DE10113804A1 - Vorrichtung zum Messen des Radius bzw.Durchmessers von Hohlräumen - Google Patents
Vorrichtung zum Messen des Radius bzw.Durchmessers von HohlräumenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen des Durchmessers bzw. Radius von Hohlräumen (26) in festem Material, insbesondere von gas- oder flüssigkeitsgefüllten Hohlräumen, insbesondere von im Boden mittels eines Düsenstrahlverfahrens hergestellten Stütz- oder Wandelementen, wobei die Vorrichtung ein Gestänge (10) sowie eine Tasteinrichtung (12) aufweist, welche an einem Ende schwenkbar am Gestänge (10) gelagert ist. Hierbei umfaßt die Tasteinrichtung (12) wenigstens ein Schwert (16), welches an einem unteren Ende (14) des Gestänges schwenkbar derart gelagert ist, daß ein freies, ausschwenkendes Ende (20) des Schwertes (16) bei eingeschwenktem Zustand in Richtung eines oberen, der schwenkbaren Lagerung (18) abgewandten Endes des Gestänges (10) weist, wobei an dem freien Ende (20) des Schwertes (16) ein Meßabnehmer (22) befestigt ist, welcher durch das Gestänge (10) zu einer Meßeinrichtung verläuft.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen des Radius bzw. Durch
messers von Hohlräumen in standfestem Material, insbesondere von im Boden
mittels eines Düsenstrahlverfahrens hergestellten Stütz- oder Wandelementen,
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 44 29 917 A1 ist eine gattungsgemäße Meßvorrichtung bekannt, bei
der an einem Ende eines Gestänges zwei oder drei Tastarme schwenkbar ange
ordnet sind.
Bei einem Düsenstrahlverfahren werden Stütz- oder Wandelemente dadurch her
gestellt, daß ein Spülgestänge in ein im Boden hergestelltes Bohrloch bis zum
Bohrlochtiefsten eingeführt und der umliegende Boden mittels eines meist hori
zontalen Schneidstrahles aus Wasser oder Suspension aufgeschnitten und aus
gefräst wird. Gleichzeitig mit dem Fräsen wird der gelöste Boden mit einer Sus
pension aus Bindemittel, vorzugsweise Zement, vermischt. Bei dieser intensiven
Vermischung entsteht ein verhältnismäßig homogener, z. B. unter der Marke
"Soilcrete" bekannter Bodenmörtel in Scheibenform oder - wenn das Spülgestän
ge vom Bohrlochtiefsten hochgezogen und um seine Längsachse gedreht wird - in
Säulenform.
Bei der Herstellung von diesen Körpern ist es von wesentlicher Bedeutung, ihre
Abmessung möglichst exakt zu bestimmen, da hiervon die Anordnung der einzel
nen Elemente untereinander und die Menge des einzusetzenden Bindemittels ab
hängt. So steigt bei einer vorgegebenen Bindemittelmenge/m3 fertiger Mischung
und gleichen Mischparametern der Bindemittelgehalt bei kleinen Abmessungen
und fällt bei großen Abmessungen. Ohne Kenntnis der genauen Abmessungen
der Körper kann somit einerseits zuviel Bindemittel zum Einsatz kommen und an
dererseits der Bindemittelgehalt zu gering sein, um die vorgegebenen Festigkeits-
und/oder Dichtigkeitswerte zu erfüllen.
Zur Feststellung der tatsächlichen Abmessungen von Soilcrete-Körpern sind bei
spielsweise folgende Verfahren bekannt:
- - Freilegung der Körper
- - Kernbohrungen
- - Stangenpegel zur akustischen Kontrolle- beim Auftreffen des Düsenstrahls (DE 197 31 223 A1)
- - Massenbilanz
- - Ultraschall-/Radarmessungen (WO-A-8 703 319)
- - elektrische/elektromagnetische Messungen
- - feste Kalibermessungen.
Nachteilig ist hierbei jedoch, daß diese bekannten Verfahren entweder nur sehr
schwer und mit aufwendigen Mitteln durchführbar sind oder nur ungenaue Ergeb
nisse liefern.
Aus der US 4 251 921 ist ein Werkzeug zum Ausmessen eines Bohrloches mit
ausschwenkbaren Tastarmen bekannt. Hierbei sind die Tastarme beidseitig mit
einer Halteeinrichtung verbunden und umfassen zwischen dieser Verbindung ein
Gelenk. Die Tastarme sind ständig mit einer diese ausklappenden Federkraft be
aufschlagt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie relativ kompliziert ist und
viele Schwenkgelenke aufweist, welche im Betrieb in einem Gemisch aus Boden
masse, Flüssigkeit und Bindemittel sehr störanfällig wären. Die Schwenkarme sind
ferner unter der Federkraft während der Ausmessung eines Bohrloches ständig
ausgeklappt, so daß sie einem großen Verschleiß unterliegen. Auch sind lediglich
Messungen von kleinen bis kleinsten Relativbewegungen der Tastarme im am
Bohrlochumfang anliegenden Zustand möglich, was den Meßbereich erheblich
verringert.
Aus der DE-OS 18 03 736 ist eine Sonde mit Gelenkarmen für Bohrlöcher be
kannt, wobei Tastschuhe bzw. Gelenkarme mittels Blattfedern permanent unter
Vorspannung gehalten und damit gegen eine Wandung eines Bohrloches gedrückt
werden. Somit ergeben sich bezüglich des Meßbereiches dieselben Nachteile wie
bei dem zuvor beschriebenen bekannten Werkzeug. Die Sonde umfaßt zusätzlich
eine hydraulische Rückzugsvorrichtung für die Schwenkarme. Diese dient jedoch
lediglich für ein einfaches Einbringen der Vorrichtung in ein Bohrloch und hat wäh
rend der Ausmessung des Bohrloches selbst keinerlei Funktion.
Aus der DE 44 29 917 ist ferner eine Vorrichtung zum Bestimmen des Durchmes
sers oder der Wandstärke von Stütz- oder Wandelementen im Boden bekannt,
wobei ein Meßorgan aus einem den Randbereich des Gemisches mechanisch
abtastenden Meßgestänge besteht, das mit einem Ende mit einer Halteeinrichtung
verbunden ist, während das andere Ende mittels eines Antriebs bis zum Randbe
reich des Gemisches bewegbar ist.
Die EP 0 940 559 A2 beschreibt eine Vorrichtung zum Messen des Durchmessers
eines mittels Hochdruckinjektion im Erdreich hergestellten Körpers, wobei mittels
einer unter Vorspannung stehenden Spule während des Bohrvorgangs der aktuell
erreichte Durchmesser eines herzustellenden HDI-Körpers ermittelbar ist. Die
Spule weist eine auf- und abwickelbare Meßleine auf, wobei sich an einem freien
Ende der Auf- und Abwickeleinrichtung ein Schwimmkörper oder Strömungskörper
befindet, der von der Strömung der Hochsdruckinjektionseinrichtung mitgerissen
wird, so daß die Länge der Meßleine der wirksamen Länge des Hochdruckinjekti
onsstrahles entspricht. Diese Vorrichtung ist jedoch wesentlich vom exakten
Funktionieren der Mitnahme des Schwimmkörpers durch den Injektionsstrahl ab
hängig. Ferner ist die Anordnung, da direkt im Injektionsstrahl angeordnet, star
kem Verschleiß unterworfen. Desweiteren sind unerwünschte Rückwirkungen der
Meßvorrichtung selbst auf die Güte und Tiefenwirkung des Injektionsstrahles nicht
auszuschließen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der o. g. Art zur Verfü
gung zu stellen, welche die o. g. Nachteile beseitigt und bzgl. Funktionssicherheit
und Bedienung verbessert sowie bzgl. Aufbau vereinfacht ist.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der o. g. Art mit den im Anspruch 1 ge
kennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus
den weiteren Ansprüchen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt die Tasteinrichtung wenigstens
ein Schwert, welches an einem unteren Ende des Gestänges schwenkbar derart
gelagert ist, daß ein freies, ausschwenkendes Ende des Schwertes bei einge
schwenktem Zustand in Richtung eines oberen, der schwenkbaren Lagerung ab
gewandten Endes des Gestänges weist, wobei an dem freien Ende des Schwertes
ein Meßabnehmer befestigt ist, welcher durch das Gestänge zu einer Meßein
richtung verläuft.
Dies hat den Vorteil, daß eine besonders einfache und funktionssichere Vorrich
tung zur Verfügung steht, da das Ausschwenken des Schwertes im wesentlichen
durch Schwerkrafteinwirkung erfolgt und dementsprechend keine Antriebe oder
ähnliches notwendig sind. Das Einfahren des Schwertes kann unmittelbar mit dem
Meßabnehmer erfolgen, so daß auch hierfür keine zusätzlichen Antriebe am Ge
stänge im Bereich des Schwertes erforderlich sind. Alternativ kann man auch das
Schwert zum Hochziehen des Gestänges einfach nach unten durchschlagen las
sen.
Die schwenkbare Lagerung des Schwertes am Gestänge ist bevorzugt derart aus
gebildet ist, daß sich bei Überschreiten vorbestimmter Lagerkräfte die Lagerung
selbsttätig löst oder manuell lösbar ist und das Schwert frei gibt. Dies dient zum
einfachen Herausziehen des Gestänges nach dem Beenden der Messung ohne
das Schwert wieder einfahren bzw. einschwenken zu müssen. Hierzu weist die
schwenkbare Lagerung des Schwertes am Gestänge wenigstens eine Feder auf,
welche die Schwenkachse lösbar in eine Mulde einer Ausnehmung am Gestänge,
insbesondere am unteren Ende desselben, drückt, wobei eine manuelle Betäti
gungseinrichtung vorgesehen ist, welche den Druck der Feder auf die Schwen
kachse löst.
Alternativ ist die schwenkbare Lagerung des Schwertes am Gestänge derart aus
gebildet, daß sich das Schwert in einer bestimmten Schwenkposition, insbesonde
re bei einem Schwenkwinkel von 170 Grad bis 180 Grad bzgl. des Gestänges,
selbsttätig löst. Hierzu weist das Schwert an seinem schwenkbar gelagerten Ende
beispielsweise eine Ausnehmung auf, die sich bis zur Schwenkachse erstreckt.
Zum Versenken des Schwertes in dem Gestänge weist das Gestänge ein ge
schlitztes Führungsrohr auf, in welches das Schwert einschwenkbar ist. Alternativ
geht ein die Tasteinrichtung tragender Gestängeabschnitt in einen Steg über, an
dem seitlich die eingeschwenkte Tasteinrichtung angeordnet ist.
Zur Initiierung eines ersten Ausschlages bei eingeschwenktem Schwert ist dieses
bzgl. des Gestänges asymmetrisch schwenkbar gelagert.
Zweckmäßigerweise ist die Meßeinrichtung derart ausgebildet, daß diese eine
Länge detektiert, um die sich der Meßabnehmer bei Ein- bzw. Ausschwenken des
Schwertes durch das Gestänge zieht.
Zum Erzielen einer möglichst großen und ausreichenden Gewichtskraft, welche
das Schwert durch eine Suspension ausklappt, ist das Schwert aus einem Werk
stoff großer Dichte, insbesondere Metall oder Schwermetall, hergestellt.
Zum Führen des Meßabnehmers und zum Sicherstellen, daß der Meßabnehmer
im Gestänge gängig bleibt und nicht durch Verschmutzung behindert wird, ist in
dem Gestänge ein Innenrohr vorgesehen, in dem der Meßabnehmer verläuft, wo
bei eine Einrichtung zum Spülen des Innenrohres vorgesehen ist.
Zweckmäßigerweise ist auf dem Meßabnehmer eine Skala mit Referenz zu einer
Gestängeoberkante oder einer anderen Marke angeordnet. Alternativ weist die
Meßeinrichtung eine Skala und der Meßabnehmer eine feste Markierung auf, die
die Meßeinrichtung mit der Skala vergleicht.
Um eine Möglichkeit des Durchschlagens des Schwertes nach unten zum Heraus
ziehen des Gestänges auch dann zu schaffen, wenn das Schwert länger als der
Säulendurchmesser ist, ist das Schwert derart ausgebildet, daß es teleskopartig
stauchbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Tasteinrichtung zwei Schwerter,
die in entgegengesetzten Richtungen vom Gestänge ausschwenkbar gelagert
sind. Hierdurch können ungewollte Gestängeauslenkungen kompensiert werden.
Um eine maximale Gewichtswirkung am freien, ausschwenkenden Ende zu ha
ben, ist das Schwert sich in Richtung des freien Endes verbreiternd, insbesondere
keulenartig, ausgebildet.
Um ein Ausschwenken des Schwertes zu initiieren, ist am Gestänge oder am
Schwert eine Feder, insbesondere Blattfeder, vorgesehen, welche das Schwert in
Ausschwenkrichtung vorspannt.
Zum Begrenzen eines Schwenkbereiches für das Schwert oder zum Sichern des
Schwertes nach einem Lösen der Schwenkverbindung zwischen Schwert und Ge
stänge ist das Schwert vorzugsweise an seinem freien, ausschwenkenden Ende
zusätzlich mit dem Gestänge über eine Sicherungsleine vorbestimmter Länge,
insbesondere einen Draht, verbunden.
Beispielsweise ist der Meßabnehmer als Meßschnur, Meßfaden oder Meßdraht
ausgebildet und für eine automatische Aufzeichnung in einer Federrolle gehalten,
bei deren Umdrehung die Meßeinrichtung Meßimpulse detektiert.
In einer alternativen Ausführungsform ist der Meßabnehmer als biegesteife
Schubstange ausgebildet, wobei ein Ende der Schubstange beweglich in einer
geraden oder leicht gekrümmten Leiteinrichtung, insbesondere einer Nut, auf dem
Schwert geführt ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese
zeigt in:
Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vor
richtung in geschnittener Seitenansicht,
Fig. 2 die Ausführungsform gemäß Fig. 1 in Vorderansicht,
Fig. 3 die Ausführungsform gemäß Fig. 1 in Seitenansicht, bei durchgeschlage
nem Schwert,
Fig. 4 eine graphische Veranschaulichung der Winkelkorrektur zur Berechnung
eines Hohlraumdurchmessers,
Fig. 5 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vor
richtung in Seitenansicht,
Fig. 6 eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vor
richtung in Seitenansicht,
Fig. 7 ein Einsatzbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Bo
denhohlraum, der mittels eines Düsenstrahlverfahrens hergestellt wurde
und
Fig. 8 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
in Seitenansicht.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfin
dungsgemäßen Vorrichtung zum Messen des Durchmessers bzw. Radius von im
Boden mittels eines Düsenstrahlverfahrens hergestellten Stütz- oder Wandele
mentes. Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Dar
stellung der Anwendung bei mittels Düsenstrahlverfahrens hergestellten Hohlräu
men lediglich beispielhaft zu verstehen ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
kann bei beliebigen Hohlräumen in standfestem Material, wie Fels oder Erdboden,
die insbesondere auch gas- oder flüssigkeitsgefüllt sein können, angewendet wer
den.
Die in den Fig. 1 bis 3 beispielhaft dargestellte Ausführungsform umfaßt ein Ge
stänge 10 mit einem eine Tasteinrichtung 12 tragenden Ende 14. Am Ende 14 des
Gestänges 10 ist ein Schwert 16 schwenkbar um eine Achse 18 angeordnet. Die
Anordnung ist dabei derart getroffen, daß sich die Schwenkachse 18 am unteren
Ende des Gestänges 10 befindet und sich ausgehend von dieser Schwenkachse
18 das Schwert 16 entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben erstreckt, so daß
ein freies Ende 20 des Schwertes 16 in eingeschwenktem Zustand in Richtung
eines nicht dargestellten Endes des Gestänges 10 weist, welches dem Ende 14
mit der Schwenkachse 18 abgewandt ist. Auf diese Weise ist das Schwert 16 be
züglich des Gestänges 10 allein unter Schwerkraftwirkung ausschwenkbar, ohne
daß dazu zusätzliche Antriebe oder Motoren notwendig wären. Am freien Ende 20
des Schwertes 16 ist ein Meßfaden 22 befestigt, welche sich an einer Umlenkrolle
24 vorbei durch das Gestänge 10 aufwärts bis zu einer nicht dargestellten Meßein
richtung erstreckt. Um eine gewisse Initialkraft zum Ausschwenken des einge
schwenkten Schwertes 16 zur Verfügung zu stellen, ist die schwenkbare Anlen
kung 18 asymmetrisch bezüglich des Gestänges 10 angeordnet.
Die nicht dargestellte Meßeinrichtung tastet den Meßfaden 22 ab, welcher sich mit
zunehmendem Ausschwenken des Schwertes 16 durch das Gestänge und somit
auch an der Meßeinrichtung vorbei zieht. Durch Aufnahme der Länge des durch
gezogenen Teils des Meßfadens 22 kann ein Abstand von dem Gestänge 10 bis
zu einer umgebenden Wandung 23 (Fig. 7) eines vermessenen Hohlraumes be
stimmt bzw. berechnet werden.
Fig. 7 veranschaulicht den Einsatz der anhand der Fig. 1 bis 3 erläuterten
Vorrichtung. Hierbei wird das Gestänge 10 in einen zu vermessenden Hohlraum
26 abgesenkt, wobei das Schwert an jeder Stelle so weit von dem Gestänge 10
ausgeschwenkt wird, daß das freie Ende 20 des Schwertes 16 an der umgeben
den Wandung 23 des Hohlraumes 26 anschlägt. Je nach Absenktiefe des Ge
stänges 10 schwenkt daher, wie anschaulich ersichtlich, das Schwert 16 um einen
Winkel α mehr oder weniger aus, abhängig von der tatsächlichen Breite des Hohl
raumes. Aus den sich dadurch ergebenden Bewegungen des Meßfadens 22 er
stellt die Meßeinrichtung ein entsprechendes Profil des vermessenen bzw. abge
tasteten Hohlraumes 26. Sobald das Gestänge 10 vollständig in den Hohlraum 26
abgesenkt und somit die Messung beendet ist, wird das Gestänge 10 wieder aus
dem Hohlraum 26 herausgezogen. Hierzu wird beispielsweise das Schwert 16
mittels des Meßfadens 22 vollständig eingeschwenkt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist
das untere Ende 14 des Gestänges 10 gabelförmig ausgebildet, so daß bei voll
ständig eingeschwenktem Schwert 16 dieses im wesentlichen innerhalb des Ge
stänges 10 angeordnet ist. Auf diese Weise kann das Gestänge 10 zusammen mit
dem Schwert 16 schnell und sicher aus dem Hohlraum 26 herausgezogen wer
den, ohne daß ein Verhaken des Schwertes 16 an der umgebenden Wandung des
Hohlraumes 26 befürchtet werden muß. Alternativ wird das Schwert 16 nicht ein
gezogen, sondern man läßt dieses vollständig nach unten durchschlagen, wie in
Fig. 3 dargestellt. Auch in diesem Zustand kann das Gestänge 10 schnell und si
cher ohne die Gefahr eines Verhakens oder Verkantens des Schwertes 16 in dem
Hohlraum 26 in Pfeilrichtung 28 herausgezogen werden. Das Durchschlagen des
Schwertes wird erleichtert, wenn das Schwert 16 teleskopierbar (nicht dargestellt)
ausgeführt ist.
Wie bereits erwähnt, wird aus dem entsprechenden Längenzug des Meßfadens 22
aufgrund eines mehr oder weniger starken Ausschwenkens des Schwertes 16 aus
der Fluchtrichtung mit dem Gestänge 10 heraus ein Abstand vom Gestänge 10 zur
umgebenden Hohlraumwandung 23 bestimmt. Diese Berechnung wird nachfol
gend unter Bezugnahme auf die Fig. 4 beschrieben. Die Meßeinrichtung bestimmt
die Auszugslänge L des Meßfadens 22. Mittels dieser Auszugslänge L wird ein
Abstand x von der Ruhestellung des Schwertes 16 bis zum ausgeschwenkten
Befestigungspunkt 20 des Meßfadens 22 am freien Ende des Schwertes 16 be
stimmt. In Fig. 4 liegt der Befestigungspunkt des Meßfadens 22 im Mittelpunkt ei
ner kreisförmigen Ausrundung mit dem Radius r des freien Ende 20 des Schwer
tes 16. Da die Schwenkachse 18 asymmetrisch zur Längsachse des Gestänges
10 versetzt ist, ist die Ruhestellung nicht parallel zur Längsachse des Gestänges
10, sondern um einen Winkel ε verkippt. In der Fig. 4 bezeichnet dann noch x0 den
gesuchten Säulenradius an der Meßstelle, α den Ausschwenkwinkel des Schwer
tes 16, R den Radius des Schwertes 16, e den Abstand zwischen dem Befesti
gungspunkt 20 am Schwert 16 in eingeschwenktem Zustand und dem Befesti
gungspunkt 20 des Schwertes 16 in ausgeschwenktem Zustand in Richtung der
Ruhestellung des eingeschwenkten Schwertes 16 und y0 eine Tiefenkorrektur für
die Meßstelle. Der Säulenradius x0 an der Meßstelle wird gemäß folgender For
meln berechnet:
α = 2.arcsin(L/2R)
x = L.sin(90°-/2) = R.sin(α)
e = R.(1 - cos(α))
x0, = xcos() - e.sin() + r
y0 = R.sin(90° - -)
Die dem jeweiligen Säulenradius zuzuordnende Tiefe ergibt sich aus der Differenz
zwischen der Einfahrtiefe der Schwenkachse 18 und dem Tiefenkorrekturwert y0.
Fig. 5 veranschaulicht eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungs
gemäßen Vorrichtung. Bei dieser ist die Schwenkachse 18 symmetrisch, d. h. auf
der Längsachse des Gestänges 10 angeordnet. Zur Initiierung des Ausschwen
kens des vollständig eingeschwenkten und somit exakt parallel zum Gestänge 10
verlaufenden Schwertes 16 ist hier eine Blattfeder 30 vorgesehen. Diese Blattfe
der 30 ist derart angeordnet, daß sie das Schwert 16 in Ausschwenkrichtung vor
spannt. In diesem Fall kann, wie erwähnt, das Lager auch symmetrisch im Ge
stänge liegen, und die Lager für gegenläufige Schwerter können auf einer Achse
liegen, was besonders für die später erläuterte Alternative des Ausklinkens des
Schwertes bzw. der Schwerter nützlich ist. Alternativ kann die Feder 30 am Ge
stänge 10 angeordnet sein. Die Anordnung der Feder 30 ist jedoch immer derart
getroffen, daß sie beim Ausbau nicht "gegen den Strich" läuft.
Fig. 6 veranschaulicht eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungs
gemäßen Vorrichtung. Die Besonderheit bei dieser Ausführungsform liegt darin,
daß das Schwert 16 am schwenkbar gelagerten Ende eine Ausnehmung 32 auf
weist, welche sich bis zur Schwenkachse 18 erstreckt. Befindet sich des Schwert
16 in einer Winkelposition bzgl. des Gestänges 10 von 170 Grad bis 180 Grad, so
kann sich das Schwert 16 mittels dieser Ausnehmung von der Schwenkachse 18
lösen und herabfallen, bis es an einer Sicherungsleine 34 oder der Meßschnur 22
hängt. Sofern die Sicherungsleine 34 nicht am freien Ende 20 sondern, am
schwenkbar gelagerten Ende des Schwertes 16 befestigt ist, dann entfällt ein er
neutes Drehen des Schwertes 16 um 180 Grad. Im herausgefallenen Zustand
hängt das Schwert 16, wie erwähnt, mittels der Sicherungsleine 34 an dem Ge
stänge 10, so daß mit dem Herausziehen des Gestänges 10 am Ende der Mes
sung gleichzeitig das Schwert 16 einfach und gefahrlos aus dem auszumessen
den Hohlraum gezogen werden kann. Das an der Sicherungsleine 34 hängende
Schwert 16 ist in der Fig. 6 mit gestrichelten Linien dargestellt.
Eine Alternative zu dem Ausklinken bei einer bestimmten Winkelposition stellt die
Ausführungsform gemäß Fig. 8 dar, bei der zum einfachen Herausziehen des Ge
stänges 10 nach dem Beenden der Messung, ohne das Schwert 16 wieder einfah
ren bzw. einschwenken zu müssen, die schwenkbare Lagerung 18 des Schwertes
16 derart am Gestänge 10 gehalten ist, daß diese ausgeklinkt werden kann oder
sich selbsttätig löst, wenn sich das Schwert 16 zwischen Gestänge 10 und Hohl
raumwand 23 verklemmt. Hierzu ist in der beispielhaften Ausführungsform eine
Mulde 38 in einer Ausnehmung 39 im Gestänge 10 vorgesehen, welche sich bis
zur Schwenkachse 18 erstreckt. Die Schwenkachse 18 ist mittels einer Feder 40
in der Mulde 38 gehalten, wobei die Feder 40 bei einer Verklemmung des
Schwertes 16 nachgibt oder mittels einer Betätigungseinrichtung 42, welche sich
durch das Gestänge 10 nach oben erstreckt, manuell ausklinkbar ist. Hierdurch
kann die Schwenkachse 18 aus der Mulde 38 herausfallen und sich das Schwert
16 vom Gestänge 10 lösen.
Das Schwert selbst ist bevorzugt aus einem schweren, d. h. möglichst dichten
Werkstoff hergestellt, wie beispielsweise Eisen und enthält nötigenfalls einen ein
seitig das Gewicht erhöhenden Schwermetallbereich 36, wie in Fig. 1 angedeutet.
Darüber hinaus ist, wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, das Schwert 16 keulenar
tig ausgebildet, so daß sich die Masse vermehrt im Bereich des ausschwenken
den Endes 20 des Schwertes 16 befindet. Auf diese Weise wird die aus der
Schwerkraft resultierende Ausschwenkkraft, welche auf das Schwert 16 einwirkt,
optimiert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert um so besser, je größer der Aus
schlag des Schwertes 16 ist, da mit zunehmenden Ausschlag der Widerstand von
der im Hohlraum vorhandenen Flüssigkeit bzw. Suspension immer leichter über
wunden wird. Voraussetzung ist jedoch immer, daß das Schwert 16 von vornher
ein schwer genug ist. Zur Gewichtskompensation kann das Gestänge 10 oberhalb
des eigentlichen Meßgeräteteiles und dessen Gabel bzw. Steg 14 verhältnismäßig
leicht ausgebildet werden. Wie zuvor bereits anhand der Fig. 7 erläutert, erfolgt die
Messung zweckmäßigerweise in Schwerkraftrichtung von oben nach unten in den
Hohlraum hinein, damit sich das Schwert 16 nicht an der Wandung des Hohlrau
mes verklemmt. Der Meßfaden 22 wird während der Messung bevorzugt leicht
gespannt gehalten, um beim Absenken des Gestänges 10 laufend Ein- oder Aus
fahrbewegungen des Schwertes 16 zu registrieren. Damit der Meßfaden 22 im
Gestänge 10 gängig bleibt und nicht durch Verschmutzungen behindert wird, ist
bevorzugt ein verhältnismäßig enges Innenrohr (nicht dargestellt) im Gestänge 10
vorgesehen, in dem der Meßfaden 22 geführt ist. Zweckmäßigerweise wird dieses
Innenrohr ständig von oben nach unten durchspült. Oberflächig ist beispielsweise
auf dem Meßfaden 22 eine Skala mit Referenz zur Gestängeoberkante bzw. einer
anderen Marke angeordnet. Alternativ wird die Lage einer festen Markierung auf
dem Meßfaden 22 mit einer Skala am Meßgerät oder außerhalb davon verglichen.
Zum Entfernen der Vorrichtung aus dem vermessenen Hohlraum wird, wie bereits
erwähnt, das Schwert 16 beispielsweise über den Meßfaden 22 eingezogen. In
weicherem Boden besteht aber auch die Möglichkeit, das Schwert 16 unter Frei
lassung des Meßfadens 22 einfach nach unten durchschlagen zu lassen (vgl. Fig.
3). Dies wird zumindest in den Fällen möglich sein, in denen das Schwert 16 nicht
viel länger ist als der Radius des ausgemessenen Hohlraumes. Für festere Böden
ist eine teleskopartige Stauchungsmöglichkeit des Schwertes 16 vorgesehen, um
das Durchschlagen zu ermöglichen.
Gegebenenfalls sind auch zwei gegensätzlich ausschwenkende Schwerter 16 am
unteren Ende 14 des Gestänges 10 angeordnet. Hierbei hat jedes dieser
Schwerter 16 einen eigenen Meßfaden 22. Dies hat den Vorteil, daß ungewollte
Gestängeauslenkungen innerhalb des Hohlraumes weitgehend kompensiert wer
den können.
Der Meßfaden 22 ist beispielsweise aus Kunststoff gefertigt. Alternativ kann dieser
jedoch auch aus einem Metallwerkstoff hergestellt sein, so daß der Meßfaden ei
nen Meßdraht 22 ausbildet.
Die Messung erfolgt beispielsweise schrittweise von oben nach unten. Alternativ
ist jedoch auch eine automatische, kontinuierliche Messung mit Aufzeichnung von
Meßwerten, Berechnung und anschließender Darstellung eines Höhenprofils des
vermessenen Hohlraumes möglich. Für eine automatische Aufzeichnung wird der
Meßfaden 22 beispielsweise kontinuierlich in einer Federrolle gehalten, deren
Umdrehungen Impulse liefern.
Eine Alternative für den Meßfaden 22 ist eine verhältnismäßig biegesteife Schub
stange, deren Ende beweglich in einer geraden oder leicht gekrümmten Leitein
richtung, z. B. einer Nut auf dem Schwert, geführt ist. Diese Schubstange kann ggf.
gleichzeitig den Ausschlag des Schwertes 16 initiieren.
Statt der in Fig. 2 dargestellten Gabel im Bereich des Endes 14 des Gestänges 10
kann dieser untere Gestängeabschnitt 14 als Steg ausgebildet sein, zu dessen
beiden Seiten je ein Schwert angeordnet ist, so daß die Schwerter 16 nicht innen,
sondern außen liegen.
Claims (27)
1. Vorrichtung zum Bestimmen des Durchmessers bzw. Radius von Hohlräu
men (26) in standfestem Material, insbesondere von gas- oder flüssigkeits
gefüllten Hohlräumen, insbesondere von im Boden mittels eines Düsen
strahlverfahrens hergestellten Stütz- oder Wandelementen, wobei die Vor
richtung ein Gestänge (10) sowie eine Tasteinrichtung (12) aufweist, welche
an einem Ende schwenkbar am Gestänge (10) gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Tasteinrichtung (12) wenigstens ein Schwert (16) umfaßt, welches an einem unteren Ende (14) des Gestänges schwenkbar derart gelagert ist,
daß ein freies, ausschwenkendes Ende (20) des Schwertes (16) bei einge schwenktem Zustand in Richtung eines oberen, der schwenkbaren Lagerung (18) abgewandten Endes des Gestänges (10) weist, wobei an dem freien Ende (20) des Schwertes (16) ein Meßabnehmer (22) befestigt ist, welcher durch das Gestänge (10) zu einer Meßeinrichtung verläuft.
daß die Tasteinrichtung (12) wenigstens ein Schwert (16) umfaßt, welches an einem unteren Ende (14) des Gestänges schwenkbar derart gelagert ist,
daß ein freies, ausschwenkendes Ende (20) des Schwertes (16) bei einge schwenktem Zustand in Richtung eines oberen, der schwenkbaren Lagerung (18) abgewandten Endes des Gestänges (10) weist, wobei an dem freien Ende (20) des Schwertes (16) ein Meßabnehmer (22) befestigt ist, welcher durch das Gestänge (10) zu einer Meßeinrichtung verläuft.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkba
re Lagerung (18) des Schwertes (16) am Gestänge (10) derart ausgebildet
ist, daß sich bei Überschreiten vorbestimmter Lagerkräfte die Lagerung (18)
selbsttätig löst oder manuell lösbar ist und das Schwert (16) frei gibt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkba
re Lagerung (18) des Schwertes (16) am Gestänge (10) wenigstens eine Fe
der (40) aufweist, welche die Schwenkachse (18) lösbar in eine Mulde (38)
einer mehr oder weniger großen Ausnehmung (39) am Gestänge (10) drückt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine manuelle
Betätigungseinrichtung vorgesehen ist, welche den Druck der Feder (40) auf
die Schwenkachse (18) löst.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus
nehmung (39) mit der Mulde (38) am unteren Ende (14) des Gestänges (10)
ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkba
re Lagerung (18) des Schwertes (16) am Gestänge (10) derart ausgebildet
ist, daß sich das Schwert (16) in einer bestimmten Schwenkposition, insbe
sondere bei einem Schwenkwinkel von 170 Grad bis 180 Grad bzgl. des Ge
stänges (10), selbsttätig löst.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwert
(16) an seinem schwenkbar gelagerten Ende eine Ausnehmung (32) auf
weist, die sich bis zur Schwenkachse (18) erstreckt.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Gestänge (10) ein geschlitztes Führungsrohr
(14) aufweist, in welches das Schwert (16) einschwenkbar ist.
9. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Schwert (16) bzgl. des Gestänges (10)
asymmetrisch schwenkbar gelagert ist.
10. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung derart ausgebildet ist, daß
diese eine Länge detektiert, um den sich der Meßabnehmer (22) bei Ein-
bzw. Ausschwenken des Schwertes (16) durch das Gestänge (10) zieht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßein
richtung derart ausgebildet ist, daß diese aus der detektierten Länge den
Radius bzw. Durchmesser unter Berücksichtigung einer Winkelkorrektur be
rechnet.
12. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Schwert (16) aus einem Werkstoff großer
Dichte, insbesondere Metall oder Schwermetall, hergestellt ist.
13. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß in dem Gestänge (10) ein Innenrohr vorgesehen
ist, in dem der Meßabnehmer (22) verläuft.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrich
tung zum Spülen des Innenrohres vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß auf dem Meßabnehmer (22) eine Skala mit Refe
renz zu einer Gestängeoberkante oder einer anderen Marke angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Meßeinrichtung eine Skala und der Meßabnehmer
(22) eine feste Markierung aufweist, die die Meßeinrichtung mit der Skala
vergleicht.
17. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Schwert (16) derart ausgebildet ist, daß es
teleskopartig stauchbar ist.
18. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Tasteinrichtung (12) zwei Schwerter (16)
umfaßt, die in entgegengesetzten Richtungen vom Gestänge (10)
ausschwenkbar gelagert sind.
19. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Schwert (16) sich in Richtung des freien En
des (20) verbreiternd, insbesondere keulenartig, ausgebildet ist.
20. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß am Gestänge (10) oder am Schwert (16) eine
Feder (30), insbesondere Blattfeder, vorgesehen ist, welche das Schwert
(16) in Ausschwenkrichtung vorspannt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (30)
derart angeordnet ist, daß diese beim Ziehen des Gestänges (10) mit dem
Schwert (16) nicht gegen den Strich läuft.
22. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Schwert (16) an seinem freien, ausschwen
kenden Ende (20) zusätzlich mit dem Gestänge (10) über eine Sicherungs
leine (34) vorbestimmter Länge, insbesondere einen Draht, verbunden ist.
23. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der Meßabnehmer (22) als Meßfaden, insbeson
dere Meßdraht oder Meßschnur, ausgebildet ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfaden
(22) in einer Federrolle gehalten ist, bei deren Umdrehung die Meßeinrich
tung Meßimpulse detektiert.
25. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Meßabnehmer (22) als biegesteife Schubstange aus
gebildet ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der
Schubstange beweglich in einer geraden oder leicht gekrümmten Leitein
richtung, insbesondere einer Nut, auf dem Schwert (16) geführt ist.
27. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß ein die Tasteinrichtung (12) tragender Gestänge
abschnitt (14) in einen Steg übergeht, an dem seitlich die eingeschwenkte
Tasteinrichtung (12) angeordnet ist.
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