DE10121845A1

DE10121845A1 - In einen Schutzkörper eingebettete Dehnungsmessstreifen, die in rauher Umgebung schnell und leicht zu montieren sind

Info

Publication number: DE10121845A1
Application number: DE2001121845
Authority: DE
Inventors: Ruediger Schwarm; Dieter Frey
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-05-04
Filing date: 2001-05-04
Publication date: 2002-11-07

Abstract

Dehnungsmessstreifen (DMS) bestehen aus dünnen elektrischen Leiterbahnen. Werden sie gedehnt oder gestaucht, so ändert sich ihr elektrischer Widerstand. Die Widerstandsänderung ist ein Maß für die Dehnung des Bauteiles, auf das sie geklebt sind. Damit die Festigkeit des DMS das Messergebnis nicht verfälscht, sind DMS sehr dünn und ohne nennenswerte eigene Steifigkeit. DOLLAR A Bei Anwendungen von DMS an großen Bauteilen spielt die Steifigkeit des DMS keine Rolle, selbst wenn sie um ein Vielfaches größer wird. In einen Schutzkörper eingebettete DMS haben zusammen mit dem Schutzkörper eine viel größere Steifigkeit, lassen sich jedoch auch noch unter schlechten Umgebungsbedingungen auf dem Bauteil schnell, sicher, dauerhaft und wirtschaftlich anbringen und erreichen auch in rauher Umgebung eine hohe Lebensdauer.

Description

Stand der Technik

Dehnungsmessstreifen (DMS) werden auf Bauteile geklebt, die gedehnt oder gestaucht werden, um deren Längenänderung zu messen. Der DMS ist sehr klein und "zart" und hat im Vergleich zu dem zu untersuchenden Bauteil keine mecha nische Festigkeit und muss den Dehnungen des Bauteiles folgen, wobei sich sein elektrischer Widerstand ändert. Diese Widerstandsänderung lässt sich in ein elektrisches Messsignal wandeln und mit Messgeräten aufzeichnen. Die Genauig keit von DMS ist gut bis sehr gut. Die Hersteller von DMS geben an, dass die DMS eine unbegrenzte Anzahl von begrenzten Dehnungen und Stauchungen ertragen können. Trotzdem zeigt die Erfahrung, dass eine DMS-Messstelle störanfällig ist und in rauher Umgebung häufig nur eine kurze Lebensdauer hat.

Das Kleben und Verkabeln von DMS erfordert Sorgfalt und setzt eine einiger maßen saubere und wenn möglich klimatisierte Umgebung voraus. Diese Umgeb ung ist nicht immer dort zu schaffen, wo die DMS eingesetzt werden sollen, z. B. an Bauwerken oder in öligen Maschinenhallen. Die Oberfläche, auf die der DMS geklebt wird, muss mit Schmirgelpapier zumindest eingeebnet werden und fettfrei sein.

Sind die Streifen geklebt und hatten, so kommt der Konservierung der Streifen eine große Bedeutung zu. Dies umso mehr, wenn die DMS in einer feuchten und/ oder öligen Umgebung eingesetzt werden. Die Konservierung ist die haupt sächliche Schwachstelle, die die breite Anwendung von DMS beschränkt.

Es gibt Drehmomentmesswellen, auf die die DMS schon vor dem Einbau in die Maschine geklebt sind und die eine gute Konservierung haben. Die Messwelle wird funktionaler Bestandteil des Triebstranges, in den sie eingebaut ist und dessen Drehmoment sie überträgt.

Des weiteren gibt es vorbereitete, in der Regel prismatische Stäbe, die zum Beispiel auf Betonbauwerken montiert werden. Der bis zu 50 Zentimeter lange Stab wirkt in dieser Anwendung Mittelwert bildend. Die in dem porösen Beton herrschenden lokalen Spannungsunterschiede werden durch den Stab gemittelt. Der DMS wird auf den Metallstab geklebt, angeschlossen und in bekannter Weise konserviert, indem er abgedeckt wird.

Ziel der Erfindung

Z. B. an Windenergieanlagen oder an Gebäuden gibt es Bauteile mit riesigen Flächenträgheitsmomenten und einer gegenüber dem DMS gigantischen Steifig keit. Die Belastungen, welche beobachtet werden sollen, sind globaler Natur und es stört überhaupt nicht, wenn der DMS mit einer größeren und festeren Träger platte oder einem Schutzkörper auf dem Bauteil angebracht wird. Wichtig ist die einfache Montage und ein langer, störungsfreier Betrieb z. B. in einer feuchten und vielleicht auch öligen Umgebung. Dies kann erreicht werden, wenn der DMS z. B. in Polyester- oder Epoxyharzschutzkörper eingegossen wird.

Die DMS werden mit den elektrischen Anschlusskabeln versehen in den Schutzkörper eingegossen und der Schutzkörper dann mit einem geeigneten Kleber auf das Bauteil geklebt. Die gegenüber dem DMS große Steifigkeit des Schutzkörpers ist gegenüber der Steifigkeit des Bauteiles immer noch verschwin dend gering und verfälscht das Messergebnis nur unmerklich. Durch geeignete Kalibrierungsverfahren kann der Einfluss des Schutzkörpers vollständig eliminiert werden.

Der Vorteil des DMS in dem Schutzkörper ist, dass der DMS in einer optimalen Umgebung (Luftfeuchte, Temperatur und Staub) in den Schutzkörper einge bracht werden kann, d. h. der DMS klebt mit Sicherheit und die Anschlusskabel sind dicht vergossen, so dass keine Flüssigkeit oder Dampf an den DMS und seine Verklebung kommen kann.

Ein derartiger Schutzkörper lässt sich mit Ausrichtungsmarken versehen und kann vor Ort auch in für den eigentlichen DMS nicht mehr optimaler Umgebung leicht mit dem Bauteil verbunden werden. Es muss jetzt auf der Baustelle lediglich eine Umgebung geschaffen werden, die dem Kleber, mit dem der Schutzkörper auf der Bauteiloberfläche befestigt wird, zuträglich ist.

Die normalerweise notwendige und aufwendige Oberflächenvorbereitung entfällt. Das Anschließen des DMS, welches mit dem Elektroniklötkolben durchgeführt werden muss, entfällt ebenfalls auf der Baustelle.

Claims

1. In einen Schutzkörper eingebettete Dehnungsmessstreifen (DMS), die in rauher Umgebung schnell und leicht zu montieren sind, gekennzeichnet dadurch, dass der eigentlichen DMS in einen Schutzkörper eingebettet und damit für Flüssigkeiten, Gase und Witterungseinflüsse unzugänglich wird und einen mechanischen Abriebschutz erhält. Der Schutzkörper, in den der DMS eingebettet ist, wird mit dem zu untersuchenden Bauteil verbunden, ist jedoch nicht tragender oder funktioneller Bestandteil des Bauteiles und gleicht lokale Dehnungsänderungen des Bauteiles nur insoweit aus, als es sich durch die Schichtdicke des Materiales unter und über dem DMS zwangsläufig ergibt. Der Schutzkörper ist eine flüssigkeits-, oder dampf-, oder gasdichte Materialan ordnung unter und über dem DMS, die gegenüber dem DMS eine nennens werte Dicke hat und geeignet ist die Dehnungen des Bauteiles auf den DMS zu übertragen. Die Geometrie des Schutzkörpers ist der Form des Bauteiles angepasst.

2. In einen Schutzkörper eingebettete Dehnungsmessstreifen (DMS), die in rauher Umgebung schnell und leicht zu montieren sind, nach Anspruch 1, darüber hinaus dadurch gekennzeichnet, dass in den Schutzkörper mehrere DMS eingebettet werden und für die Messaufgabe geeignet angeordnet sind.

3. In einen Schutzkörper eingebettete Dehnungsmessstreifen (DMS), die in rauher Umgebung schnell und leicht zu montieren sind, nach Anspruch 1 oder 2, darüber hinaus dadurch gekennzeichnet, dass die DMS-seitigen Enden der DMS-Anschlusskabel mit in den Schutzkörper eingebettet werden.

4. In einen Schutzkörper eingebettete Dehnungsmessstreifen (DMS), die in rauher Umgebung schnell und leicht zu montieren sind, nach einem der obigen Ansprüche 1, 2 oder 3, darüber hinaus dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzkörper durch eine Metall- oder Kunststofffolie abgedeckt oder mit einer Substanz bedampft wird, die zusätzlichen Licht- und/oder Flüssigkeitsschutz gibt.