DE1798062C - Meßanordnung zur Bestimmung des Verschleißvolumens von Fahr bahndecken - Google Patents

Description

Die F.rlindung betrifft eine Meßanordnung /v.r Bestimmung des Verschleiß.ohiinens von Fahrbahndecken. Solche Bestimmungen w -nlei> zur Kontrolle des /\briebs von F'ahi bahntlecken angewendet.

Bekannte Verfahren messen /. B. an laboratoriuniMuälVig heigestellten Proben das VetschleilUolumen a.:f direktem Wege durch Wiigen der l'robe vor 6n und nach tier Beanspruchung auf Ablieb. (^:.s sind auch Verfaluen bekannt, die das VerschleilUolumeii durch punklvvcisis Ausmessen der Abstände tier Obetll.iche der Fahrbahndecke /u einer Bezugscheine und nachfolgendes Integrieren über die volle Fläch'.' fij zu bestimmen. Schließlich hat min das Veischleißvoli>·. ien auch über Matrizen ermittelt.

Allen diesen bekannten Verl.ihien eemeinsam ist der Nachteil, daß ihre Anwendung sehr umständlich und zeitraubend ist, wenn ausreichend genaue F.rgebnisse benöiigt werden. Außerdem stößt ihre Anwendung auf Schwierigkeiten, wenn die Messungen außerhalb eines Lahors auf der Straße durchgeführt werden sollen.

Der vorlieucnden Frfintlung liegt die Aufgabe zugrunde eine Meßanordnung der eingangs erwähnten •\rt zu schallen, die eine den bekannten Bestimnumgsmethoden hinsichtlich Schnelligkeit und Störsicr .-rheit überlegene Bestimmung des Verschleißvoluiiieiis auc.i auf der Straße ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erlindungsgemäß durch eine kapazitiv.e Meßanordnung mit folgenden Merkmalen gelöst:

a) eine Kondensatorelektrode ist durch einen voider Messung auf die Fahrbahndecke aufgebrachten leiti'ähigen Film gebildet;

b) als Gegenelektrode dient eine Metallplatte, die innerhalb eines ki'ppenlörmigcii Metallteiles fest angeordnet ist. welches beim Meßvorgaug auf raumfesten Flächen ruht, die als Auflagen für die untere Handfläche ties Metallteiles an tier Fahrbahndecke vorgesehen sind.

Auf raumfeste flächen, die einmalig in die FaIubahndeeke eingebracht werden, kann zu behelligen Zeitpunkten auf sehr einfache Weise die Metallplatte gestellt werden, nachdem auf die Fahrbahiioberfläche im Bereich unter der Metallplatte ein leilfähigei Film aufgebracht ist. Line solche Arbeit kann unter Umständen sogar von Hilfskräften durchgeführt werden. Das Ablesen der gemessenen Kapazität von einem an die Meßanordnung !■.!-,geschlossenen Kapazitä'.smeßgerät ist ebenfalls sehr cir/ach. Mit geringem rechnerischem Aufwand kann hieraus der mittlere Abstand zwischen der Metallplatte und der Fahi bahnoberfläche berechnet werden, auf dem sich durch Vergleich zweier Messungen vor und nach tier Beanspruchung durch Abrieb das Versehleißvolumen ergibt. Komplizierte Messungen die von Fachkräften ausgeführt werden müssen, weitlen durch die erfindungsgemüße Meßanordnung ν ei mieden.

Kapazitive Messungen physikalischer Größen mitteis kapazitiver Meßumformer sind bekannt, wobei insbesondere kapazitive Meßbrücken und astabile Mwltivibratoren benutzt werden. F.ben ο ist die kapazitive Messung physikalischer Größen mit Hilfe einander gegenüberliegender leitender Flächen, beispielsweise die Bestimmung des Abstandes tlieser Flächen, bekannt. Aus den deutschen Patentschriften 1 O12H5O und 1 2 17 OSl ist es bekannt, physikalische Gröien mit einem kapazitiven Meßumformer zu bestimmen, dessen Kapazilütsündeiung die Frequenz eines Miiltivibnilors bccinihiül.

Vorteilhaft ist die Meßanordnung dadurch gekennzeichnet, daß die uiumfesteii Auflage-flachen von den Fndilächen dreier Melallslützeii gebildet werden, tue in Vertiefungen der Fahrbahndecke eingesetzt sind. Auf diese Weise werden Festpunkte geschaffen, tieren Abiieb im Vergleich mit der wesentlich weicheren Fahibahnobeilliiche vernachlässigt werden kann.

Als leilfühiger Film wird voileilhafl ein dünner Giaphilfilm aufgetragen, tier handelsüblich erhältlich und leicht aufbiingbar ist.

Vorteilhaft sind die Metallstüizen Schrauben aus I tlelstahl, welche uciade so weit aus der Fahibahn-

■ lecke hcrausrugen, daß beim Mcßvorüanii die untere Rundfläche des Metallteiles nut der Metallplatte nur auf ihren F.ndflächcn ruht. Die Verwendung von F.delstahl ergibt korrosionsircie raumlestc Autlaucilächen. die aueh über längere /eit maßgenau bleiben. Diese flachen befinden sich in einem sehr geringen Abstand über der zu vermessenden Fahrbahnoberfläche, so dal.'i sieh verhältnismäßig hohe mit geringem Raiull'ehlei behaftete Kapazilätswerie ertieben. Die Riindfläche d-'S Metallteile*, welches die Metall|ilatte umgibt, ergibt einen leitenden Kontakt /wischen der leitend gemachten Fahrbahnoberllache und dem Metallteil, so daß diese zusammen als Gegenelektrode gegenüber der Metallplatte als erster KondensiUMclekUoi'ie wirken. Der kapiwiuUsanteil zwischen Metallplatte und. Metallteil ist dabei durch die lesie Anordnung diener beiden Teile ixeüeneinanii ·■ 'ur alle Messungen konstant.

Vorteilhaft ist der Graphillilm so auf die Oberfläche der Fahrbahn aufgebracht. daß er aueh eine leitende Verbindung /u den Metallstüt/en schafft.

Vorteilhaft trägt die Gegenelektrode eine dünne Isolierschicht beispielsweise aus Hpo\\dhuiYcn einer hohen Dielektrizitätskonstante. Hierdurch werden lieeiiillussunuen tier Meßgenauigkeit durch Wasser oder Wasserdampf vermieden, mi daß auch unter nicht vollständig trockenen Wetierbedinmineen im Ire.UiI !betrieb gearbeitet werden kann.

Vorteilhaft ist die Kapa/itätsmeßschalünm /ur Bestimmung der Kapazität der Meßanordnung als asiabiler Multivibrator ausgebildet, als dessen l'requen/bestimmender Kondensator die Meßanordnung vorgesehen ist. Auf diese Weise läßt sich mit verhältnismäßig einfachen elektronischen Mitteln mit ausreichender Genauigkeit die Kapai/.tät der Meßanordnung bestimmen.

In der Zeichnung ist die Filindunu beispielsweise und schematisch erläutert. F.s /.-igt

Abb. I den auf die FahrbahnohcilTäche aufzusetzenden oberen Teil der Meßanordnung. ^u

Abb 2 die Anordnung der Metallstütze!! in der Fahrnahuobef fläche.

Λ b b. 3 die Schaltung der kapazitätsmeßsehallung /ur Bestimmung der Kapazität der Meßanordnung.

In Abb. 1 ist mit 2 eine Metallplatte bezeichnet, welche den einen Kondensatorbelag bildet und welche fest in einem kappenförmigen Metaliteil 3 angeordnet ist, und zwar detart, daß die untere Rand-(iäcliL3(( des Metallteiles 3 mit der aulknliegenden Oberfläche der Metallplatte 2 in der gleichen Fbene liegt. Die Metallplatte kann beispielsweise durch eine isolierende Vergußmasse 8 in ihrer L.agc festgelegt sein.

Den zweiten Kondensatorbelag bildet die Oberfläche 1 der Fahrbahndecke selbst, wobei 'lic für die Messung notwendige Leitfähigkeit der Obei fläche z. H. durch Aufbringen eines dünnen Graphitlilmcs erzielt wird.

In der Fahrbahndecke sind metallische Stützen 6 und 7. vorzugsweise Schrauben aus Fdelstahl, vorgesehen, tue so auf einer festen Unterlage 9 hefesti.. sind, daß sie gerade so weit aus dei Fahrbahndcc.-.-. hcrausraüen. daß die Vorrichtung nach Abb. I m: auf den oberen Hiidflächeii der Stützen 6 und 7 ruh; I'm eine statisch bestimmte Auflage zu erzielen. siiu^! drei Stützen vorgesehen.

Für die Messung müssen die Stützen 6 und 7 leitend mit der Fahrbahndecke verbunden sein, da die Stromzuführung zur leitenden Oberfläche der l'ihrbahndecke über den Metallteil 3 und die Stützen r> und 7 erfolgt. Diese leitende Verbindung wird zweckmäßigerweise beim Aufbringen des Graphitfilmes erreicht.

Das VerschleiLWoliunen ergib' sich aus der Meßfläehe ;md der Kapazitätsänderung gegenüber der Messung vor einer Beanspruchung des Meßobjekles aiii Abrieb.

Der im Verhältnis zum \'ersci,ie^;ß der Fahrbahndecke sein gerinne Verschleiß der Stützen 6 und 7 kann dadurch berücksichtigt werden, daß die Fänge der Stützen mittels einer Mikrometerschraube vor ihrer l.enut/unü in der Fahrbahndecke und unmittelbar vor der Messung festgestellt wird. Man kam auch die in die Fahrbahndecke eingesetzten Stütze 1 entfernen und tür den Meßvorgang durch exakt be messene Metallschrauben ersetzen.

Die beim Meßvorgang festgestellten kleine.; .-. pa/itätsänderungen können in an sich bekaiMVic. Weise durch Bestimmung einer Frequcn/v e·mJiU bun·: ermittelt werden. Hierzu wird der Mei.U:o:ulc"-sator.A/ . iitsprechend A b b. 3 als ireijS'.-n/iu ■ ■:·· inendes F.: ment in einem astabilen Multivibrator 1·.. nut/1. Zur Gewinnung von Rcchteckimpiilser. ¹^n! dem Multivibrator eine impuKfoimersiul'e naci.ic schaltet, so daß die Frequenz entweder duieh ei;. elektronisches Zählwerk bestimmt oder aber d·.:-l'u Gleichrichten und Messen des mittleren Strome- uv einem Milliamperemeter bestimmt werden kann, wi·.· es die schematische Darstellung in λ b h. .1 ;indeu tet.

Von Finfluß auf den Meßvorgang und mithin ,'-il die Genauigkeit der Messung ist die An».eseuhc '. von Wasser und Wasserdampf bedingt duich o; ■ hohe Dielektrizitätskonstante des Wasser¹· Di;:-.-.-'' unerwünschte Finfluß läl.U sich ausreichend dadiuci ausschalten, tlaß einerseits nur im möglichst troci.-.¹-iien Zustand gemessen wird und andererseits d.·. >'e!allplatle 2 mit einer diinnen L:poxvdhar/schii.!ii einer hohen Dielektrizitätskonstanten über/ ige" wird. Diese Schicht verhindert au':h eiiieri galvanischen Kontakt der beiden Kondensatoi flächen.

F.s hat si.h auch gezeigt, daß eine /u geringe I ei; Fähigkeit der Oberlläche des Meßobjektes von F·"-fluß auf die Genauigkeit der Messung ist. Diese g». rillgc I.cilliilligku'it würde einen dem Meßkoudens.i torA/ vorgeschalteten ohmschen Widerstand dar-.i.; len. Fs ist ilarauf zu aihlen. dal.', dieser Widerstand gegenüber dem WedisclsiromwideiMand des NF.'ßkondensators vei nachlässigbar klein ist. Deshalb empfiehlt es sich, vor jeder Messung die 1 eillähigkeii des Graphitfihnes /u übeipiüfen.

Hier/11 I HhUt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Meßanordnung /ar Bestimmung ties Verschlcißvolumens von Fahrbahndecken. gek e π η ζ e i c h η e t d u r c h eine kapazitiv e Meßanordnung mit folgenden Merkmaien:

a) eine Kondensatoielektrode ist durch einen vor der Messung auf dk Fahrbahndecke aufgebrachten leitfähiüen Film i>ehilder.

b) als Gegenelektrode dient eine Metallplatte, die innerhalb eines kappenlörmigcn Metallteiles IV't angeordnet ist. welche- beim Meßvoruang aiii raunifesten Flächen ruht, die als Auflagen für die untere Randfläche ties Meiallteiles an tier Fahrbahndecke vorgi-ieliLü sind

2. Anordnung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, dall die raumiestcn Aullageflächcii (4 und 5) um den Indiiächen dreier Metall-Siül/en (6.7) gebildet vserdt . die in Veriiel'unfen tier Fahibahndecke (I) eingeheizt uul.

^ Anordnung nach den An^piuehen I und 2. dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche de·· MeBobjckies (I) ein dünner Graphitfiim aufgetragen ist.

4. Anordnung nach den Ansprüchen I und 2. dadurch gekennzeichnet daß 'ie Metallstütze!! (6.7) Sehrauben aus flde'stahl sind, welche gerade so weil aus der Fahrbahndei '.e herausrauen. daß beim Meßvorgang die untere Rantllläche (3i,·) des Metallleiles (3) mit der Metallplatte (2) nur auf ihren F.ndfiächen (4.5) ruht.

ν Anordnung nach Anspruch 3 und t. dadurch gekennzeichnet, daß tier auf die Oberfläche der Fahrbahndecke (1) aufgebrachte Graphitfiim auch eine leitende Verbindung zu den Melallslüt-/cn (6. 7) schallt.

(i. Anordnung nach den .Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Geuenclektrode (2) eine dünne Isolierschicht beispielsweise aus F'poxytlharzen einer hohen Dielektrizitätskon-■tanten trägt.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bisfi, dadurch gekennzeichnet, tlaß die kapazkütsmcßschaliung zur Bestimmung tier Kapazität tier Meßanordnun» als astabiler Muitivihator ausgebildet ist. als dessen frequi-nz.bestinimender Kondensator die Meßanordnung vornesehen ist.

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