverbindungen ist in einer Ausführungsform seitlich des Versuchsrahmens eine Halterung für einen senkrechten Prüfling vorgesehen, an dem ein sich in den Freiraum erstreckendes Prüfteil in Querlage befestigt ist. Zur Prüfung der Verbindung zwischen dem senkrecht stehenden Prüfling und dem in Querlage an diesem befestigten Prüfteil wird dieses durch den Prüfzylinder mit Druckkräften beaufschlagt.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß quer zum Versuchsrahmen mindestens eine Halterung für Mauerwerksprüflinge am Grundgestell und/oder an einem Zusatzgestell vorgesehen ist. In dieser Ausgestaltung ist das auf Scherfestigkeit zu untersuchende Mauerwerk außerhalb des Versuchsrahmens gehaltert, wobei sich ein nicht aufliegender Teil des Mauerwerks in den Freiraum des Versuchsrahmens erstreckt und dieser Teil dort durch den Prüfzylinder auf Druck beansprucht wird.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Vorrichtung oder zumindest der Versuchsrahmen um eine vertikale Achse drehbar ist. Damit wird erreicht, daß bei Durchführung von Schulversuchen vor einer größeren Anzahl Personen, jeder Einblick in den vorbereiteten Versuch erhält.

Die Erfindung soll in Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Werkstoffprüfvorrichtung mit einem Versuchsrahmen in vertikaler Position;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Werkstoffprüfvorrichtung nach Fig. 1, mit in waagerechter Position befindlichem Versuchsrahmen;

Fig. 3 eine Draufsicht der Werkstoffprüfvorrichtung nach Fig. 2;

Fig. 4 die für einen Druckversuch vorbereitete Prüfvorrichtung;

Fig. 5 u. 6 die für einen Nagelausziehversuch vorbereitete Prüfvorrichtung in Vorder- und Seitenansicht;

Fig. 7 u. 8 die für einen Biegeversuch vorbereitete Prüfvorrichtung in Vorder- und Seitenansicht;

Fig. 9 u. 10 die für einen Gerüstverbindungsversuch vorbereitete Prüfvorrichtung in Vorder- und Seitenansicht;

Fig. 11 die für einen Rückbiegeversuch vorbereitete Prüfvorrichtung;

Fig. 12 u. 13 die für einen Scherfestigkeitsversuch an Mauerwerk vorbereitete Prüfvorrichtung in Vorder- und Seitenansicht,

Fig. 14 u. 15 die für die Zugprüfung von Mauerwerk vorbereitete Prüfvorrichtung in Seiten- und Draufsicht;

Fig. 16 u. 17 die für Zugversuche vorbereitete Prüfvorrichtung in Draufsicht;

Fig. 18 u. 19 die für einen Dübelausziehversuch vorbereitete Prüfvorrichtung in Seiten- und Draufsicht;

Fig. 20 u. 21 die für einen Scherfestigkeitsversuch vorbereitete Prüfvorrichtung in Seiten- und Draufsicht;

Fig. 22 u. 23 die für einen Ausziehversuch für Baustahl vorbereitete Prüfvorrichtung in Seiten- und Draufsicht;

Fig. 24 die für einen Verdichtungsversuch vorbereitete Prüfvorrichtung.

Aus den Fig. 1 bis 3 ist der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung erkennbar. Diese weist ein Grundgestell 1 auf, an dem zwei Ständer 2, 3 befestigt sind. In diesen Ständern ist ein Versuchsrahmen 4 schwenkbar gelagert. Dieser besteht im wesentlichen aus zwei Längsholmen 5, 6 und einer ersten Traverse 7. Mittels der Längsholme ist der Versuchsrahmen 4 an den Ständern 2, 3 schwenkbar gelagert. An der Traverse 7 ist ein doppelt wirkender Prüfzylinder 8 befestigt, der eine Prüflingsaufnahme 9 aufweist.

In der Fig. 1 ist die senkrechte Stellung des Versuchsrahmens 4 dargestellt, in der Druckkräfte auf den Prüfling aufgebracht werden. Dabei steht der Prüfling auf dem Grundgestell 1 oder auf einer weiteren Hilfseinrichtung, was anhand weiterer Figuren erläutert wird.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die waagerechte Stellung des Versuchsrahmens, in der Zugkräfte auf den Prüfling aufgebracht werden. Der Prüfling ist zu diesem Zweck am Prüfzylinder und am gegenüberliegenden Ende des Rahmens befestigt, was anhand weiterer Figuren erläutert wird.

In der Fig. 4 ist die Prüfvorrichtung für einen Druckversuch an einem Betonprisma 10 vorbereitet. Der Versuchsrahmen 4 befindet sich in der senkrechten Stellung und der Prüfzylinder 8 ist mit einem Druckstempel 11 versehen, der über eine Vorrichtung 12 zur zusätzlichen Führung des Druckstempels auf das Betonprisma 10 drückt.

In den Fig. 5 und 6 befindet sich der Versuchsrahmen für einen Nagelausziehversuch ebenfalls in senkrechter Stellung. Als Prüfkörper ist ein Holzklotz 13 mit einer unter diesem angenagelten Leiste 14 vorgesehen, die seitlich über den Holzklotz 13 ragt. Der Holzklotz 13 ist auf einem Auflager 15 gelagert, das auf den inneren Ständerteilen 2a, 3a der Ständer 2, 3 aufliegt. Das Auflager 15 weist eine Ausnehmung 16 auf, die länger und breiter als die Leiste ist. Somit liegt der Holzklotz 13 im Bereich der Leiste 14 frei und damit auch die Holzleiste selbst.

Den überstehenden Enden der Leiste 14 sind die Enden zweier Holme 17, 18 eines unten offenen Rahmens 19 zugeordnet, der an der Prüflingsaufnahme des Prüfzylinder 8 befestigt ist. Durch die Ausübung eines Druckes auf die überstehenden Enden der Leiste 14 mittels der Holme 17, 18 wird die Nagelverbindung zwischen dem Holzklotz 13 und der Leiste 14 auf Zug beansprucht.

Derselbe Versuchsaufbau kann für einen Dübelausziehversuch verwendet werden, wenn anstelle des Holzklotzes eine mit Dübeln versehene Betonprobe verwendet wird, an die eine Metallplatte geschraubt ist.

In der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform für einen Biegeversuch weist die Prüfvorrichtung quer zum Versuchsrahmen 4 mit Abstand zu diesem Auflager 20, 21 auf dem Grundgestell 1 für einen sich quer durch den Freiraum des Versuchsrahmens 4 erstreckenden Prüfling 22 auf. Dieser liegt auf den Auflagern 20, 21 lose auf, und wird durch einen sich über die gesamte Breite des Prüflings erstreckenden Druckstempel 23 auf Biegung beansprucht.

In der Ausführungsform der Fig. 9 und 10 ist die Prüfvorrichtung für einen Gerüstverbindungsversuch auf dem Grundgestell 1 mit einer Halterung 24 für eine senkrecht zu befestigende Stange 25 versehen. Diese ist unmittelbar neben dem Freiraum des Versuchsrahmens 4 vorgesehen und stützt sich an ihrem oberen Ende an der ersten Traverse 7ab. An der Stange 25 ist quer zu dieser eine Stange 26 mittels einer Kette 27 befestigt. Diese Stange 26 liegt im Freiraum des Versuchsrahmens 4 und ist durch einen am Kolben des Prüfzylinders 8 befestigten Stempel 28 auf Druck beanspruchbar.

Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung für einen Rückbiegeversuch liegt entsprechend der Fig. 11 im Freiraum des Versuchsrahmens eine gebogene Probe 29 auf einer Unterlage 30, die ihrerseits auf dem Grundgestell 1 aufliegt. Mittels des Stempels 28 kann auf die Probe Druck ausgeübt werden, so daß Rückbiegekräfte erzeugt werden.

Für die Untersuchung der Scherfestigkeit an Mauerwerk entsprechend den Fig. 12 und 13 ist eine Auflage 35 für eine Mauerwerksprobe 34 vorgesehen. Die Auflage 35 ist zur Durchführung der Untersuchung an Befestigungsstellen 32, 33 mit dem Grundgestell 1 verbunden und ragt, wie aus Fig. 13 ersichtlich ist, über die Auflage hinaus. Weiterhin ist eine rahmenförmige Halterung 31 neben dem Versuchsrahmen und quer zu diesem vorgesehen, die an der Auflage 35 befestigt ist. Mittels der Halterung 31 ist die Mauerwerksprobe 34 zwischen der Auflage 35 und einer über der Mauerwerksprobe liegenden Spannleiste 36 eingespannt. Das Spannen erfolgt mittels einer Spannvorrichtung 37. Ein Abschnitt 38 der Mauerwerksprobe erstreckt sich in den Freiraum des Versuchsrahmens und wird dort mittels eines Stempels 39 auf Druck belastet. Da die Mauerwerksprobe in diesem Bereich unten nicht aufliegt, wird das Mauerwerk auf Scherung beansprucht.

Die nachfolgenden Ausführungsformen zeigen die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung in einer Stellung, bei der Zugkräfte auf den Prüfling aufgebracht werden. So ist in den Fig. 14 und 15 die Zugprüfung an Mauerwerk dargestellt. Hierbei befindet sich der Versuchsrahmen 4 in einer waagerechten Stellung. An den Längsholmen 5, 6 ist eine Spannvorrichtung in Form zweier Winkel 40, 41 befestigt, zwischen denen die Mauerwerksprobe 33 an ihrem einen Ende an Spannstellen 42, 43 eingespannt ist. Am Kolben des Prüfzylinders 8 ist eine gabelförmige Halterung 44 vorgesehen, in der das andere Ende der Mauerwerksprobe 33 an einer Einspannstelle 45 eingespannt ist. Im Gegensatz zu den Druckversuchen wird der Kolben des doppelt wirkenden Prüfzylinders so beaufschlagt, daß die Mauerwerksprobe auf Zug beansprucht wird.

In den Ausführungsformen der Fig. 16 bis 23 ist der Versuchsrahmen 4 für Zugversuche mit einer zweiten Traverse 46 für die Aufnahme des Prüflings versehen. In der Fig. 16 ist ein stabförmiger Prüfling 49 in einer Aufnahme 47 am Kolben des Prüfzylinders und in einer Aufnahme 48 an der zweiten Traverse eingespannt. Mit Hilfe des Prüfzylinders wird der stabförmige Prüfling auf Zug beansprucht. In ähnlicher Weise ist in der Fig. 17 ein Prüfling 50 aus Holz in speziellen Aufnahmen 51, 52 für einen Zugversuch eingespannt.

In den Fig. 18 und 19 ist die Vorrichtung für einen Dübelausziehversuch vorbereitet. In dieser Ausführungsform weist die zweite Traverse 46 einen nicht dargestellten Durchbruch auf, durch den ein Dübel 53 ragt, der in einem rechteckigen Klotz 54 steckt. Dieser Klotz steht auf einem Holzklotz 55, mit dessen Hilfe der Klotz 54 auf die erforderliche Höhe in der Prüfvorrichtung gebracht wird. Der Dübel 53 ist in einer Aufnahme 56 am Kolben des Prüfzylinders 8 gehaltert und wird von diesem auf Zug beansprucht. Dabei drückt der Körper 54 gegen die zweite Traverse 46.

In den Fig. 20 und 21 ist die Prüfvorrichtung für einen Versuch zur Ermittlung der Scherfestgkeit an Holz vorbereitet. Zu diesem Zweck ist auf einem Holzklotz 57 ein flaches brett- oder bohlenartiges Holzstück 58 befestigt, wobei die Scherfestigkeit dieser Verbindung ermittelt werden soll. Dazu ist das flache Holzteil 58 in einer Halterung 59 am Kolben des Prüfzylinders 8 eingespannt. Der Holzklotz 57 ist einerseits an der zweiten Traverse 46 befestigt und stützt sich zusätzlich an einer winkelförmigen Halterung 60 ab, die mit dem Grundgestell 1 verbunden ist. Durch Aufbringung von Zugkräften auf das flache Holzteil 58 wird die Verbindung auf Scherung beansprucht.

In den Fig. 22 und 23 ist die Prüfvorrichtung für einen Ausziehversuch für Baustahl vorbereitet. In einem Betonklotz 61, der zur Höhenangleichung in der Prüfvorrichtung auf einem Holzklotz 62 steht, sind die Enden 63, 64 von stabförmigem Baustahl 65 einbetoniert, wobei das eine Ende unterhalb des Versuchsrahmens 4 und das andere Ende oberhalb des Versuchsrahmens 4 liegt. Der Baustahl 65 ist einstückig und über eine Halterung 66 als Schlaufe geführt. Die Halterung 66 ist mit dem Kolben des Prüfzylinders 8 verbunden. Bei Zugbeanspruchung des Baustahls 65 stützt sich der Betonklotz 61 an der zweiten Traverse 46 ab und die Verbindung der Enden 63, 64 des Baustahls im Betonklotz 61 kann geprüft werden.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 24 ist die Prüfvorrichtung für einen Verdichtungsversuch vorbereitet. Zu diesem Zweck ist eine Proctorform 67 unter dem Stempel 39 aufgestellt, mit dessen Hilfe eine in die Proctorform eingefüllte Probe, z. B. Sand oder Kies, verdichtet wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Durchführung von Werkstoffprüfungen mit einem schwenkbaren Versuchsrahmen, mit einer Aufnahme für mindestens einen Prüfling und mit einer Belastungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der schwenkbare Versuchsrahmen (4) mit einem Zug oder Druck erzeugenden Prüfzylinder (8) als Belastungseinrichtung vorgesehen ist, wobei der Versuchsrahmen in einem Grundgestell (1), das zwei Ständer (2, 3) aufweist, gelagert ist, daß der Prüfzylinder (8) für Versuche, bei denen Druckkräfte auf den Prüfling aufzubringen sind, zusammen mit dem Versuchsrahmen (4) senkrecht angeordnet ist, wobei der Versuchsrahmen (4) an der Seite, die einer ersten Traverse (7) mit dem Prüfzylinder (8) gegenüberliegt, offen ist und wobei der Prüfling auf dem Grundgestell (1) angeordnet ist, und daß der Versuchsrahmen (4) für Versuche, bei denen Zugkräfte auf den Prüfling aufzubringen sind, zusammen mit dem Prüfzylinder (8) waagerecht angeordnet ist, wobei der Versuchsrahmen (4) an der Seite, die der ersten Traverse (7) mit dem Prüfzylinder (8) gegenüberliegt, eine Aufnahme für den Prüfling aufweist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufnahme für den Prüfling eine zweite Traverse (46) vorgesehen ist, an der Aufnahmen (48, 52) für den Prüfling befestigt sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufnahme für den Prüfling eine zweiteilige Spannvorrichtung (40, 41) vorgesehen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prüflingsaufnahme (60) an den Längsholmen (5, 6) des Versuchsrahmens (4) befestigt ist.
  5. 5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß quer zum Versuchsrahmen (4) mit Abstand zu diesem Auflager (20, 21) auf dem Grundgestell (1) für einen sich quer durch den Freiraum des Versuchsrahmens (4) erstreckenden Prüfling vorgesehen sind.
  6. 6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich des Versuchsrahmens (4) eine Halterung (24) für einen senkrechten Prüfling (25) vorgesehen ist, an dem ein sich in den Freiraum erstreckendes Prüfteil (26) in einer Querlage befestigt ist.
  7. 7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß quer zum Versuchsrahmen (4) mindestens eine Halterung (31) für Mauerwerksprüflinge am Grundgestell (1) und/oder an einem Zusatzgestell vorgesehen ist.
  8. 8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung oder zumindest der Versuchsrahmen (4) um eine vertikale Achse drehbar ist.






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