Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Ver¬ formung von Meßobjekten, vorzugsweise unter mechanischen und/oder thermischen Belastungen, in Längsrichtung des Meßta¬ sters. Der Einsatzbereich des erfindungsgemäßen Wegaufnehmers reicht von Raumtemperatur bis ca. 2300°C, der bevorzugte Ar¬ beitsbereich liegt zwischen ca. 700°C und 1800°C. Der zu¬ lässige Umgebungsdruck reicht vom Vakuum bis ca. 100 bar; der Einsatz ist in allen gasförmigen Medien möglich, bei aggres¬ siven Medien müssen zusätzliche material- und konstruktions- bezogene Anforderungen erfüllt werden.

Der Stand der Technik ist gekennzeichnet durch Wegaufnehmer, die einer einschneidenden Restriktion unterliegen: Die Tempe¬ raturverteilung von Meßobjekt bis Meßaufnehmer muß homogen und konstant sein. Eine Schwäche beim derzeitigen Stand der Technik ist, daß die Meßtasterführung für Einsätze in hohen Temperaturbereichen, und diese reichen bisher nur bis ca. 800°C, nicht zufriedenstellend gelöst ist. Außerdem sind keine Anwendungen von Meßtastmaterialien bekannt, bei denen die versuchsbedingte thermische Ausdehnung der Meßtaster ver¬ nachlässigt oder exakt bestimmt werden kann.

Ziel der Erfindung ist es, einen Hochtemperatur-Wegaufnehmer bereitzustellen, der auch unter transienten Temperaturbedin- gungen, also z.B. auch in der Aufheizphase, zuverlässige Meßergebnisse liefert, und der ferner in deutlich höheren Temperaturbereichen, nämlich bis ca. 2300°C arbeitet, und der vom Vakuum bis ca. 100 bar unabhängig vom atmosphärischen Druck einsetzbar ist.

ERSATZBLÄΓΓ (REGEL 26)

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst:

Als Meßtaster 1 wird ein Quarzglasstab verwendet; im Bereich hoher Temperaturen empfehlen sich spezielle Quarzgläser, z.B. der Firma Raesch, Geesthacht. Oberhalb von ca. 1400°C Dauer¬ temperatur ist eine Kühlung des Quarzglasstabes erforderlich. Diese kann durch Kanäle im Inneren des Stabes erfolgen, durch die gasförmige oder flüssige Kühlmittel geleitet werden. Als Spitze 2 des Quarzglasstabes ist ein Material mit noch besse- ren Hochtemperatureigenschaften erforderlich, z.B. Saphir, weil dieser einen hohen Transmissionskoeffizienten und eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat. Der Saphir ist mit einem Hochtemperaturkleber, vorzugsweise auf keramischer Basis, auf das untere Ende des Quarzstabes aufgeklebt.

Die Meßsignale werden von einem induktiven Wegaufnehmer be¬ kannter Bauart erzeugt. Jedoch muß die Forderung konstruktiv erfüllt sein, daß der Tauchanker 4 berührungsfrei in dem Spu- lengehäuεe 5 geführt ist, um Wärmeleitungseffekte vom Tauch- anker 4 auf das Spulengehäuse 5 zu verhindern und um Wärme¬ übertragungseffekte zu minimieren. Diese berührungsfreie Füh¬ rung, bei der nur sehr geringe Seitenabweichungen zulässig sind, wird wie folgt realisiert:

Der Tauchanker 4 sitzt fest auf einem Stab 6 aus nichtmagne¬ tischem Material, der die geradlinige Verlängerung des Meßta¬ sters 1 bildet (Figur 1) . Dieser Stab 6 ist oberhalb und un¬ terhalb des Kühlgehäuses 11 in je einer federnden Halterung gelagert und geführt. Zwei Blattfederpaare, deren Blattfedern 9a und 9b jeweils paarweise konkav zu konvex angeordnet sind, bilden die Stabführung 8 (Figur 3) , wobei die beiden oberen Blattfedern 9a jeweils fest mit dem Stab 6 verbunden sind. Die beiden unteren Federn 9b weisen mittig eine Bohrung 10 auf, durch die der Stab 6 geführt ist, sie sind mit dem Ta- sterführungsrahmen 7 fest verbunden (Figuren 2 und 3) . Diese Art der Aufhängung bedingt einen Anpreßdruck der Meßtaster- spitze auf die Probe.

ERSATZBLATΓ(REGEL26)

Es ist jedoch auch eine andere Anordnung der Blattfedern 9 in der Weise möglich, daß z.B. die beiden innenliegenden Federn mit dem Stab 6 fest verbunden sind, und die jeweils äußeren Blattfedern die Bohrung für den Stab 6 aufweisen und am Ta- sterführungsrahmen 7 fixiert sind, oder umgekehrt. Diese An¬ ordnung ist z.B. dann vorteilhaft, wenn die Spitze des Meßta¬ sters 1 mit der Probe verbunden ist, beispielsweise durch Klebung mit Hochtemperaturklebern auf keramischer Basis.

Eine weitere Variante der federnden Stabführung, die den Vor¬ teil einer besonders flachen, raumsparenden Bauart hat, zeigt Figur 5:

In eine Platine 19, vorzugsweise aus Federstahl, sind Schlitze so eingestanzt, daß als Funktionsprinzip zwei gegen¬ läufig wirkende Federzungen 20 und 21 entstehen. Der Stab 6 ist im Punkt A, die Platine am Tasterführungsrahmen in den Punkten B fixiert. Bei richtigem Verhältnis von lχ : I ₂ und Si : S ₂ (1 : 2) ist eine gegen seitliche Biegebewegungen sehr steife zentrische Stabführung gegeben.

Zur Funktionsweise der federnden Aufhängung:

Wenn der Meßtaster 1 und damit der Stab 6 in Längsrichtung verschoben wird, wird diese Meßbewegung vom Stab 6 über die Ankopplung 12 auf die jeweils oberen Blattfedern 9a und über die jeweils unteren Blattfedern 9b auf den ortsfesten Taster- führuήgsrahmen 7 übertragen, ohne daß der Stab 6 eine Seit¬ wärtsverschiebung erfährt. Aus Stabilitätsgründen ist es zweckmäßig, das obere und das untere Blattfedernpaar um 90° gegeneinander zu versetzen. Ferner empfiehlt es sich, die Blattfedernpaare gegen den Tasterführungsrahmen um jeweils 45° zu versetzen, um die Blattfedern 9 in genügender Länge bei kompakter Gerätebauweiεe ausbilden zu können.

Um den Tauchanker 4 und das Spulengehäuse 5 auf konstanter und niedriger Temperatur zu halten, ist das Spulengehäuse 5 gekühlt, vorzugsweiεe durch eine Wasserkühlung. Ferner ist

ERSATZBUTT (REGEL 26)

zwischen der Oberfläche des Meßobjektes 28 und dem Interface 14 eine Strahlungsblende 22 vorgesehen.

Ob das Kühlgehäuse 11 mit Kanälen für das Kühlmittel versehen ist oder ob die Kühlung durch Wärmeleitung zum wassergekühl¬ ten Befestigungsgestänge 13 mit dessen Kühlkanälen 3 aus¬ reicht oder ob Luftkühlung mit Kühlrippen ausreichend ist, hängt vom Einsatzzweck ab.

Die Verbindung des Meßtasters 1 mit dem Stab 6 erfolgt über ein Interface 14, das so ausgebildet ist, daß die Wärmeüber¬ tragung von 1 auf 6 möglichεt gering ist. Dazu wird das In¬ terface 14 so gestaltet, daß der Meßtaster 1 in einer wär- meisolierenden Hülse 15, z.B. aus Teflon, geführt wird. Der Meßtaster 1 weist an seinem oberen Ende eine Goldsputterung auf, um Wärmestrahlungen im Stabinneren zu reflektieren. Die Einspannung des Meßtasters l in das Interface muß wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnung der verwendeten Materialien elastisch erfolgen. Deshalb wird eine Kugel 16 mit einer Schraube 17 über eine Feder 23 federnd in eine Kerbe 18, die sich im Meßstab 1 befindet, gedrückt (Figur 4) .

Um die Handhabung des Wegaufnehmers zu vereinfachen und um die Anfangsbedingungen reproduzierbar zu halten, empfiehlt es sich, eine Tasterarretierung 25 sowie eine Vorrichtung zum Grobanfahren 26 (z.B. Schlitten) vorzusehen. Eine Feinein¬ stellung 27 (z.B. Schraube), ermöglicht die mechanische Null- punkteinεtellung (Figur 1 und Figur 3) .

Die vom Tauchanker 4 im Spulengehäuse 5 erzeugte Induktions¬ spannung wird in bekannter Weise verstärkt und z.B. über Me߬ wertschreiber protokolliert.

Als besondere Vorteile des erfindungsgemäßen Hochtemperatur- Wegaufnehmers ist zu erwähnen, daß die Temperaturverteilung von der Meßtasterεpitze 2 bis zur Tauchankerspule 4 inhomogen sein darf und daß durch die Art des Aufbaus, durch die Mate¬ rialauswahl ..nd durch die Kühlung des den Tauchanker 4 ent¬ haltenden Gehäuseε der Arbeitεbereich von Raumtemperatur bis

ERSATZBUTT(REGEL26)

ca. 1800°C reicht und Messungen bis Spitzentemperaturen von ca. 2300°C noch möglich sind. Viele Bauteile sind handelsüb¬ lich oder einfach zu fertigen, so daß der erfindungsgemäße Wegaufnehmer sehr preiεwert herzustellen ist. Er iεt ferner leicht, gut tranεportabel, robuεt und leicht zu bedienen, und er kann unter jedem Einbauwinkel eingesetzt werden.