DE7906087U1 - Druckmessgeraet fuer das bauwesen - Google Patents

Description

DR. ING. HANS LICHTI · DIPL."ING. HEINER LICHTI DIPL.-PHYS. DR. KLAUS LEUTWEIN

PATENTANWÄLTE

D-7500 KARLSRUH E 41(GROTZI NGEN) · DURLACHER STR. 31 (HOCHHAUS) TELEFON (0721) 48511 · TELEX 7825986 LIPA D

4623/78-Lj

Firma Glötzl Gesellschaft für Baumesstechnik mbH D-7512 RHEINSTETTEN 4

Druckmeßgerät für das Bauwesen

Die Erfindung betrifft ein Druckmeßgerät für das Bauwesen, insbesondere zum Messen von Spannungen oder in solche umwandelbaren mechanischen Größen in der Bodenmechanik, bestehend aus einem Druckgeber mit Hydraulikfüllung und einem mit diesem verbundenen Membranventil , dessen Membran die Zu- und Ableitung eines zur Kompensationsmessung dienenden Fluidkreislaufs verschließt.

Druckmeßgeräte dieses Aufbaus werden in einer Vielzahl von Ausführungsformen eingesetzt, deren Konstruktion sich unter anderem durch ihren Anwendungszweck unterscheidet. So werden im Beton- und Felsbau im allgemeinen andere Konstruktionen eingesetzt, als beispielsweise bei der

4623/78-Lj

Messung in nachgiebigen Böden. Die einfachste Ausführungsform besteht au s einem Druckkissen, das über Leitungen an den außerhalb der Meßstelle angeordneten Kompensaticnskreislauf angeschlossen ist (CH-PS 262 587). Abgesehen davon, daß solche Druckkissen nicht für alle Anwendungsfälle einsetzbar sind, führen sie auch zu ungenauen Meßergebnissen, da das aus elastischen Wandungen bestehende Druckkissen ungleichmäßig zusammengedrückt wird und bei der Kompensationsmessung mehr oder weniger unkontrollierte linsenförmige Hohlräume entstehen.

Diese Nachteile werden bei anderen bekannten Ausführungsform, dem sogenannten Ventil geber (OE-PS 209 597) dadurch vermieden, daß eine Seite des Druckkissens als praktisch starres Gehäuse, die andere Seite als Membran ausgebildet ist, die von einer Vielzahl am Gehäuse angeordneter Stege abgestützt ist. D ie Zuleitung des Kompensations-Fluidkreislaufs befindet sich zwischen zwei Stegen, während die Ableitung an der Oberseite eines Stegs ausmündet. Bei der Messung wird der Fluidkreislauf unter Druck gesetzt solange, bis sich die Membran von den Stegen abhebt, so daß das Fluid über die Ableitung wieder abfließen kann. Der gemessene Druck im Fluidkreislauf entspricht dabei im wesentlichen dem Druck an der Meßstelle. Atch diese Druckgeber können nicht hundertprozentig befriedigen, da zusätzlich zum hydromechanisehen Druck noch eine für das Aufwölben der Membran erforderliche Verformungsarbeit notwendig ist, so daß der gemessene Druck zu hoch ist. Dem kann dadurch abgeholfen werdenfÄTM "Archiv für technisches Messen und industrielle Meßtechnik, August 1961, Seite 109, 110), daß an der M eßstel Ie wiederum ein herkömmliches Druckkissen eingesetzt und dieses über eine Leitung mit einem Ventilgeber des vorgenannten Aufbaus verbunden wird, wobei dieser Ventilgeber in seinem Querschn itt wesentlich kleiner ausgebildet sein kann, als das Druckkissen. Aufgrund der kleineren Ausbildung des

4623/78-Lj - 3 -

Ventilgebers weist auch die Membran eine entsprechend geringere Fläche auf mit der Folge daß die Verformungsarbeit bei der Beaufschlagung des Kompensationsfluids im Verhältnis der Fläche geringer ist.

Diese Meßgeräte mit Druckkissen-Vorlage arbeiten im Betonbau und dgl. befriedigend. Nun kommt im Bauwesen in zunehmendem Maß Modellversuchen Bedeutung zu, bei denen also die tatsächlichen Verhältnisse in Miniaturform vorliegen. Hier sind die bekannten Meßgeräte aufgrund ihrer Ausdehnung und der Verbindungsleitungen ungeeignet, da sie bereits zu einer unerwünschten Armierung im Versuchsobjekt führen.

Der Erfindung liegt di e Aufgabe zugrunde, ein Druckmeßgerät des eingangs geschilderten Aufbaus so auszubilden, daß insbesondere nachteilige Einflüsse des Meßgerätes auf das Meßergebnis bei Modelversuchen ausgeschlossen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druckgeber in an sich bekannter Weise eine Druckaufnahmescheibe auf weist, we I ehe die Hydraulikfüllung nach einer Seite abschließt und mit dem Gehäuse randseitig dicht verbünde ist, und daß in das Gehäuse an der der Druckaufnahmescheibe gegenüberliegenden Seite die Zu- und Ableitung des Fluidkreislaufs parallel hineingeführt sind und die Membran in einer Ausnehmung des Gehäuses angeordnet ist.

Durch die Erfindung wird also der Ventilgeber in die Druckgeber-Vorlage baulich integriert mit der Folge, daß Verbindungsleitungen zwischen dem Druckgeber und dem Ventilgeber, die zu einer Armierung des Versuchsobjektes führen könnten entfallen. Darüber hinaus läßt sich ein solches

-A-

Druckmeßgerät in kleiner und kompakter Form bauen. Beispielsweise kann ein solches Gerät einen Durchmesser zwischen 40 und 50 mm bei einer maximalen Höhe von 3 bis 5 mm aufweisen. Da die Membran Oberseitig von der Hydraulikfüllung beaufschlagt ist, bedarf es keiner gesonderten Abstützungsstege, wie sie bei herkömmlichen Ventilgebern erforderlich sind_D vielmehr kann die Membran unmittelbar der Gehäusefläche im Bereich der Zu- und Ableitung aufliegen. Auch hierdurch wird an Bauhöhe gespart.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Membran aus Kunststoff und sie ist in das aus Metall bestehende Gehäuse eingeklebt. Damit ist auch die erforderliche Verformungsarbeit für das Aufwölben der Membran auf ei η Minimum reduziert und wird durch das Flächenverhältnis Membran/Druckaufnahmescheibe bzw. das Wegverhältnis zur Fläche untersetzt, so daß exakte Meßergebnisse erhalten werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Druckaufnahmescheibe elastisch ausgebildet und in ihrem Randbereich und innerhalb des Bereichs der Hydraulikfüllung mit einer Ringnut versehen, um auftretende Spannungen unverfälscht zu übertragen. Auch werden punktförmig hohe Belastungen von der Ringnut aufgenommen, so daß die Druckaufnahmescheibe sich nicht etwa am Gehäuse abstützt und dieses die Spannung aufnimmt.

Diese Ausbildung ist bei Ankerkraftmeßdosen an sich bekannt (DE-AS 24 39 782) doch dient sie dort einem anderen Zweck, nämlich eine biegesteife Ausbildung der Druckaufnahmescheibe zuschaffen und dennoch aufgrund der M ateri al Schwächung im Bereich der Ringnut eine Bewegung

• I

• I

ft ■ ι

4623/78-Lj

der Scheibe zu ermöglichen, die sich nicht unkontrolliert auswölbt, sondern wie eine Art starrer Kolben arbeitet. Hier hingegen erfüllt die Ringnut die Aufgabe Spannungen, die beim randseitigen Verschweißen von Druckaufnahmescheibe und Gehäuse entstehen, aufzunehmen, bzw. auf den Randbereich außerhalb der Ringnut zu begrenzen. Auch wird eine gute Linearität und geringe Hysteresis erzielt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand einer in der Zeichnung im Querschnitt dargestellten Ausführungsform beschrieben.

Das Druckmeßgerät besteht im wesentlichen aus einem Metallgehäuse 1 und einer MetalI-Membran 3, die am Rand 2 miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt sind. Die Membran 3 weist mit Abstand vom äußeren Radn eine Ringnut 4 auf und begrenzt nach oben hin eine extrem flache zylindrische Ausnehmung 5 zur Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit 9, die über eine Öffnung in das Gerät eingefüllt wird. Diese Öffnung ist mittels innenIiegender Schraube 11 und Rundschnurring 10 verschlossen. Die elastische Metal I-Membran 3 kann aufgrund der Material Schwächung im Bereich der Ringnut 4 eine Bewegung ϊr■ Achsrichtung durchführen.

Das Gehäuse 1 weist eine gegenüber der Ausnehmung 5 tiefer gesetzte Aussparung 8 auf, in die eine Membran 7, vorzugsweise aus Kunststoff eingelegt und randseitig bei 6 verklebt ist.

• ■ ·

I I I

t III

4623/78-Lj - 6 -

Das Gehäuse 1 weist an der der MetalI-Membran 3 gegenüberliegenden Seite parallele Zulauf- und AbI auf Öffnungen 12, 13 auf, die unterhalb der Membran 7 am Boden der Aussparung 8 ausmünden. An die Abiauföffnung ist eine Ablaufleitung 14 angeschlossen, während die Zulauföffnung 12 mit einer Zuleitung 15 eines Kompensations-Fluidkreislaufs verbunden ist. Dieser besteht im wesentlichen aus einer Druckgasflasche 19, einem Druckminderer 18, einem Mengenregler 17 und einem Druckmeßgerät 16.

Im Meßbetrieb wird aufgrund des auf der MetalI-Membran 3 lastenden Drucks die Hydraulikflüssigkeit 9 unter Druck gesetzt, die ihrerseits die Membran auf den Boden der Aussparung 8 drückt und damit die ZuI auf-Öffnung 12 und die Ablauföffnung 13 verschließt. Über den Fluidkreislauf wird nun Druckluft in geringer und geregelter Menge solange aufgegeben, bis sich die Membran 7 von der Zu I auf Öffnung 12 abhebt, so daß die Druckluft über die Ablaufleitung 13 abströmt,. Der hierbei am Druckmeßgerät 16 erhall Kompensationsdruck in Bar entspricht der auf das Meßgerät einwirkenden Spannung in Bar.

Claims (3)

1. ) DR. INq. HANS LICHTI · DIPL.-INQ. HEINER LICHTI

   DIPL.-PHYS. DR. KLAUS LEUTWEIN

   PATENTANWÄLTE

   D-7500 KARLSRUHE 41 (G R OTZ I N G E M) · DURLACHER STR.31 (HOCHHAUS)

   TELEFON (0721) 48511

   01. März 1979 4623/78-Lj

   Firma Glötzl Gesellschaft für Baumesstechnik mbH D-7512 REINSTETTEN 4

   Ansprüche

   Druckmeßgerät für das Bauwesen, insbesondere zum Messen von Spannungen oder in solche umwandel baren mechanischen Größen in der Bodenmechanik, bestehend aus einem Druckgeber mit Hydraulikfüllung und einem mit diesem verbundenen Membranventil , deren Membran die Zu- und Ableitung eines zur Kompensationsmessung dienenden Fluidkreislaufs verschließt, dadurch gekennzeichnet ,

   daß der Druckgeber in an sich bekannter Weise eine Druckaufnahmescheibe (3) aufweist, welche die Hydraulikfüllung (9) nach einer Seite abschließt und mit dem Gehäuse (1) randseitig (2) dicht*verbunden ist, und daß an der der Druckaufnahmescheibe (3) gegenüberliegenden Seite in das Gehäuse (1) die Zu- und Ableitung (12, 13) des Fluidkreisl aufs parallel hineingeführt sind und die Membran (7) in einer Ausnehmung (8) des Gehäuses angeordnet ist.

   I 1 I I lilt Il

   4623/78-Lj - 2 -
2. 2. Druckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (7) aus Kunststoff besteht und in das aus Metall bestehende Gehäuse (1) eingeklebt ist.
3. 3. Druckmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckar.fnahmescheibe (3) elastisch ausgebildet und in ihrem Randbereich und innerhalb des Bereichs der Hydraulikfüllung (9) mit einer Ringnut (4) versehen ist.