DE202017100560U1

DE202017100560U1 - Einrichtung zum Erfassen von Veränderungen des räumlichen Abstandes zwischen zwei stationär verankerten Messpunkten

Info

Publication number: DE202017100560U1
Application number: DE202017100560.7U
Authority: DE
Original assignee: Aartesys AG
Current assignee: Aartesys AG
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2018-05-03
Anticipated expiration: 2027-02-03

Abstract

Einrichtung zum Erfassen einer Veränderung, insbesondere Vergrößerung, des räumlichen Abstandes zwischen zwei stationär verankerten Messpunkten, enthaltend
- zwei im Abstand voneinander verankerte, die beiden Messpunkte bildende Halterungen und
- eine an den Halterungen befestigte Messvorrichtung (1), die eine translatorische Veränderung des Abstandes zwischen den beiden Halterungen erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) so gestaltet ist, dass von ihr eine translatorische Abstandsveränderung zwischen den Messpunkten in eine Kipp- bzw. Schwenkbewegung transformierbar ist, und dass die Messvorrichtung (1) einen bei ihrer Montage in einer vorgegebenen Einbaulage montierbaren Sensor (9) aufweist, der bei einer Veränderung des Abstandes zwischen den beiden Messpunkten und damit bei einer Abweichung des Sensors (9) von der vorgegebenen Einbaulage anspricht und diese Abweichung erfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erfassen von Veränderungen des räumlichen Abstandes zwischen zwei stationär verankerten Messpunkten, enthaltend

- zwei im Abstand voneinander stationär verankerte Halterungen und
- eine an den Halterungen befestigte Messvorrichtung, die translatorische Veränderungen des Abstandes zwischen den beiden Messpunkten bzw. Halterungen erfasst.

Eine solche Einrichtung kann z.B. eingesetzt werden, um Risse in Bauwerken, z.B. einer Stützmauer, einer Brücke oder dergleichen, oder einer Felsspalte (Felsrisse) permanent zu überwachen und im Fall einer Abstandsveränderung, insbesondere Abstandsvergrößerung, des Risses bzw. Spaltes einen Alarm auslösen.
Bestehende Systeme, bei denen es sich in Abhängigkeit von dem jeweiligen Einsatzgebiet um sogenannte Extensometer, Dehnungssensoren, Fissurometer, Crackmeter, Rissmonitore, Spaltenmonitore usw. handelt, beruhen auf dem Prinzip der Längenmessung mittels eines beispielsweise zwischen den beiden stationär verankerten Messpunkten verankerten Längenmessgerätes.
Nachteile bekannter mechanischer oder elektrischer Systeme:

Mechanische Systeme:
- - regelmäßige Ablesung notwendig → nicht permanent überwacht
Elektrische Systeme:
- - ständige Zuführung von elektrischer Energie, notwendig für die Messung und Auswertung des Messaufnehmers → externe Stromversorgung mit Batterie, Solarpanel oder anderweitiger Stromversorgung
- - Messaufnehmer und Auswerte-Einheit sind zwei verschiedene Komponenten, welche zudem örtlich voneinander getrennt montiert sind → Kabelverbindung notwendig, welche anfällig ist und daher auch geschützt werden muss

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruch 1 so zu gestalten bzw. zu konzipieren, dass beim Messbeginn, d.h. bereits bei geringsten Veränderungen, insbesondere Vergrößerungen des Abstandes, die Auflösung möglichst groß ist, um kleinste Abstandsveränderungen trotz eines großen Messbereichs zu erfassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung so gestaltet ist, dass von ihr eine gradlinige bzw. translatorische Abstandsveränderung, insbesondere Abstandsvergrößerung, zwischen den Messpunkten in eine Kipp- bzw. Schwenkbewegung transformierbar ist, und dass die Messvorrichtung einen bei ihrer Montage in einer vorgegebenen Einbaulage montierbaren Sensor, vorzugsweise Geosensor, aufweist, der bei einer Veränderung, insbesondere Vergrößerung des Abstandes zwischen den beiden Messpunkten, und damit bei einer Abweichung des Sensors von der vorgegebnen Einbaulage anspricht und diese Abweichung misst, und die erfassten Daten vorzugsweise an eine zentrale Überwachungseinheit weiterleitet.
Eine derartige Einrichtung hat beim Messbeginn eine große Auflösung, so dass kleinste Abstandsveränderungen im Sub-mm-Bereich trotz eines großen Messbereichs erkannt bzw. erfasst werden können. Anhand der vorgegebenen Einbaulage des Sensors und der Abweichung des Sensors von der vorgegebenen Einbaulage infolge der Kippbewegung kann der Wert der gradlinigen Bewegung bestimmt werden.
Die erfindungsgemäß verwendete Mechanik enthält folgende Vorteile:

- Riss- bzw. Spaltenmessung im Sub-Millimeter-Bereich;
- einfache Installation, da nur zwei Messstellen;
- flexible Installation, da der Abstand zwischen den Messstellen an die örtlichen bzw. räumlichen Gegebenheiten angepasst werden kann;
- es ist keine Verkabelung notwendig und auch keine Energieeinspeisung;
- wartungsfrei, und zwar kombiniert mit
- einem hochauflösenden g-Sensor mit großer Funkreichweite und
- einer mindestens 10 Jahre Batterie-Autonomie

Felsstürze oder Steinschlag sind in der Regel momentane, sich schnell abwickelnde Ereignisse, die sich aber auch durch Veränderungen in der Felsstruktur, insbesondere Felsrisse, ankündigen können.
Es besteht ein Bedürfnis und damit die Aufgabe, derartige Veränderungen von Felsstrukturen bzw. Felsrissen, aber ach Bauwerkrissen, zu überwachen, um sich soweit wie möglich auf das Ereignis eines Felssturzes bzw. Steinschlags oder einer Bauwerkschädigung vorbereiten zu können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung gemäß Schutzanspruch 1.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung für die Felsspalt-/Felsrissüberwachung ist vorgesehen, dass die Messvorrichtung eine erste Stange, die an einem Felsanker schwenkbar gelagert ist, und eine zweite Stange aufweist, die an einem zweiten Felsanker schwenkbar gelagert ist, und dass die beiden Stangen mittels eines gemeinsamen Gelenkes relativ zueinander verschwenkbar sind, wobei der Sensor an einer der beiden Stangen angebracht ist.
In den Sensor ist vorzugsweise ein Sender zur Abgabe eines Alarmsignals an eine Überwachungseinheit bei Erfassen einer Abweichung des Sensors von der vorgegebenen Einbaulage integriert.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in Unteransprüchen behandelt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung für eine Felsspalt- oder Felsriss-Überwachungseinrichtung näher beschrieben.

1 zeigt in schematisierter Darstellung eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Einrichtung;
2 zeigt in etwas vergrößerter Darstellung eine Draufsicht auf die Einrichtung gemäß 1;
3 zeigt in vergrößerter Darstellung eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäß verwendeten Gelenkeinheiten;
4 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäß verwendeten Gelenkeinheiten in Form einer Scharnierplatte;
5 zeigt ausschnittsweise den Einsatz der in 4 dargestellten Scharnierplatte

In einer nur andeutungsweise dargestellten Felsstruktur A mit einem Felsriss B ist zu beiden Seiten des Felsrisses B als Messpunkt je ein Felsanker 4 in der Felsstruktur A verankert. Jeder Felsanker 4 ist vorzugsweise zumindest in seinem oberen Bereich mit einem Außengewinde versehen.
An jedem dieser Felsanker 4 ist mittels der Gelenke a und b eine Gewindestange 2 bzw. 3 angelenkt. Die Gewindestangen sind im Bereich des Gelenkes c gelenkig miteinander verbunden. Die eine Gewindestange 3 trägt an ihrem Ende einen Adapter 7 für einen Sensor, vorzugsweise Geosensor, der bei einer Veränderung, insbesondere Vergrößerung des Abstandes, zwischen den beiden durch die Felsanker 4 gebildeten Messpunkten und damit bei einer Abweichung des Sensors von der bei der Montage vorgegebenen Einbaulage anspricht und diese Abweichung misst und die erfassten Daten vorzugsweise an eine zentrale Überwachungseinheit weiterleitet.
Die einzelnen Gelenke a, b und c enthalten gemäß 3 jeweils zwei Gelenkblöcke 5, die, gesichert durch Seegerringe 5.2 auf einer gemeinsamen Achse 5.1 gelagert sind.
Gemäß 3 ist auf jedem Felsanker 4 ein Gelenkblock 5 gesichert durch Muttern 6 befestigt. Auf jeder Gewindestange 2 bzw. 3 ist zur Bildung der Gelenke a und b ein weiterer Gelenkblock 5, gesichert durch Muttern 6, befestigt.
Bei dem die beiden Gewindestangen 2 und 3 gelenkig miteinander verbindenden Gelenk c ist jeweils ein Gelenkblock 5 an den beiden Gewindestangen 2 und 3, gesichert durch Muttern 6, befestigt, siehe die Draufsicht gemäß 2.
Die 4 und 5 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform eines Gelenkes, bestehend aus einer Scharnierplatte 8 mit der zwei Scharnierplattenabschnitten 8.1 und 8.2, die durch einen Biegeabschnitt 8.3 miteinander verbunden sind. Jeder Scharnierplattenabschnitt 8.1 und 8.2 ist mit einer Bohrung 8.11 bzw. 8.21 versehen. Die Scharnierplatte 8 ist gemäß 5 einerseits an dem Felsanker 4 und andererseits an der Gewindestange 2, gesichert durch Muttern 6, befestigt.
An dem Ende der Gewindestange 3 ist ein Adapter 7 für einen Sensor 9 angebracht. Der Sensor hat vorzugsweise eine in den Sensor integrierte Stromversorgung, z.B. Batterie. Dieser Sensor 9 wird bei der Montage der Einrichtung in eine vorgegebene Einbau- bzw. Eichlage gebracht. Eine Veränderung, insbesondere Vergrößerung des Felsrisses B, des Abstandes zwischen den Felsankern 4 führt zu einer Kipp- bzw. Schwenkbewegung der beiden Gewindestangen 2 und 3 und damit des Sensors 9 relativ zur Einbau- bzw. Eichlage. Diese Veränderung des Abstandes zwischen den Felsankern 4 wird vorzugweise per drahtloser Kommunikation mittels des in den Sensor 9 integrierten Senders an eine Überwachungseinheit durch ein entsprechendes Alarmsignal weitergeleitet.
Die anhand der Überwachung eines Felsspaltes bzw. Felsrisses beschriebene mechanische Konstruktion ist erfindungsgemäß analog auch für die Überwachung von Bauwerken verwendbar.

Claims

Einrichtung zum Erfassen einer Veränderung, insbesondere Vergrößerung, des räumlichen Abstandes zwischen zwei stationär verankerten Messpunkten, enthaltend - zwei im Abstand voneinander verankerte, die beiden Messpunkte bildende Halterungen und - eine an den Halterungen befestigte Messvorrichtung (1), die eine translatorische Veränderung des Abstandes zwischen den beiden Halterungen erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) so gestaltet ist, dass von ihr eine translatorische Abstandsveränderung zwischen den Messpunkten in eine Kipp- bzw. Schwenkbewegung transformierbar ist, und dass die Messvorrichtung (1) einen bei ihrer Montage in einer vorgegebenen Einbaulage montierbaren Sensor (9) aufweist, der bei einer Veränderung des Abstandes zwischen den beiden Messpunkten und damit bei einer Abweichung des Sensors (9) von der vorgegebenen Einbaulage anspricht und diese Abweichung erfasst.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sensor (9) ein Sender zur Abgabe eines Alarmsignals an eine Überwachungseinheit bei Erfassen einer Abweichung des Sensors von der vorgegebenen Einbaulage zugeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 zur Überwachung eines Felsspaltes oder Felsrisses gekennzeichnet durch - zwei die Halterungen bildende, in dem Fels verankerte Felsanker (4); - eine erste Gewindestange (2), die mittels eines Gelenkes (b) an dem einen Felsanker (4) schwenkbar gelagert ist, - eine zweite Gewindestange (3), die mittels eines Gelenkes (a) an dem anderen Felsanker (4) schwenkbar gelagert ist, und - eine den beiden Stangen (2; 3) zugeordnetes gemeinsames Gelenk (c), mittels welchem die beiden Stangen (2; 3) relativ zueinander verschwenkbar sind.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor mittels eines Adapters (7) an der einen Stange (2) befestigt ist.
Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch Gelenke (a, b, c), mit denen die beiden Stangen (2; 3) einerseits an den Felsankern (4) angelenkt und andererseits gelenkig miteinander verbunden sind.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Felsanker (4) zumindest in ihrem oberen Bereich ein Gewinde aufweisen, und dass die beiden Stangen (2; 3) Gewindestangen sind.
Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch an den Gewindeabschnitten der Felsanker (4) und an den Gewindestangen (2; 3) angebrachte Gelenkblöcke (5), die auf einer gemeinsamen Achse (5.1), vorzugsweise gesichert durch Seegerringe (5.2), gelagert sind.
Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch an den Gewindeabschnitten der Felsanker (4) und an den Gewindestangen (2; 3) befestigte Scharnierplatten (5), die aus zwei Scharnierplattenabschnitten (8.1 und 8.2) bestehen, die durch eine Biegestelle 8.3 gelenkig miteinander verbunden sind und jeweils eine Bohrung (8.11 bzw. 8.21) aufweisen und an den Felsankern (4) und den Gewindestangen (2; 3), gesichert durch Muttern (6), befestigt sind.
Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine spielfreie Ausführung der Gelenke.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (9) hermetisch dicht und wartungsfrei ausgeführt ist.