DE908307C - Vorrichtung und Verfahren zur Fernmessung eines von einem Feststoffdruck ueberlagerten Fluessigkeits- und/oder Gasdruckes - Google Patents

Description

• Vorrichtung und Verfahren zur Fernmessung eines von einem Feststoffdruck überlagerten Flüssigkeits- und/oder Gasdruckes Neuerdings hat sich in der Technik das Bedürfnis ergeben, von einem Feststoffdruck überlagerte Flüssigkeits- oder Gasdrucke zu messen. Die Aufgabe zum Beispiel, einen Flüssigkeitsdruck zu messen, dem ein Feststoffdruck überlagert ist, der nicht mitgemessen werden darf, liegt zum Beispiel vor bei der Messung des Porenwasserdruckes in oder unter Erd- und Betonbauwerken. Hierfür sind Druckmesser bekannt, die aus einem einrohrigen oder zweirohrigen Standrohrsystem mit angeschlossenem Manometer bestehen. Es sind d auch Druckmesser bekannt, die eine Meßdose verwenden, deren untere Öffnung durch einen porösen Stein verschlossen ist, durch den das Porenwasser bei Überdruck in einen Füllraum eindringt und eine in gewisser Entfernung vom Stein angeordnete Membran durchbiegt. Die jeweilige Durchbiegung wird entweder in eine elektrische Größe umgeformt und als solche gemessen, oder sie wird durch einen bekannten ablesbaren pneumatischen Gegendruck kompensiert, wobei die Gleichheit von Druck und Gegendruck durch ein Lichtsignal angezeigt wird, das von der Membran über einen Schaltkontakt ausgelöst wird.
• Diesen bekannten Meßeinrichtungen haften erhebliche Mängel an, welche die vorliegende Erfindung beseitigt; sie erzielt darüber hinaus fortschrittliche neue Wirkungen.
• Ein Meßwertgeber für Porenwasserdruckfernmessung, der beispielsweise in oder unter einem Erddamm eingebaut ist oder der in diesen (vorübergehend) eingerammt wird, ist zwei verschiedenen Druckbelastungen ausgesetzt, einem Feststoff- und einem Flüssigkeitsdruck. Gemessen wer- den soll nur der Flüssigkeitsdruck. Es ist also erforderlich, beide Drücke hinsichtlich ihrer Einwirkung auf das Meßelement zu trennen. Zur Trennung dieser beiden Wirkdrucke wurden bisher keramische Filter verwendet, die bei den Membrangeräten einen vor der als Meßfeder wirkenden Membran angeordneten Füllraum abschlossen. Das Porenwasser dringt bei diesen Geräten durch das Filter in laden Füllraum und drückt gegen die Membran.
• Die mechanische Festigkeit der verwendeten keramischen Filter ist größeren Feststoffdrucken nicht gewachsen; insbesondere ist ein Einrammen derartig ausgebildeter Porenwasserdruckmesser in Erddammbauten nicht möglich. Bei den Standrohr geräten ist besonders nachteilig, daß eine Übertragung des Druckes auf das Meßgerät durch Strömung erfolgt, womit eine Druckanzeigeverzögerung gegeben ist. Nachteilig ist weiterhin bei diesen Geräten, daß durch den Strömungsvorgang die Filter allmählich verstopfen und eine laufend zunehmende Drosselwirkung durch Verminderung des Durchlaßquerschnitts unausbleiblich ist.
• Für Porenwasserdruckmesser muß gefordert werden, daß erstens die Anzeige dem zeitweilig sich rasch ändernden Druck des Porenwassers möglichst augenblicklich folgt, daß zweitens eine sichere mechanische Abschirmung der Meßmembran gegenüber dem Feststoffdruck gewährleistet ist und daß drittens der Eichwert des Gerätes über praktisch unbegrenzte Zeit konstant bleibt.
• Diese Forderungen werden durch die Erfindung erfüllt.
• Die neue Vorrichtung zur Fernmessung eines von einemFeststoffdruck überlagerten Flüssigkeits-und/oder Gasdruckes über ein Filter mit einer Membran als Meßfeder ist dadurch gekennzeichnet, daß das Filter vor der Membran aus einem metallischen, porösen Werkstoff, vorzugsweise Sintermetall, besteht. Dabei ist der zwischen Filter und Membran liegende Hohlraum so bemessen, daß er Kapillarwirkung hat. Vorzugsweise ist das Filter auf der Grundlage korrosionsbeständiger Metalle hergestellt.
• Für vorliegenden Verwendungszweck bietet ein derartiges Filter mit seiner hohen mechanischen Festigkeit und seiner außergewöhnlich feinen Porosität wesentliche Vorteile.
• Die Feinporigkeit eines derartigen Filters verhindert, insbesondere wenn der größte Querschnitt einer Filterpore kleiner ist als der kleinste Feststoffquerschnitt der auf das Filter drückenden Feststoffteilchen, daß Festkörper in die Poren eintreten oder durch sie hindurchtreten, und stellt eine Kapillarwirkung der Poren sicher.
• Ein besonderer Vorzug des erfindungsgemäßen Filters liegt darin, daß es sich, im Gegensatz zu den bisher für vorliegenden Verwendungszweck bekannten und gebräuchlichen keramischen Filtern, so eng toleriert herstellen und maßhaltig vor der Membran anordnen läßt, daß der Raum zwischen Membran und Filter so gestaltet werden kann, daß er ebenfalls Kapillarwirkung hat.
• Wird vor dem Einbau der erfindungsgemäße Porenwasserdruckmesser in Wasser getaucht, so saugen sich Filter und Trennraum zwischen Filter und Membran kapillar voll Wasser.
• Dieses erfindungsgemäße kapillare Wasserpolster vor der Membran stellt sicher, daß I. mit Luft angefüllte Hohlräume, welche die Messung infolge der Kompressibilität der Luft verfälschen würden, vermieden werden und daß 2. jede Änderung des zu messenden Porenwasserdruckes sowohl ohne zeitliche Verzögerung als auch ohne durch Drosselwirkung hervorgerufene Druck verfälschung auf die Meßmembran übertragen wird.
• Die hohe mechanische Festigkeit des Filters, die mit der Verwendung von Sintermetall als Filterwerkstoff gegeben ist, schirmt des weiteren die Membran bruchsicher gegen die Drucl,beaufschlagung durch den Feststoffdruck ab, der am Meßort vorhanden ist und nicht mitgemessen werden darf.
• Darüber hinaus ermöglicht die Festigkeit eines solchen Filters, einen mit ihm ausgerüsteten Meßwertgeber für Porenwasserdruckfernmessung in feste Erdböden zu rammen.
• Das eigentliche Meßverfahren unter Verwendung des neuen Gerätes besteht darin, daß die Durchbiegung der Membran zum Zweck der Druck messung in eine mechanische Schwingung umgeformt, diese zum Zweck der Fernleitung im Meßelement in eine elektrische Schwingung umgewandelt und die druckproportionale Schwingungszahl dieser Schwingung direkt oder indirekt bestimmt wird.
• An der Zeichnung soll die Erfindung noch näher erläutert werden.
• Die Abbildung zeigt als Beispiel das neue Gerät in seiner bevorzugten Ausführungsform.
• Vor der als Meßfeder ausgebildeten Membran I ist ein Filter 2 aus Sinterwerkstoff, vorzugsweise Sintermetall, angeordnet. Die druckproportionale Durchbiegung der Membran kann in an sich bekannter Weise gemessen werden.
• In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform erfolgt diese Messung mittels einer schwingfähig gespannten, an die Membran einseitig angelenkten Stahlsaite 3. Mittels des vor ihr angeordneten Magneten 4 wird die Saite elektromagnetisch in Schwingung versetzt. Sie schwingt in der ihrer jeweiligen mechanischen Spannung entsprechenden Eigenschwingungszahl, die sich entsprechend der druckproportionalen Membrandurchwölbung ändert.
• Diese mechanische Schwingung der Saite wird in an sich bekannter Weise zum Zweck der Fernmessung mittels des Magneten in eine elektrische Schwingung umgeformt und als solche direkt oder indirekt gemessen.
• Das Quadrat der jeweiligen Eigenschwingungszahl der gespannten Saite ist dem gesuchten Flüssigkeits- oder Gasdruck proportional.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE : I. Vorrichtung zur Fernmessung eines von einem Feststoffdruck überlagerten Flüssigiçeits- und/oder Gasdruckes über ein Filter mit einer Membran als Meßfeder, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter vor der Membran aus einem metallischen, porösen Material besteht, vorzugsweise Sintermetall, dessen Poren Kapillarwirkung haben.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Filter und Membran liegende Hohlraum so bemessen ist, daß er Kapillarwirkung hat.
3. 3. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Querschnitt einer Filterpore kleiner ist als der kleinste Feststoffquerschnitt der auf das Filter drückenden Feststoffteilchen.
4. 4. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter auf der Grundlage korrosionsbeständiger Metalle hergestellt ist.
5. 5. Verfahren zur Druckfernmessulng nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die druckproportionale Durchbiegung der Membran mittels einer schwingfähig gespannten, an die Membran einseitig angelenkten Stahlsaite gemessen wird, indem diese elektromagnetisch zu ihrer jeweiligen Eigenschwingung angeregt und deren sich in Abhängigkeit von der jeweiligen Membrandurchwölbung ändernde Schwingungszahl gemessen wird.