DE19931265A1 - Meßkörper zur Erfassung von Strömungsverhältnissen in Sohlnähe - Google Patents

Abstract

Ein Meßkörper zur Erfassung von Strömungsverhältnissen in Sohlnähe bestehend aus einer halbkugelförmigen Schale, in deren Schwerpunkt ein Gewicht angeordnet ist und die mit einer Füllmasse aus Epoxidharz, ggf. versetzt mit einem Leichtfüllstoff, in welcher das Gewicht eingeschlossen ist, ausgefüllt ist. Zum Abschluß wird eine kreisförmige Bodenscheibe in die Schale eingegossen, die an deren Umfang über eine Labyrinthdichtung mit der Schale verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßkörper zur Erfassung der Strömungsverhältnisse in Sohlnähe mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Meßkörpers.

Die FST-Halbkugelmethode (FST = Fließwasserstammtisch) wurde entwickelt, um die Strömungsverhältnisse in Sohlnähe zu erfassen (STATZNER & MÜLLER 1989).

Dabei wird folgendermaßen vorgegangen: Eine Grundplatte wird mit Hilfe von zwei Libellen waagrecht in die Gewässersohle derart eingebracht, daß die Oberkante der Platte mit der Substratoberfläche abschließt. Halbkugeln der gleichen Größe (Radius r = 3,9 cm) aber unterschiedlicher Dichte (Gewicht) werden auf die Platte gelegt und der Strömung ausgesetzt. Mit Hilfe eines "trial and error"-Versuches wird die Nummer jener Halbkugel ermittelt, die gerade noch von der Strömung verdriftet wird. Der jeweiligen Halbkugel kann nun entsprechend der Dichte bzw. des Gewichtes eine bestimmte Strömungscharakteristik zugeordnet werden.

Derartige Meßkörper bestehen üblicherweise aus einer halbkugelförmigen Schale, deren Öffnung durch eine Scheibe verschlossen ist, an welche ein Gewicht angeschraubt ist, das sich nach Verkleben der Scheibe mit der Schale in deren Innerem befindet. Mit unterschiedlichen Gewichten lassen sich auf diese Weise verschieden schwere Meßkörper herstellen. (Nach STATZNER 24 verschiedene vorgeschriebene Dichten bzw. Gewichte). Nachteilig ist bei diesen Meßkörpern die Abdichtung der um den Umfang der Halbkugel verlaufenden Klebefuge und der Öffnung für die Fixierschraube des Gewichtes. Da das Gewicht eines solchen Meßkörpers sehr genau eingehalten werden muß, können bei durch Undichtigkeit eingedrungenem Wasser bereits Meßfehler auftreten. Auch ist die Herstellung eines solchen Meßkörpers arbeitsaufwendig und diffizil hinsichtlich der Montage und dichten, dauerhaften Verklebung der einzelnen Teile, und damit relativ teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßkörper zur Erfassung der Strömungsverhältnisse in Sohlnähe zu schaffen, der nicht nur Vorteile bei seiner Herstellung bietet, sondern auch keinen späteren Veränderungen im Betrieb unterworfen ist, wie etwa Gewichtsänderungen durch eindringendes Wasser.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildung der Erfindung bzw. ein zweckmäßiges Herstellungsverfahren sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei der Erfindung wird ähnlich wie beim Stand der Technik eine zumindest näherungsweise halbkugelförmige Schale vorgesehen, jedoch wird das Gewicht nicht an der Bodenscheibe befestigt, sondern vielmehr in die Schale eingegossen, so daß es auf diese Weise in ihr fixiert und allseitig geschützt ist. Hierzu verwendet man zweckmäßigerweise ein Epoxidharz, das gegebenenfalls mit einem Leichtfüllstoff angereichert wird, um eine geringere Dichte zu erhalten. Die unterschiedlichen geforderten Gesamtgewichte der Meßkörper werden durch die unterschiedliche Zusammensetzung des Füllstoffes und des Gewichtes erhalten. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist die Schafe noch mit einer Bodenscheibe verschlossen, die am Schluß ebenfalls gegossen werden kann. Man kann aber gewünschtenfalls auch die Schale ganz um das Gewicht vollgießen und auf diese Weise die Bodenscheibe einsparen. Durch das vollständige Ausfüllen der Schale entsteht in dieser kein Hohlraum, der gegen Eindringen des Wassers abgedichtet werden müßte. Ferner besteht keine Gefahr, daß sich irgendwelche Teile im Inneren des Meßkörpers lockern. Wenn man ferner die Schalen durchscheinend macht und die Füllmasse einfärbt, wird eine Einfärbung der Schalen selbst überflüssig und durch größere Stückzahlen der Schalen läßt sich ihre Herstellung preiswerter gestalten.

Die Anordnung des Gewichts im Schwerpunkt des Meßkörpers ergibt den Vorteil eines gleichmäßigeren Kraftangriffs der strömenden Flüssigkeit, so daß keine unerwünschten Dreh- oder Kippmomente entstehen, welche ungünstig für die erwünschte exakte reproduzierbare Auflösung der Verschiebung auf der Platte wären.

Die Erfindung sei nun anhand eines in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigen die Fig. 1 die genauen Abmaße des Meßkörpers, die Fig. 2 bis 5 einzelne Phasen der Herstellung des erfindungsgemäßen Meßkörpers, und Fig. 6 den Meßkörper im Einsatz.

In Fig. 2 erkennt man eine halbkugelförmige Schale 1, die an ihrem Innenrand mit einer umlaufenden Ausnehmung 6 versehen ist, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel rechteckig ausgebildet ist, jedoch auch irgendeine andere Kontur haben kann, um eine eingesetzte oder eingegossene Bodenscheibe fest mit der Schale zu verbinden und einen Halter 3. Fig. 3 zeigt zusätzlich ein Gewicht 4, vorzugsweise ein Bleigewicht, welches an einem Halter 3 in den Hohlraum der Schale 1 befestigt ist. Unter Beibehaltung dieser Position wird die Schale 1 mit einem Epoxidharz 5, das ggf. mit einem Leichtfüllstoff versetzt ist, ausgegossen, wie Fig. 4 veranschaulicht. Anschließend wird die Schale 1 mit einer Bodenscheibe 2 verschlossen, deren Umfangsprofil 7 komplementär zum Profil der Ausnehmung 6 ist, so daß die Bodenscheibe 2 am Innenumfang der Schale 1 abdichtet, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist.

Fig. 6 zeigt den Meßkörper auf einer Platte 9, die beispielsweise in eine Flußsohle eingebracht worden ist, dessen Strömungscharakteristik erfaßt werden soll. Die Strömung, welche durch die Pfeile 10 angedeutet ist, sucht den Meßkörper auf der Platte 9 zu verschieben, und solange das Gesamtgewicht des Meßkörpers schwer genug ist, so daß die Strömung die Reibung des Meßkörpers auf der Platte 9 noch nicht überwinden kann, bleibt der Körper liegen. Dann werden der Reihe nach immer leichtere Meßkörper auf die Platte 9 gesetzt, bis es der Strömung 10 gelingt, den Meßkörper zu verdriften. Der Dichte bzw. dem Gewicht des Meßkörpers lassen sich dann bestimmte Strömungsverhältnisse in der Nähe der Sohle zuordnen.

Claims (12)

1. Meßkörper zur Erfassung der Strömungsverhältnisse in Sohlnähe mit einer halbkugelförmigen Schale (1), die durch eine Bodenscheibe (2) verschlossen ist und in ihrem Inneren ein Gewicht (4) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (1) mit einer Füllmasse (5) ausgefüllt ist, von der das Gewicht (4) umschlossen ist.

2. Meßkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmasse (5) aus einem Epoxidharz besteht.

3. Meßkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmasse (5) aus einem Epoxidharz mit einem Leichtfüllstoff besteht.

4. Meßkörper nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (1) und die Bodenscheibe (2) durchscheinend und die Füllmasse (5) eingefärbt sind.

5. Meßkörper nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (1) und die Bodenscheibe (2) eingefärbt sind.

6. Meßkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht (4) im Schwerpunkt des Meßkörpers angeordnet ist.

7. Meßkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenscheibe (2) über einen umlaufenden Einschnappverschluß (6, 7) mit der Schale (1) verriegelbar ist.

8. Meßkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenscheibe (2) mit der Schale (1) vergossen wird.

9. Meßkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenscheibe (2) mit der Schale (1) verklebt wird.

10. Verfahren zur Herstellung eines Meßkörpers nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

• - daß aus Kunststoffmaterial eine halbkugelförmige Schale hergestellt wird,
• - daß diese Schale mit ihrer Öffnung nach oben positioniert wird,
• - daß im Schwerpunkt der Schale ein Gewicht angeordnet und gehaltert wird
• - daß die Schale mit einem Kunstharz ggf mit Leichtfüllstoff unter Umschließung des Gewichts ausgegossen wird,
• - und daß die Schale mit einer Bodenscheibe verschlossen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale und die Bodenscheibe aus einem durchsichtigen oder durchscheinendem Kunststoffmaterial hergestellt wird und daß das Kunstharz vor dem Eingießen eingefärbt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale und die Bodenscheibe eingefärbt werden.