PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102005048009A1 12.04.2007
Titel Hohler Prüfkörper
Anmelder WILO AG, 44263 Dortmund, DE
Erfinder Küster, Bernd, 44263 Dortmund, DE
Vertreter COHAUSZ DAWIDOWICZ HANNIG & SOZIEN, 40237 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 07.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005048009
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse G01N 3/02(2006.01)A, F, I, 20051007, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01N 3/08(2006.01)A, L, I, 20051007, B, H, DE   G01N 3/12(2006.01)A, L, I, 20051007, B, H, DE   G01N 1/28(2006.01)A, L, I, 20051007, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen hohlen Prüfkörper zur Materialprüfung mit mindestens einem Einlass zum Prüfkörperhohlraum, wobei insbesondere für Berst- und/oder Zugversuche von Kunststoff der Einlassbereich stutzenförmig ist und ein Außen- oder Innengewinde zum Befestigen an einem Prüfgerät aufweist und dass im Bereich des/der Gewindestutzen das Rohr einen größeren Außendurchmesser und/oder eine größere Wandstärke aufweist als im mittleren Prüfbereich. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Prüfkörpers.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen hohlen Prüfkörper zur Materialprüfung mit mindestens einem Einlass zum Prüfkörperhohlraum.

Aus der AT 378 853 ist ein hohlzylindrischer Prüfkörper für Rissausbreitungsmessungen im Ultraschallverfahren bekannt. Ein solcher Prüfkörper eignet sich nicht für Berst- und Zugversuche.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Prüfkörper der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass bei hoher Anwendungsvielfalt eine sichere und einfache Befestigung ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass insbesondere für Berst- und/oder Zugversuche von Kunststoff der Einlassbereich stutzenförmig ist und ein Außen- oder Innengewinde zum Befestigen an einem Prüfgerät aufweist und dass im Bereich des/der Gewindestutzen das Rohr einen größeren Außendurchmesser und/oder eine größere Wandstärke aufweist als im mittleren Prüfbereich.

Die erfinderische Lehre ist, spritzgegossene, rohrförmige Probekörpergeometrien mit angeformtem Gewinde, die der Materialcharakterisierung durch Einwirkung von strömenden Fördermedien dienen und gleichzeitig als Zugprobe und Berstprobe dienen zu können, sowie eine direkte und einfache Korrelation zwischen Berstdruckwert und mechanischen Festigkeiten insbesondere für unterschiedliche Wanddicken und Anspritzsituationen/Bindenahtausbildungen zulassen. Mit dem vorliegenden Verfahren können alle Arten der Materialalterung auf dieselbe Geometrie angewandt und Materialparameter für unterschiedlichste Werkstoffe verglichen werden. Somit können Auslegungsgrenzen für Kunststoffbauteile realistischer ermittelt werden. Sie liefern dem Konstrukteur eine verlässlichere Datenbasis.

Aufgrund des oder der Gewinde ist eine besonders einfache und sichere Befestigung im Prüfgerät gegeben. Der Prüfkörper ist über Rohrgewinde leicht in bestehende Förderkreisläufe integrierbar. Dies ist wichtig für den Abgleich von Labor- und Felddaten. Auch ist eine Vereinfachung von Feldversuchen gegeben.

Materialdaten können geometrieunabhängig, das heißt untereinander vergleichbar und unabhängig von existierenden Datenbanken oder Rohstoffherstellerangaben ermittelt werden. Formteilzustände „quasi-Bindenahtfrei", „radiale Bindenaht", „axiale Bindenaht" können für unterschiedlichste Kunststoffe in ein und demselben Spritzgusswerkzeug erzeugt werden. Ein realistischer Betriebszustand ist einstellbar, zum Beispiel eine einseitige Medienbelastung im Vergleich zu bisherigen Norm-Probekörpern. Es ist eine Korrelation zwischen Berstdruckwerten und mechanischen Kennwerten herstellbar. Verschiedenste thermoplastische Kunststoffe, Beschichtungen von thermoplastischen Kunststoffen, 2-Komponenten-Lösungen, können in derselben Geometrie hergestellt und verglichen werden. Dabei ist insbesondere das strömende Medium an der inneren Probekörperwand Einfluss- und Alterungsfaktor. Es wird eine leichte Umrechnung des ermittelten Berstdrucks für verschiedene Alterungszustände in axiale und radiale mechanische Spannung und damit Ermittlung von Auslegungsgrenzen für Kunststoffbauteile ermöglicht. Verschiedene Bauweisen (Layergestaltung) und Imprägnierungen von FDM-Werkstoffen können auf Haltbarkeit und Belastbarkeit untersucht werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Prüfkörper rohrförmig ist. Hierbei kann ein Rohrende verschlossen sein und am anderen Rohrende ein Gewindestutzen angeordnet sein. Alternativ kann aber auch an beiden Rohrenden ein Gewindestutzen angeordnet sein.

In einer weiteren Alternative wird vorgeschlagen, dass der Prüfkörper kugelförmig ist. Auch ist von Vorteil, wenn der Innendurchmesser über die gesamte Länge des Prüfkörpers gleich bleibend ist.

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen eines Prüfkörpers nach einem der Ansprüche ist dann gegeben, wenn in einem Spritzgusswerkzeug an einem oder beiden Enden der Spritzform der Kunststoff angespritzt wird. Hierbei kann in einem Spritzgusswerkzeug mittig zwischen beiden Enden der Spritzform der Kunststoff eingespritzt werden. Eine gute Verteilung des Kunststoffs wird erreicht, wenn an dem/den Einspritzende(n) ein ringförmiger Angusskanal zur Verteilung des Kunststoffs angeordnet ist.

Ein Ausführungsbeispiel des Prüfkörpers ist in der Zeichnung in einer Seitenansicht mit noch befestigten Gusskanälen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

Der hohle Prüfkörper 1 aus Kunststoff wird vorzugsweise für Berstversuche und Zugversuche am Kunststoff verwendet. Er ist aber auch für weitere Materialprüfungen einsetzbar wie das Prüfen des Alterungs- oder akustischem Verhalten von Kunststoffen und zum Ermitteln des Abbauverhaltens und der Einsatzgrenzen von Kunststoffbauteilen unter Medien (Sauerstoff, Chlor, Heizungswasseradditiven ...) und Druck- und Temperatureinwirkungen.

Der rohrförmige Prüfkörper weist einen mittleren Prüfbereich 2 auf, der einen gleich bleibenden Innen- und Außendurchmesser und damit eine gleich bleibende Wandstärke besitzt. An beiden Enden des Prüfkörpers 1 sind Anschlussstutzen 3, 4 aus dem gleichen Kunststoffmaterial angeformt, die einen größeren Außendurchmesser D1 und/oder eine größere Wandstärke besitzen als der mittlere Bereich 2 mit seinem Außendurchmesser D2. Zwischen dem mittleren Bereich 2 und den zwei Anschlussstutzen 3, 4 befinden sich Übergangsbereiche 5, die kontinuierlich ansteigende Durchmesser und/oder Wanddicken vom mittleren Bereich zu den Anschlussstutzen erzeugen.

Vorzugsweise besitzt der zylindrische Innenraum des Prüfkörpers über seine gesamte Länge einen gleich bleibenden Innendurchmesser 6.

Beide Anschlussstutzen 3, 4 weisen jeweils ein Außengewinde 7, 8 auf, mit denen der Prüfkörper zu beiden Seiten endet. Der Außendurchmesser der beiden Außengewinde 7, 8 ist damit größer als der Außendurchmesser D2 des mittleren Bereichs 2.

Der Prüfkörper wird im Spritzgussverfahren hergestellt, wobei dann an beiden äußeren Enden der Anschlussstutzen 3, 4 ein Eingusskanal 9, 10 angeformt ist, in die Gusskanäle 11 münden. Nachdem das gespritzte Teil aus dem Spritzgusswerkzeug gelangt ist, werden an den Trennstellen 12, 13 die Eingusskanäle 9, 10 von den Anschlussstutzen 3, 4 abgetrennt.

Zum Herstellen des Prüfkörpers in einem Spritzgusswerkzeug wird somit der Kunststoff vorzugsweise an beiden Enden der Spritzform eingespritzt. Alternativ kann dies aber auch nur an einem Ende oder im mittleren Bereich der Spritzform erfolgen. Eine weitere Möglichkeit der Herstellung liegt im generativen Rapid-Prototyping-Verfahren, zum Beispiel Fused Deposition Modeling (FDM) oder andere. Hierdurch wird zusätzlich ein Vergleich verschiedener Rapid-Prototyping-Werkstoffe und verschiedener RP-Verfahren bezüglich der mechanischen Eigenschaften ermöglicht.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist das Rohrende des Prüfkörpers an einem Ende verschlossen, so dass nur über das andere offene Ende der Prüfkörper befestigt, das heißt angeschraubt und unter Druck gesetzt wird. Ferner wird ein Prüfkörper vorgeschlagen, der nicht rohrförmig, sondern kugelförmig ist und an einem oder beiden Enden Gewindestutzen besitzt.


Anspruch[de]
Hohler Prüfkörper (1) zur Materialprüfung mit mindestens einem Einlass zum Prüfkörperhohlraum, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere für Berst- und/oder Zugversuche von Kunststoff der Einlassbereich stutzenförmig (3, 4) ist und ein Außen- oder Innengewinde (7, 8) zum Befestigen an einem Prüfgerät aufweist und dass im Bereich des/der Gewindestutzen (3, 4) das Rohr einen größeren Außendurchmesser (D1) und/oder eine größere Wandstärke aufweist als im mittleren Prüfbereich (2). Prüfkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er rohrförmig ist. Prüfkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohrende verschlossen ist und am anderen Rohrende ein Gewindestutzen angeordnet ist. Prüfkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Rohrenden ein Gewindestutzen (3, 4) angeordnet ist. Prüfkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er kugelförmig ist. Prüfkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser über die gesamte Länge des Prüfkörpers (1) gleich bleibend ist. Verfahren zum Herstellen eines Prüfkörpers (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Spritzgusswerkzeug an einem oder beiden Enden der Spritzform der Kunststoff angespritzt wird. Verfahren zum Herstellen eines Prüfkörpers (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Spritzgusswerkzeug mittig zwischen beiden Enden der Spritzform der Kunststoff eingespritzt wird. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem/den Einspritzende(n) ein ringförmiger Eingusskanal (9, 10) zur Verteilung des Kunststoffs angeordnet ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com