DE7305407U - Messvorrichtung - Google Patents
MessvorrichtungInfo
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Description
Messvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf " 4 eine .
Vorrichtung zum Bestimmen der Änderungen einer Dimension eines räumlichen Gebildes, hervorgerufen durch Veränderungen
der Druck- oder Spannungskräfte, die auf das Gebilde einwirken, und vorzugsweise auf eine Vorrichtung zur
Gewichtsbestimmung des Inhaltes eines Schüttgut-Behälters.
Es sind schon verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um das Gewicht des Inhaltes eines solchen Behälters, z.B.
eines Silos, zu bestimmen. Eines dieser Verfahren erfordert ein Aufschneiden jedes Silofusses in einer Querebene
zu der Längsachse des Fusses, wobei eine elektrische Belastungszelle zwischen die beiden Teile jedes Fusses
eingesetzt wird. Damit die oberen Teile der Füsse nicht von den unteren Teilen der Füsse wegrutschen können, sind
Klammern vorgesehen, die der relativen seitlichen Bewegung der oberen und unteren Teile der Füsse entgegenwirken und
die zulassen, dass das volle Gewicht des Silos auf.die
Belatungszellen übertiagen wird.Wenn sich das Gewicht des
Siloinhaltes ändert, ändert sich auch der elektrische Widerstand der Belastungszellen, das Gewicht des Siloinhaltes
kann also gemessen werden. Es ist ersichtlich, dass die Belastungszellen nicht fest an den Füssen festgelegt
sind, wenn der Silo voll ist.
Ein anderes Verfahren zur Gewichtobestimmung des Inhaltes eines Silos fasst auf der Reflektier» von Ultraschallwellen
an der Oberfläche des Inhaltes. Während dieses Verfahren für Flüssigkeiten und einige feste Materialien verwendet
werden kann, genügt es den zu stellenden Anforderungen nicht, wenn das Gewicht von Materialien zu bestimmen ist, die einer
Volumenreduzierung durch Zusammendrücken unterliegen·
Das Problem bei dieser Gewichtsbestimmung zusammendrückbarer Materialien ist dadurch teilweise ausgeschaltet worden,
dass eine Gammastrahlenquelle am Boden des Silos und ein Gammastrahlen-Detektor am oberen Ende des Silos angeordnet
wurde. Die Strahlungsintensität, die den Detektor erreicht, ist eine Ir.ter-alia-Funktion der Dichte des Materials, so
dass das Gewicht des Materials.aus dieser Funktion ermittelt werden kann. Jedoch müssen strenge Sicherheitsmas s η ahme η ergriffen werden, wenn eine solche Quelle
verwendet wird und bei manchen Verfahren ist die Verwendung von Ganunitrahlen auch durch Gesetz verboten, z.B. bei der
Lebensmittelverarbeitung. ^ ..
Dem Grundgedanken nach beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit ·. einer Vorrichtung zum
Messen der Änderungen einer Dimension eines räumlichen Gebildes, hervorgerufen durch Druck-oder Spannungskräfte,
die auf das Gebilde einwirken.
De^gemäss sieht die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung
zur Bestimmung der Änderungen einer Dimension eines strukturellen Teiles vor, hervorgerufen durch Druck-
oder Spannungskräfte, die auf das Gebilde einwirken, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie
ein verlängertes Teil enthält, welches an einem Ende des Gebildes befestigt oder angrenzend daran gehalten ist
und sich in der Richtung erstreckt, in welcher die Änderung gemessen werden soll, ferner ist ein Positions-Detektpr
bekannter Art an dem räumlichen Gebilde festgehalten und angrenzend an das freie Ende des verlängerten Teiles gehalten
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wobei der Linearkoeffizient der Wärmeausdehnung des verlungerten
Teiles und des räumlichen Gebildes in der erwähnten Richtung gleich ist und die Anordnung derart
getroffen ist; dass, wenn sie benutzt wird, wenn also eine Kraft auf das räumliche Gebilde einwirkt, und sich
in der erwähnten Richtung ändert, tiberträgt der Positions-Detektor
ein Signal, welches eine Funktion der Abstandsänderung zwischen dem freien Ende des verlängerten I
Teiles und dem Positions-Detektor ist.
Der Positions-Detektor ist vorzugsweise ein linearer Differenz-Übertrager, obwohl andere geeignete Positions-Detektoren
wie, z.B. mechanische oder Konduktanz-Detektoren, verwendet werden können. . *
Dis Vorrichtung beschränkt sich nicht auf das Messen eines I
Druckes auf Silo-Füsse entsprechend dem veränderlichen
Silo-Gewichtsinhalt sie kann auch z.B. zum Messen der Druckänderungen in Brückenträgern in Abhängigkeit
von Verkehr verwendet werden, sowie auch für Druckänderungen bei Gebäuden aufgrund z.B. von Struktur schaden^,
Gemäss einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung
wird auch ein Verfahren zum Messen der Dimensionsänderungen eines räumlichen Gebildes vorgeschlagen, welches dadurch
gekennzeichnet ist, dass es Schritte umfasst, wonach der verlängerte Teil an dem räumlichen Gebilde so festgelegt
►wird, dass seine Längsachse sich in der Richtung erstreckt,
in welcher die Änderung gemessen werden soll, und dass ein Positionssensor an dem räumlichen Gebilde angrenzend
an das freie Ende des verlängerten Teiles festgelegt wird, wobei der lineare Koeffizient der Wärmeausdehnung des verlängerten
Teiles und des räumlichen Gebildes in der erwähnten Richtung gleich ist, so dass, wenn von diesem
Positionssensor ein Signal erhalten wird, sich die Abstandsfunktion
zwischen dess freien Ende des verlängerten Teiles und dem Positionsindikator ändert, hervorgerufen durch
Kräfteänderungen, die auf. das räumliche Gebilde
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in der erwähnten Richtung einwirken.
Die vorliegende Erfindung sieht ferner eine Vorrichtung vor, die das Gewicht des Inhaltes eines Schüttgut-Behälters
bestimmt, und dadurch gekennzeichnet ist, dass diese Vorrichtung einen Apparat umfasst, sowie ein bekanntes
visuelles Anzeigeelement, welches mit dem Positionsdetektor verbunden ist, so dass Inhalts-Gewlchts-Abweichungen
in dem Behälter aufgrund der Spannungs- oder Druckkräfte in dem räumlichen Gebilde des Behälters auf das
Anzeigeelement sichtbar werden durch den Positions-Indikator, wobei das Anzeigeinstrument so geeicht ist, dass das Inhaltsgewicht als eine Funktion der Kompressions-oder Spannungskräfte in dem räumlichen Gebilde sichtbar wird.
Vorrichtungen nach der Erfindung sind alle gleich gut zum Messen des Gewichtes von Feststoffen und Flüssigkeiten
in einem Behälter geeignet. Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, nämlich bei einem Silo, verwendet
eine solche Vorrichtung eine lange Stange, die den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist wie der Silofuss,
wobei ein Ende desselben am Fuss des Silos festgelegt ist. Die Stange erstreckt sich im allgemeinen parallel zu
der Längsachse des Fusses.
Ein Positionsdetektor ist an dem Silofuss befestigt, angrenzend an das freie Ende der Stange. Wenn sieh das
Gewicht des Siloinhaltes verändert, ändert sich auch der Druck in den Füssen. Dadurch wird die Länge der Silofüsse
geringfügig verändert. Die Länge der Längenänderungen übertragenden Stange wird jedoch nicht beeinflusst durch
die Druckänderung des Fusses und daher ist der relative Abstand zwischen dem freien Ende der Stange und dem
Positionsindikator veränderlich aufgrund der Druckänderungs-Funktion
und somit auch das Gewicht des Siloinhaltes. Diese Stange und der Silofuss bestehen aus dem gleichen
Material, oder wenigstens aus Materialien, die beinahe den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten in dem
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Dipl.-Ing. Heinz Lesser, Patentanwalt
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Temperaturbereich aufweisen, in welchem Messungen vorgenommen werden, so dass, wenn sich die Temperatur der
Umgebungsluft ändert, sich auch die Temperatur der Stange und des Silofusses ändern, sie dehnen sich um den gleichen
Betrag, oder ziehen sich entsprechend zusammen. Eine Isolierhülle ist vorzugsweise um die Stange und den Silofuss
vorgesehen, um Zugluft od. dgl. zu verhindern, und Regen, Schnee od. dgl. abzuhalten, so dass sich die Temperatur
der Stange nicht von der Temperatur des Silofusses unterscheidet. Weiterhin wird die Stange, oder wenigstens
ein Teil derselben, in vorzugsweise leitendem Wärmekontakt mit dem Fuss gehalten. " ·
ie Vorrichtung kann leicht montiert werden, z.B. an einem Fuss eines Silos, der schon montiert ist und verwendet wird.
Das visuelle Anzeige-Instrument wird dann geeicht, indem bekannte Gewichte in den Silo eingefüllt werden, wobei dieses
dann entsprechend auf dem Anzeige-Instrument markiert wird.
Viele solcher Silos haben Fassungsvermögen über 300 Tonnen.
Diese Silos sind im allgemeinen höher als breit.
So wird während des Beladens, wenn die Oberfläche des Inhaltes
im Silo noch uneben ist, jegliche Differenz zwischen der Kompression jedes Fusses entsprechend der Kompression in
jedem Fuss gering sein. Wenn jedoch ein solcher Behälter breiter als seine Höhe ist, oder wenn eine grössere Genauigkeit
erforderlich ist, kann eine solche Vorrichtung auch an mehr als an einem Bein vorgesehen sein. Die Druckänderungen
in jedem Bein werden dann zusammengezählt» und der Durchschnitt wird zur Inhalts-Gewihtsbestlmmung herangezogen. Bei
einem Silo mit vier gleich beabstandeten Füssen, kann eine Genauigkeit erzielt werden, wenn eine Vorrichtung jeweils
einem Paar von gegenüberliegenden Füssen zugeordnet ist.
Silos oder Schüttgut-Behälter sind im allgemeinen bei
I ·
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normalen Arbeitsbedingungen immer nur zwischen 1/4 und3/4 voll. Dies deswegen, damit der Silo niemals vollständig
leer oder entsprechend überfüllt ist._
Damit das Anzeigeinstrument der Vorrichtung noch leichter
geeicht werden kann, wird vorzugsweise ein Positionsindikator verwendet, der über einen verhältnismässi»7 grossen
Bereich ein Signal übertragen kann, welches im wesentlichen eine Linearfunktion der Abstandsänderungen zwischen dem
Positionssensor und dem freien Ende der Stange ist. Ein Linear-Differenz-Übertrager wird vorzugsweise und vorteilhafterweise
für diesen Zweck verwendet. Linear-Spar.r.ungs-Differenz-Übertrager
der Fa. Penny & Giles Ltd., Mudeford, Christchurch, England, No. PIS 1304, haben sich als
zufriedenstellend erwiesen. Dieser übertrager weist den
Vorteil auf, dass, wenn man die Dimensionen der Füsse kennt, die den Behälter stützen, das Anzeigeinstrument geeicht
werden kann, bevor die Vorrichtung im Gelände des Kunden aufgestellt wird. Da die Druckabweichungen im Silofus3
proportional dem Gewicht des Siloinhaltes sind, und da das dem übertrager übermittelte Signal linear ist, ist es
nur während der Montage erforderlich/ eine Bezugslage
für das Instrument festzulegen, wenn z.B. der Silo leer ist, voll oder halb-voll ist.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles nachstehend
erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Teiles der Vorrichtung gemäss der Erfindung, wob^i
ein Anzeigeinstrument mit einem Bein des Silos verbunden ist,
Fig. 2 eine Ansicht entlang der Linie II-II der Fig. 1 und
Fig. 3 eine Draufsicht von unten, teilweise im Schnitt, eines Teiles nach den Fig. 1 und 2.
Gezeigt wird eine Vorrichtung, die der Bestimmung des Gewicht!
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des Inhaltes eines Schüttgut-Behälters dient. Die Vorrichtung enthält eine verlängerte unbelastete Stange 2, deren unteres
Ende 18 an einem der Füsse 1 eines nicht gezeigten Silos festgelegt ist. Die unbelastete Stange ist vorzugsweise
zwischen 45cm und 85cm lang und erstreckt sich im allgemeinen parallel zur Längsachse des Fusses 1. Die unbelastete Stange
2 besteht aus dem gleichen Material wie der Fuss 1 und hat auch den gleichen linearen Ausdehnungskoeffizienten wie der
Fuss I.
Am freien oberen Ende der Stange 2 ist eine Stange 22 abgesetzt angeschweisst, die sich -nach oben durch eine
wasserfeste Dichtung 8 hindurch in ein Gehäuse 3 hineinerstreckt. Das Gehäuse 3 ist am Fuss I durch Schlauchklemmen
14 festgelegt und es ist mit einem Deckel 4 und einer Dichtung 5 versehen, so dass kein Staub in das Gehäuse 3
eindringen kann.
Geinäss Fig. 2 ist ein Anschluss 6 und ein Anschluss 12
am hinteren Teil des Gehäuses 3 festgelegt. Ein Positionssensor in Form eines Linear-Differenz-Übertragers 11 bekannte:
Art ist angrenzend an das freie Ende,der Stange 22 auf einer
verschiebbaren Konsole 7 festgelegt. Das freie Ende der Stang« 22 befindet sich in Berührung mit dem Kern 25 des Übertragers
11. Die Lage des Übertragers 11 kann dadurch geändert werden,
dass ,eine Rändelschraube 17 gegenüber dem Gehäuse 3 verdreht
. wird. Ein Kabel 15 ist durch eine Anschlussverschraubung 13 hindurch in das Gehäuse J eingeführt und legt die Spannung
einer 12-Volt-Batterie an den Endblock 12. Ein Entlüftungsrohr 9 erstreckt sich vom Gehäuse 3 nach unten.
Wenn eine Last in den Silo eingebracht wird, erhöht sich der Druck auf die Füsse des Silos. Dadurch wird die Länge
der Füsse reduziert aufgrund der Belastungsgrössenfunktion.
Die Länge der unbelasteten Stange 2 bleibt jedoch von der Last unbeeinflusst, und daher bewegen sich dann das freie
Ende der Stange 22 und der Linear-Differenz-Übertrager 11
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Dipl.-Ιης. Heinz Lesser, Potentonwolt
D —8 München 81, CosimaslfoBe 81 · Telefon; (0811) 9£>
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aufeinander zu.
Der Kern des Übertragers 11 wird nach oben bewegt und die Induktanz des Transformators verändert sich derart,
dass sich auch das Ausgangssignal des Übertragers als
Linearfunktion der Druckänderung des Fusses I des Silos
ändert. Das Ausgangssignal wird über ein Relais einem Anzeige-Instrument 23 weitergeleitet.
Wenn die Grosse der Silobeine bekannt ist, ist es möglich,
ein Anzeige-Instrument 23 zu eichen, bevor es im Gelände des Benutzers installiert wird. Alles, was während der Montag^
dann noch erforderlich ist, besteht darin, eine Bezugslage für das Instrument zu bestimmen, z.B. wenn der Silo leer ist,
voll oder einen bekannten Gewichtsinhalt hat.'Es reicht jedocl?
für vMe Zwecke aus, zu wissen, ob der Silo zwischen 1/4 oder 3/4 voll ist und daher kann ein geschätztes Gewicht
für den Anfangsinhalt als Bezug für das Anzeige-Instrument genommen werden.
Diese Bezugslage kann geändert werden durch entsprechendes
Verdrehen der Rändelschraube 17, so dass der übertrager zur Stange 22 hin oder von dieser weg bewegt wird.
Die unbelastete Stange 22 und der angrenzende Teil des Fusses 1 sind vorzugsweise von einer Isolierhülle 10 umgeben,
um die Stange 2 und den Fuss 1 bei im wesentlichen gleicher Temperatur zu halten. Es ist ferner ersichtlich, dass die
.unbelastete Stange 2 als Winkelprofii ausgebildet ist, dessen
abgerundeter Flansch 16 in wärmeleitendem Kontakt mit dem Fuss I steht.
Die vorliegende Erfindung sollte ?o verstanden werden,
dass sie die Verwendung eines nicht-linearen Positionssensors nicht ausschliesst, obwohl schon aufgezeigt worden ist,
dass die Eichung des Anzeige-Instrumentes mit einem solchen Sensor schwierig ist und auch überwacht werden muss,
wenn die Vorrichtung montiert wird.
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b | Dipl.-lng. Heinz Lesser, Potentanwalt D-8 MünoSen 81, CotimoittoOe 81 ■ Telelon: (0811) 9S 38 20 r | ||||
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Da die Zusammendrückbarkeit des Fusses des Silos pro Längen | ||||||
! | einheit <n>. allgemeinen gering istfc. verwendet man vorstugeweiae | |||||
eine so lange unbelastete Stange, wie dies gerade | ||||||
praktikabel"ist. | ||||||
Auf diese Weise kann z.B. ein 2,4 m langer Silofuss mit | ||||||
ringförmigem Querschnitt, z.B. um 0,38 mm reduziert werden, | ||||||
wenn eine Last von 30 Tonnen in den Silo eingefüllt wird, | ||||||
wohingegen ein Silofuss von einer Länge von 1,2 m bei der | ||||||
gleichen Last nur um 0,19 mm zusammengedrückt wird. I |
||||||
f |
Claims (6)
1. Vorrichtung zum Bestimmen der Dimensionsänderungen
eines räumlichen Gebildes, hervorgerufen durch Zugoder Druckkräfte, die auf das Gebilde einwirken, gekennzeichnet durch einen stangenförmigen
Teil (2), welcher an seinem einen Ende (18) mit einer
Schelle (181) versehen ist und mit seinem anderen Ende (22)
abgedichtet im mit zwei Klemmen (l4) versehenen Gehäuse (3) eines Positionsdetektors (11) derart geführt ist, daß das
andere Ende (22) den Kern (25) des im Gehäuse (3) axial einstellbar angeordneten Positionsdetektbrs (11) berührt,
und daß im Gehäuse (3) Anschlüsse (6, 12) für die Verbindung des Positionsdetektors über ein Kabel (15) an ein
Anzeigeinstrument (23) vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß der Positionsdetektor (11) ein Linear-Differenz-Ubertrager ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der stangenförmige Teil (2)
von einer Hülle (10) aus Isoliermaterial umfasst ist, deren umfasste Querschnittsfläche gleich einem Mehrfachen des
Querschnitts des stangenförmigen Teils ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das stangenförmige Teil (2) eine Länge zwischen 45 cm und 210 cm
hat.
DipL-lng. Heinz Lesser, Patentanwalt D—8 MünAen 81, Cosimostio&e- 81 · Teli-fon: (GSlI) 53332(1
5. Vorrichtung mindestens nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet , daß der stangenförmige
Teil (2) ein Winkelprofil mit einem Flansch (16) ist.
6. Vorrichtung mindestens nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch mindestens ein aus einer Rändelschraube od. dgl. bestehendes, im Gehäuse (3) geführtes
Verstellmittel (17) , um die Lage des Positionsdetektors (11) gegenüber dem freien Ende (22) des stangenförmigen
Teils (2) ändern zu können.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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GB747572 | 1972-02-17 |
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