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Dokumentenidentifikation DE3712455A1 27.10.1988
Titel Verdichtungsprüfgerät
Anmelder Müller, Manfred, 5000 Köln, DE
Erfinder Müller, Manfred, 5000 Köln, DE
DE-Anmeldedatum 11.04.1987
DE-Aktenzeichen 3712455
Offenlegungstag 27.10.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.10.1988
IPC-Hauptklasse G01N 3/30
IPC-Nebenklasse E02D 1/00   G01N 33/24   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein mechanisch arbeitendes Messgerät zur Überprüfung von Verdichtungszuständen von Füllmaterialien in Kanal- und Kabelgräben.

Das Gerät arbeitet mit einem Fallgewicht. Durch die mit dem Fallgewicht beim Aufprall erzeugte Kraft wird das Messgerät kurzzeitig in das zu prüfende Material gedrückt.

Eine federnd gelagerte träge Masse führt dabei eine Relativbewegung aus, die mechanisch gespeichert und sichtbar gemacht wird.

Fallgewichtsgeräte, Schlagprüfgeräte und mechanische Seismographen sind seit Jahren bekannt und in vielen Bereichen der Technik eingeführt. Bei diesen Geräten ist aber einerseits mit Rückpralleffekten, andererseits mit Schwingungen zu rechnen.

Bei der Bundesanstalt für Straßenwesen wurde parallel zu dieser Erfindung ein Gerät entwickelt, dessen Fallgewicht zentralgeführt auf eine Gummifeder fällt und danach wegen der Rückfederung mehrere Schläge ausführt.

Die Reaktion des Untergrundes wird elektronisch mittels Kraftmesszelle, Geophon und aufwendiger Registrierelektronik gemessen. Darüber hinaus sind keine Messverfahren bekannt, die für den speziellen Einsatz und nach ähnlichen Verfahren arbeitend, verwendbar wären.

Es gibt jedoch einige potentionelle Prüfverfahren, die für die Messung der Verdichtungsgrade in Kabelgräben denkbar wären, jedoch nach anderen Verfahren arbeiten. Als Nachteile dieser Verfahren sind zu nennen: Bei

  • - radiometrischen Messungen mittels Beta- und Gammastrahlern werden von den Schachtwänden die Strahlen reflektiert und führen in Abhängigkeit von den Wandhöhen und der Art ihres Materials zu Fehlmessungen.
  • Gegen großflächigen Einsatz spricht auch die notwendige Qualifikation des Bedienungspersonals nach den Strahlenschutzrichtlinien und der arbeitsmedizinischen Überwachung.
  • - der Messung mit dem Plattendruckgerät nach DIN 18134 der große Aufwand für Belastungs- und Messgestänge sowie Widerlager. Ebenso sind die Personalanforderungen sehr hoch. Darüber hinaus kann nur in Gräben gemessen werden, die wesentlich breiter sind als 30 cm.
  • - der Messung mit dem Fallgewichtsgerät der BASt ergibt sich ein großer apparativer und elektronischer Aufwand der eine ständige Präsens an der Baustelle aus Kostengründen nicht erlaubt.
  • - Sondierverfahren, wie der leichten Rammsonde nach DIN 4094 und ähnlichen Geräten besteht die Gefahr der Beschädigung von Kabeln und die notwendige Sondiertiefe von über 1000 mm macht eine Anwendung unmöglich.


Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezählten, aber auch weitere Mängel zu vermeiden und die Messaufgabe "Zerstörungsfreies Messen in Kabel- und Kanalgräben" einfach, schnell und kostengünstig durchzuführen.

Die mit der vorliegenden Erfindung gelöste Aufgabe besteht im kostengünstigen, einfachen, schnellen und zerstörungsfreien Messen und Kontrollieren der erreichten Verdichtungsgrade von Füllmaterialien in Kabel- und Leitungsgräben.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch dieses, mittels Fallgewicht betriebene, rein mechanisch arbeitende Gerät erreicht, das zerstörungsfrei die erreichten Festigkeitseigenschaften des Füllmaterials über eine Lastplatte ermittelt und über ein Schleppzeigersystem registriert.

Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile sind:

1. Einsatzmöglichkeiten auf den Baustellen durch

  • - geringe Investitionskosten und ohne Nebenkosten
  • - einfache Bedienung und damit keine hohen Anforderungen an das Bedienungspersonal
  • - einfache Kalibrierung
  • - Witterungs- und Fremdenergieunabhängigkeit.


2. Zerstörungsfreies Messen von Verdichtungszuständen

3. Schnelle Wiederholbarkeit von Messungen

4. Geringer Einfluß des Messvorganges auf das Prüfmaterial

5. Absoluter Schutz der Kabel oder Kanäle vor Zerstörung durch das Prüfgerät.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in folgendem noch näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 Hauptansicht

Fig. 2 Rückansicht

Fig. 3 Schnitt B-B

Fig. 4 Funktionsskizze

Das Gerät besteht aus einem Fallgewicht von 10 kg 1, einer Grundplatte von 150 mm Durchmesser 2, einem Stoßdämpfer mit einem Bremsweg von 50 mm 3, zwei Führungsstangen von 20 mm Durchmesser 4, einem Joch 5 und einer Meß- und Registriereinheit 6.1-6.15

Die Registriereinheit besteht aus

der über die Feder 6.1 gehaltene Träge Masse 6.2,

einer Spannstange 6.3,

einem Mehrstufengetriebe 6.4,

einem Sicherungsriegel 6.5,

dem Anzeigergehäuse 6.6,

der Skala 6.7

der Ausgleichsfeder 6.8,

der Mitnehmerscheibe 6.9

und Zeiger 6.10,

der Frontscheibe 6.11 mit Mechanik 6.12,

sowie drei Spannbolzen 6.13 mit Spannfedern 6.14 und

zwei Reibplättchen 6.15.

Die Grundplatte 2, die Führungsstange 4, das Joch 5 und der Stoßdämpfer 3 bilden eine feste Einheit, die das Fallgewicht 1 in funktionsgerechter Weise aufnehmen.

Die Registriereinheit 6.1-6.15 wird als Ganzes mit dem Joch fest verschraubt. Getriebe, Gewicht, Zeiger und Mitnehmerscheibe sind so montiert, daß der Zeiger in Nullstellung steht, wenn die federnd aufgelegte Masse gerade über dem Ruhelager 7 schwebt. Der Funktions- und Bewegungsablauf kann wie folgt beschrieben werden:

Das Fallgewicht 1 fällt in Richtung R1 über die Strecke hf auf den ausgefahrenen Stoßdämpfer 2 und wird über die Strecke hb gebremst. Die beim Aufprall auf den Stoßdämpfer entstehende Kraft treibt das gesamte Gerät über die Grundplatte 2 in Richtung R2 um das Maß he in das Prüfmaterial.

Durch die Trägheit der Masse 6.2, die in Ruhelage verharrt, vollzieht sich eine Relativbewegung zum Gesamtgerät in Richtung R3. Diese Relativbewegung wird über ein Mehrstufengetriebe 6.4 um den Faktor 60-120 vergrößert und wirkt über die Mitnehmerscheibe 6.9 auf den Zeiger 6.10, der eine Bewegung in Richtung R4 ausführt. Da dieser Zeiger als Schleppzeiger in der Stellung des Maximalausschlages verharrt, ist die so fixierte Anzeige direkt ein Maß für die Eindringtiefe der Grundplatte 2 in das Prüfmaterial.

Die Nullstellung erfolgt durch Eindrücken der Frontscheibe 6.11 um den Betrag X2 in Richtung R5 bis die beiden Reibeplatten 6.15 sich berühren. Über die Reibung wird die Mitnehmerscheibe 6.9 wieder exakt in Nullstellung gebracht. Danach drücken die drei Spannfedern 6.14 die Frontscheibe 6.11 mittels der Spannbolze wieder in die Ausgangslage in der der Schleppzeiger wieder in Nullposition gebracht wird.

Die Ausgleichsfeder 6.8, eine Spiralfeder, dient dem Ausgleich des Getriebespiels und entfällt bei Verwendung eines spielfreien Getriebes.


Anspruch[de]
  1. 1. Verdichtungsprüfgerät zur messtechnischen Erfassung des Verdichtungsgrades von Füllmaterialien z. B. in Kabelgräben, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fallgewicht aus gleichbleibender Höhe auf einen, auf eine Grundplatte mit 150 mm Durchmesser befestigten Stoßdämpfer fällt, einen rückprallfreien Schlag ausübt und die Reaktion des Prüfmaterials auf diese Belastung durch die relative Bewegung einer federnd gelagerten, trägen Masse, die über ein Getriebe-Schleppzeigersystem rein mechanisch ein Maß für den Verdichtungsgrad angibt, anzeigt.
  2. 2. Verdichtungsmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fallgewicht eine gleichbleibende Kraft, durch einen Stoßdämpfer rückprallfrei, auf eine Grundplatte ausübt.
  3. 3. Verdichtungsmessgerät nach Ansprüchen 1 u. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Belastungsschlag resultierende Relativbewegung des gesamten Messgerätes bei kurzzeitigen Eindringen in den Boden rein mechanisch über ein Getriebe-Schleppzeigersystem registriert wird.
  4. 4. Verdichtungsmessgerät nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß abmessungs- gewichts- und konstruktionsbedingt Verdichtungsmessungen in Gräben ab 20 cm Breite durchgeführt werden können.






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