DE4416638C1 - Gerät zur Bestimmung der Flüssigkeitsaufnahme von Prüfkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Bestimmung der Flüssig­ keitsaufnahme von Prüfkörpern, wobei der Begriff "Prüf­ körper" hinsichtlich seines Werkstoffs keinen Beschränkungen unterliegt. Typische Anwendungsbereiche sind Baustoffe (Baustoffoberflächen), Filter oder dergleichen.

Ein solches Gerät ist als "Karsten′sches Prüfrohr" bekannt.

Das Prüfrohr wird mit einem elastischen Kleber an den Prüf­ körper (die Prüffläche) geklebt. Entsprechend ist der Kleb­ stoff einer Kraft- und Momentenbelastung durch das Prüfrohr ausgesetzt, wobei das auf die Klebefläche wirkende Kipp­ moment im gefüllten Zustand des Prüfrohrs am größten ist.

Die bekannte Meßmethode ist in erheblichem Maße fehlerbe­ haftet, insbesondere wenn stark unterschiedlich saugende Flächen geprüft werden müssen, weil die Wirkung des Klebers häufig keine absolute Dichtigkeit sicherstellt. Ein weiterer Nachteil ist die relativ kleine Füllmenge, die bei stark saugenden Prüfkörpern häufig nicht ausreicht. Besonders kritisch ist es, daß die Saugfähigkeit am Anfang (beim Füllen des Prüfrohrs) nicht exakt ermittelt werden kann.

Aus der DE-OS 23 32 488 ist ein Gerät zur Bestimmung der Durchlässigkeit einer Schicht, insbesondere einer Bodenschicht, bekannt, die eine zentral angeordnete, ein Meßmedium aufnehmende Meßkammer umfaßt, die von einer ringförmigen Kammer umgeben ist, welche ein Medium enthält, dessen Druck größer oder gleich dem Höchstdruck des Meßmediums in der Meßkammer ist. Außerdem sind Mittel zum Zuführen des Meßmediums zur zentralen Kammer und Mittel zum Zuführen des zum Ausgleich benötigten Mediums zur ringförmigen Kammer vorgesehen. Soll die Durchlässigkeit einer Schicht ermittelt werden so wird zunächst der Rand der Meßkammer auf die Oberfläche der zu messenden Schicht gelegt. Danach wird Druck auf das Gerät ausgeübt. Anschließend wird beispielsweise Luft in eine in der ringförmigen Kammer angeordnete Blase geführt, so daß sich diese vollständig an die Oberfläche der zu messenden Schicht anlegt. Die Berührungsfläche zwischen der Blase und der Schicht kann mit einem Schmierfett belegt werden, um die Poren der Schicht an der Oberfläche zu schließen. Sobald der Druck in der Blase einen vorbestimmten Wert erreicht hat wird die zentrale Meßkammer über eine Rohrleitung aus einem Meßgefäß mit einem Meßmedium beschickt.

Die Erfindung hat entsprechend zum Ziel, ein Gerät zur Bestimmung der Flüssigkeitsaufnahme von Prüfkörpern anzu­ bieten, das leicht bedienbar ist, unabhängig von der Art der zu prüfenden Körper eingesetzt werden kann und eine hohe Meßgenauigkeit erlaubt.

Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß das Prinzip eines "Meßrohrs" zwar beibehalten werden kann, die­ ses jedoch in bezug auf die vorgenannte Aufgabe entsprechend adaptiert werden muß.

Dies gilt insbesondere für die Art und Weise der Befestigung am Prüfkörper, für die Art und Weise, wie die Prüfflüssig­ keit gegen die zu prüfende Oberfläche ansteht und die Art und Weise der Messung verbrauchter Flüssigkeit.

In ihrer allgemeinsten Ausführungsform umfaßt die Erfindung ein Gerät zur Bestimmung der Flüssigkeitsaufnahme von Prüf­ körpern mit folgenden Merkmalen:

• 1. einem Behältnis zur Aufnahme einer Flüssigkeit,
• 2. einem, vom - bei betriebsgerechter Anordnung des Gerätes im Schwerefeld - unteren Ende des Behältnisses wegführenden Kanal, der
• 3. in einer sickenartigen Vertiefung im Bereich einer Ober­ fläche des Gerätes ausläuft, die unterhalb des Behält­ nisses angeordnet ist,
• 4. einer, die Vertiefung umfangsseitig begrenzenden, über die Oberfläche vorstehenden Dichtung, sowie
• 5. einem Ventil entlang des Kanals zum Öffnen und Schließen des Führungsweges vom Behältnis zur Vertiefung.

Das Behältnis, welches nach einer Ausführungsform ein Meß­ rohr sein kann, welches vorzugsweise eine Skala zur Bestimmung des Inhaltes aufweist, kann mit dem Karsten′schen Rohr verglichen werden.

Gemäß dem zweiten Merkmal ist vorgesehen, daß vom unteren Ende des Behältnisses ein Kanal wegführt, der die Prüfflüssigkeit gemäß dem 3. Merkmal in eine sickenartige Vertiefung im Bereich einer Oberfläche des Gerätes führt. Um den Flüssig­ keitsverlauf einfach und sicher zu gestalten, bietet es sich an, die sickenartige Vertiefung unterhalb des Auslaufendes des Behältnisses anzuordnen, so daß die Flüssigkeit auch ohne weitere Hilfsmittel ausfließen kann. Eine Entlüftungs­ einrichtung in diesem Bereich ist von Vorteil, um eine voll­ ständige Füllung der Vertiefung mit Flüssigkeit zu erreichen.

Der sickenartigen Vertiefung kommt ebenfalls eine wesent­ liche Bedeutung zu.

Im Bereich der Vertiefung wird so unmittelbar eine Art "Flüssigkeitsraum" oder "Prüfkammer" ausgebildet, die der Aufnahme der Prüfflüssigkeit dient, die entsprechend unter einem geringen statischen Druck gegen die Prüffläche anliegt.

Damit diese nicht seitlich aus dem Anschlußbereich des Gerätes zur Wand auslaufen kann, ist gemäß dem 4. Merkmal vorgesehen, daß die Vertiefung umfangsseitig mit Hilfe einer Dichtung begrenzt wird. Diese Dichtung sorgt nicht nur dafür, daß keine Flüssigkeit aus der Vertiefung auslaufen kann; sie dient gleichzeitig dafür, eine exakte Ausrichtung des Gerätes am Prüfkörper sicherzustellen und eine Prüf­ fläche zu definieren, die für die Bestimmung der Flüssig­ keitsaufnahme zusammen mit der absorbierten Flüssigkeit eine wesentliche Größe zur Bestimmung der Flüssigkeitsaufnahme darstellt.

Das weitere Merkmal 5 sorgt dafür, daß nicht ständig eine Flüssigkeitssäule ansteht. Dies wäre schon deshalb nach­ teilig, weil beim Abnehmen des Gerätes (Rest)Flüssigkeit auslaufen würde. Das erfindungsgemäß vorgesehene Ventil sorgt nun dafür, daß der Kanalquerschnitt verschlossen oder geöffnet werden kann. Weitere Einrichtungen braucht das Gerät nicht aufzuweisen. Es ist damit einfach aufgebaut und leicht in unter­ schiedlichen Positionen zu benutzen.

In der Praxis wird man das Gerät also zunächst gegen die zu prüfende Oberfläche anlegen, und zwar so, daß der umlaufende Dichtungsring, beispielsweise eine selbstklebende Dicht­ schnur, allseits flächig mit der Prüfoberfläche verbunden ist. Danach wird man Flüssigkeit in das Behältnis (das Meßrohr) einfüllen, wobei sich die eingefüllte Flüssigkeits­ menge sofort ablesen läßt, sofern ein skaliertes Meßrohr eingesetzt wird.

Anschließend wird das Ventil geöffnet, so daß die Flüssig­ keit durch den Kanal in die Vertiefung einströmt. Nach Füllen der Vertiefung kommt es zunächst zu einer abrupten Unterbrechung des Flüssigkeitsstromes, entsprechend dem Volumen der Vertiefung, gegebenenfalls zuzüglich eines (Teil)Volumens des Auslaufkanals, je nachdem, wo das Ventil angeordnet ist.

Da die Flüssigkeit in sehr kurzer Zeit aus dem Meßrohr über den Kanal in die Vertiefung strömt und die so in die Ver­ tiefung geführte Flüssigkeitsmenge unmittelbar danach an dem skalierten Meßrohr abgelesen werden kann, werden etwaige Meßfehler (durch eine spontane Flüssigkeitsaufnahme der Prüfoberfläche) auf ein Minimum reduziert.

Das Ventil kann auf unterschiedliche Art und Weise ausge­ bildet sein. Im einfachsten Fall wird es aus einem Schieber bestehen, der den Kanalquerschnitt schließt oder öffnet, gegebenenfalls auch nur teilweise schließt oder öffnet.

Zahlreiche weitere Ausführungsformen für derartige Ventile stehen dem Fachmann zur Verfügung. Es können ohne weiteres auch elektronisch gesteuerte oder geregelte Ventile ver­ wendet werden.

Nach einer Ausführungsform ist das Ventil im Übergangsbe­ reich zwischen dem Kanal und der Vertiefung angeordnet, wo­ durch der Zeitraum, in dem die Flüssigkeit in die Vertiefung eindringt und diese ausfüllt, zusätzlich verkürzt werden kann. In diesem Fall kann das Ventil auch aus einem ein­ fachen Stößel bestehen, der von außen betätigbar ist und nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles auch noch beschrieben wird.

Für die Dichtung bieten sich, je nach Prüfkörper und Anwendungsbereich, unterschiedliche Systeme an. Auf jeden Fall ist eine vollständige Dichtigkeit um die Vertiefung herum sicherzustellen, damit keine Flüssigkeit austritt. Als geeignet hat sich eine selbstklebende Dichtschnur heraus­ gestellt, die zum Beispiel in eine ringförmige Nut auf der Oberfläche des Gerätes eingelegt und anschließend gegen die Prüffläche gedrückt wird, wo sie dann festklebt.

Ebenso können aber auch alle anderen Arten von Dichtungen, Lippen oder dergleichen Anwendung finden.

Grundsätzlich würde es auch ausreichen, das Gerät über die selbstklebende Dichtschnur an dem Prüfkörper zu befestigen. In diesem Fall würde aber ein Kippmoment auf der Dicht­ schnur lasten, mit der Folge, daß sich die Dichtung von der Oberfläche lösen könnte.

Bevorzugterweise wird das Gerät deshalb auf einem ent­ sprechenden Gerüst, beispielsweise einem Stativ, aufge­ stellt. Ebenso ist es möglich, es aufzuhängen, beispiels­ weise unmittelbar am Prüfkörper, zum Beispiel einer zu prüfenden Wandfläche. In jedem Fall ist es vorteilhaft, das Gerät so auszutarieren, daß die umlaufende Dichtung voll­ flächig auf der Oberfläche des Prüfkörpers aufliegt und in diesem Bereich ausschließlich normale Kräfte, also Kräfte senkrecht zur Prüffläche, vorhanden sind und keine Dreh- oder Kippmomente auf die Dichtung wirken.

Eine Weiterbildung des Gerätes ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil mit einem Zeitmesser gekoppelt ist, der die Öffnungszeit des Ventils festhält. Auf diese Weise wird eine zeitabhängige Infiltration der Flüssigkeit über eine defi­ nierte Prüffläche (innerhalb des von der Dichtung begrenzten Bereiches) ermittelt.

Eine Entlüftungsbohrung im Bereich des Kanals oder der Ver­ tiefung sorgt dafür, daß beide vollständig gefüllt werden können.

Das Meßgerät ist einfach aufgebaut und erlaubt gleichwohl eine sehr präzise und reproduzierbare Messung der insbeson­ dere kapillaren Flüssigkeitsaufnahme an Prüfkörpern (Prüf­ flächen).

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merk­ malen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungs­ unterlagen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles näher beschrieben.

Dabei zeigt die einzige Figur in schematisierter Darstellung eine Seitenansicht eines an einer Prüffläche anliegenden Gerätes, teilweise geschnitten.

Das Gerät trägt insgesamt das Bezugszeichen 10 und besteht aus einem Körper 12, in den von oben ein skaliertes Meßrohr 14 hineinragt.

An das untere Ende 14e des Meßrohrs 14 schließt sich ein Kanal 16 an, der zunächst einen vertikalen Abschnitt 16v und anschließend einen mit Neigung nach unten versehenen Ab­ schnitt 16s besitzt, der in eine sickenartige Vertiefung 18 im Bereich einer Oberfläche 20 des Gerätes endet.

Wie die Figur erkennen läßt, verläuft um die Vertiefung 18 im Bereich der Oberfläche 20 eine ringförmige Nut 22, in der eine selbstklebende Dichtung 24 einliegt, die teilweise über die Oberfläche 20 vorsteht. Das Gerät 10, das beispielsweise auf einem Stativ (nicht dargestellt) angeordnet ist, wird gegen eine Prüffläche 26 eines Prüfkörpers geführt und gegen die Prüffläche 26 gedrückt, bis die Dichtung 24 fest mit der Prüffläche 26 verklebt ist.

Ein Stößel 28 ist durch eine horizontale Bohrung 30 im Gerät 10 geführt und verläuft mit seinem in der Figur rechten End­ abschnitt durch den unteren Abschnitt des Kanals 16 bis in den Bereich der Vertiefung 18, wo er mit einem umlaufenden Flansch 32 ausgebildet ist, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Kanals 16, so daß der Stößel 28 in der zurückgezogenen Position mit dem Flansch 32 dichtend gegenüber einer Randfläche 18r um den Auslaufbereich des Kanals 16 in der Vertiefung 18 dichtend anliegt.

Zur Betätigung ist der Stößel 28 auf dem in der Figur linken Ende aus dem Gerät 10 herausgeführt und weist einen Betätigungsarm 28b auf.

Zur Messung der Flüssigkeitsaufnahme der Prüffläche 26 wird das Meßrohr 14 mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, gefüllt. Das Wasser strömt durch den Kanal 16 bis vor den Flansch 32. Danach wird die eingefüllte Flüssigkeitsmenge über die Skala 14s des Meßrohrs 14 abgelesen.

Im nächsten Schritt wird der Stößel 28 über den Betätigungs­ knopf 29b nach vorne gedrückt, so daß sich der Flansch 32 von der Anlagefläche 18r löst und die Flüssigkeit in die Vertiefung 18 eindringt und gegen die Prüffläche 26 geführt wird.

Die in die Vertiefung 18 eindringende Flüssigkeitsmenge ist einerseits mathematisch ermittelbar (Volumen der Vertiefung 18 abzüglich des durch den Flansch 32 beziehungsweise den Stößel 28 in Anspruch genommenen Raumes). Ebenso ist es aber auch möglich, unmittelbar nach dem Einfließen der Flüssig­ keit in die Vertiefung 18 einen neuen Meßwert an der Skala 14s des Meßrohres 14 abzulesen.

Anschließend wird die Flüssigkeit unter dem statischen Druck in die (poröse) Prüffläche 26 eindringen und nach bestimmten Zeitintervallen kann die in die Prüffläche 26 infiltrierte Flüssigkeitsmenge an der Skala 14s des Meßrohrs 14 abgelesen werden. Auf diese Weise kann eine zeitabhängige Messung der Flüssigkeitsaufnahme des Prüfkörpers erfolgen.

Ist die Messung beendet, wird das Gerät vom Prüfkörper wieder abgenommen, indem das Gerät 10 von der Prüffläche 26 abgezogen wird, bis sich die Dichtung 24 von der Prüffläche 26 löst.

Claims (10)

1. Gerät zur Bestimmung der Flüssigkeitsaufnahme von Prüfkörpern mit folgenden Merkmalen:

• 1.1 einem Behältnis (14) zur Aufnahme einer Flüssigkeit,
• 1.2 einem, vom - bei betriebsgerechter Anordnung des Gerätes (10) im Schwerefeld - unteren Ende (14e) des Behältnisses (14) wegführenden Kanal (16), der
• 1.3 in einer sickenartigen Vertiefung (18) im Bereich einer Oberfläche (20) des Gerätes (10) ausläuft, die unterhalb des Behältnisses (14) angeordnet ist,
• 1.4 einer, die Vertiefung (18) umfangsseitig begrenzenden, über die Oberfläche (20) vorstehenden Dichtung (24), sowie
• 1.5 einem Ventil (28, 32) entlang des Kanals (16) zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitsweges vom Behältnis (14) zur Vertiefung (18).

2. Gerät nach Anspruch 1, bei dem das Ventil aus einem den Kanalquerschnitt schließenden oder öffnenden Schieber besteht.

3. Gerät nach Anspruch 1, bei dem das Ventil aus einem Stößel (28) besteht, der in einer Bohrung (30) des Gerätes (10) geführt ist, mit einem Betätigungsarm (28b) über das Gerät (10) vorsteht und einen Dichtungskopf (Flansch 32) im Übergangsbereich des Kanals (16) zur Vertiefung (18) besitzt.

4. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Ventil im Übergangsbereich zwischen Kanal (16) und Vertiefung (18) angeordnet ist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Dichtung (24) aus einer selbstklebenden Dichtschnur besteht.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Behältnis (14) aus einem skalierten Meßrohr besteht.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Auf­ hänger zur Befestigung an dem zu prüfenden Körper.

8. Gerät nach Anspruch 7, bei dem der Aufhänger so aus­ tariert ist, daß die umlaufende Dichtung (24) voll­ flächig auf der Oberfläche (26) des Prüfkörpers aufliegt.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Ventil mit einem Zeitmesser gekoppelt ist, der die Öffnungszeit des Ventils festhält.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Kanal (16) und/oder die Vertiefung (18) mit einem Entlüftungsventil ausgebildet ist (sind).