DE2535794A1

DE2535794A1 - Messvorrichtung fuer ein penetrometer

Info

Publication number: DE2535794A1
Application number: DE19752535794
Authority: DE
Inventors: Pellissier Charles Saint-Remy
Original assignee: FONDASOL TECH AVIGNON SA
Current assignee: FONDASOL TECH AVIGNON SA
Priority date: 1974-08-12
Filing date: 1975-08-11
Publication date: 1976-02-26
Also published as: NL7509580A; BE831925A; US3999424A; GB1497754A; FR2282035A1; IT1041788B; FR2282035B1

Description

Patentanwälte

Dipl. Ing. H. Weickmann, Dipl. Phys. Dr. K. Fincke

Dipl. Ing. F. Λ. Wekkwann, Dipl. Chem. B. Huber

8 München 80, Mühlstraße 22

S.A. FONDASOL-TECHNIQUE
2, avenue de la Cabriere
AVIGNON, Vaucluse, Frankreich

Meßvorrichtung für ein Penetrometer

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der beim Eintreiben und Herausziehen eines Rohrstranges auftretenden Widerstände für ein Penetrometer, umfassend mehrere ineinandergeschachtelte Gehäuseteile, zwischen welchen elektronische Kraftsensoren, insbesondere nach dem Prinzip von "Dehnungsmeßstreifen" arbeitende Sensoren angeordnet sind.

Das Penetrometer ist eine häufig gebrauchte Vorrichtung zur Erfassung von Bodenstrukturen, mittels welcher eine Sonde
in den Boden eingetrieben wird, die sich am unteren Ende
eines Rohrstranges befindet, der seinerseits die Kräfte bis zu einer Meßvorrichtung überträgt, die am oberen Ende dieses Rohrstranges angeordnet ist.

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Die klassischen Messungen, die man mit Hilfe eines Penetrometers ausführen kann, werden bei "statischem" Betrieb durchgeführt:

1. Die Messung der auf die Spitze der Sonde wirkenden Kraft;

2. die Messung des auf die seitliche Wandung der Sonde wirkenden Widerstandes;

3. die Messung des auf die gesamte Länge des Rohrstranges wirkenden Widerstandes.

Diese drei Messungen erfolgen während des Eintreibens des Rohrstranges gleichzeitig. Wenn der Rohrstrang wieder aus dem Boden herausgezogen wird, dann wird nur der Widerstand gemessen, der auf die gesamte Länge des Rohrstranges wirkt.

Um diese drei Messungen in einfacher Weise durchführen zu können, besteht die aus der Sonde und dem Rohrstrang gebildete Baugruppe im allgemeinen aus drei koaxial zueinander angeordneten selbständigen Bauteilen:

1. Die auf die Sondenspitze wirkende Kraft wird mit Hilfe eines konischen Rohrflansches gemessen, der an einer mittleren Stange befestigt ist, die ihrerseits aus hintereinander angeordneten und miteinander verbundenen Elementen besteht;

2. der auf die seitliche Wandung der Sonde ausgeübte Widerstand wird mit Hilfe eines Zwischenrohres übertragen, welches die mittlere Stange umschließt und wie diese aus gleichen gegeneinandergesetzten Elementen besteht;

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3. der auf die gesamte Länge des in den Boden eingetriebenen Rohrstranges ausgeübte Widerstand wird auf ein Außenrohr übertragen, das für den gesamten Rohrstrarig als Verkleidung dient und ebenfalls aus hintereinander angeordneten und miteinander verbundenen Elementen besteht.

Zum Messen dieser verschiedenen Widerstände werden gewöhnlich Kraftmeßdosen oder mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllte Gehäuse verwendet, wobei die Messung mit Hilfe von Manometern erfolgt. Diese Meßeinrichtungen besitzen im allgemeinen eine zu geringe Genauigkeit, und sie ermöglichen keine Registrierung der Meßergebnisse, so daß die Versuche wesentlich langsamer durchgeführt werden können.

Ein statisches Penetrometer, welches die Meßergebnisse registriert, ist bereits von Bent B. Broms und D.E. Broussard in "Journal of Soil mechanic and foundation division, ASCE" Januar 1965 (U.S.A.) veröffentlicht worden. Die Messung erfolgt mittels eines hydraulischen Systems, und das Registriersystem weist relativ komplizierte Vorrichtungen auf, die für die auf den Baustellen unter freiem Himmel auftretenden Bedingungen ziemlich schlecht geeignet sind und häufig justiert werden müssen.

Bei gewissen Konstruktionen wurden ferner elektronische Dehnungsmeßeinrichtungen verwendet, die auf dem Prinzip von "Dehnungsmeßstreifen" arbeiten und den Vorteil aufweisen, daß sie genau, robust und in Verbindung mit verschiedenen Registrierverfahren verwendbar sind (siehe FR-PS 983 514 und 2 OO6 848). Trotzdem sind diese Geräte nicht perfekt, da sie insbesondere nur eine sehr begrenzte Anzahl von einzelnen Messungen ermöglichen und da die Sen-

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soren im Inneren der Sonde angeordnet sind, so daß sie über Verbindungsdrähte an außerhalb des Bodens angeordnete Meß- und/oder Registriergeräte angeschlossen sind, wobei die Drähte in Abhängigkeit von der Eindringtiefe der Sonde verlängert werden müssen.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, die Nachteile dieser bekannten Meßvorrichtungen zu vermeiden, also eine Meßvorrichtung zu schaffen, die folgende Merkmale aufweist:

sie soll wenigstens die drei klassischen vorgenannten Messungen durchführen können;

es soll ein Meßprinzip verwendet werden, welches sich von den dynamometrischen oder hydraulischen Meßverfahren unterscheidet;

sie soll eine automatische, schnelle Registrierung ermöglichen, ohne daß Ubertragungsfehler auftreten, so daß die Meßergebnisse unmittelbar ausgelegt werden können;

sie soll in Verbindung mit modernen elektronischen Informationswandlern verwendbar sein;

das gesamte System soll zuverlässig und genau arbeiten.

Die Erfindung ist ferner darauf gerichtet, eine Vorrichtung zu schaffen, die nicht nur die Messung der beim Eintreiben des Rohrstranges auftretenden Widerstände, sondern gleichfalls die Messung der beim Herausziehen des Rohrstranges auftretenden Widerstände ermöglicht, ohne daß dadurch die Konstruktion der Vorrichtung komplizierter wird. Das ange-

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strebte Ziel besteht also darin, einen Meßkopf zu schaffen, der einerseits das statische Eintreiben und andererseits das Herausziehen des Rohrstranges ermöglicht, wobei gleichzeitig alle auf die verschiedenen Sensoren wirkenden Kräfte gemessen werden sollen. Das Herausziehen des Rohrstranges erfolgt in der Praxis durch spezielle Einrichtungen, wie z.B. mit Hilfe von Winden, Druckmittelzylindern, Haspeln, Klemmeinrichtungen usw., die sperrig sind und die Konstruktion der Penetrometer komplizieren.

Die Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung im wesentlichen von einem an dem oberen Ende des Rohrstranges angeordneten Meßkopf gebildet ist, welcher eine Glocke aufweist, auf die der Amboß der Schlagvorrichtung schlägt, sowie drei in der Glocke aufgenommene, ineinandergeschachtelte Gehäuseteile, durch welche drei Kammern abgeteilt werden, in denen drei elektronische Sensoren übereinander angeordnet sind, die die auf die Spitze der Sonde ausgeübte Kraft, den auf die gesamte Sonde wirkenden Widerstand und den auf den gesamten Rohrstrang wirkenden Widerstand messen, und daß die verschiedenen Gehäuseteile die Kräfte zwischen den einzelnen Elementen des Rohrstranges und den elektronischen Sensoren übertragen, welche an ein System zur automatischen Wandlung und Registrierung der Messungen angeschlossen sind.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die drei in der Glocke aufgenommenen und ineinandergeschachtelten Gehäuseteile gebildet sind von: einem ersten Zylindergehäuse, das in der Glocke gelagert ist und auf dem Außenrohr des Rohrstranges aufliegt, einem zweiten Zylindergehäuse, das in dem ersten Zylindergehäuse gelagert ist und auf dem Zwischenrohr des Rohrstranges aufliegt, und einem am oberen Ende der mittleren Stange des

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Rohrstranges, innerhalb des zweiten Gehäuses gelagerten Rohrflansch.

Vorteilhaft kann das erste Gehäuse an seinem unteren Teil um horizontale Achsen schwenkbar gelagerte Halteklauen aufweisen, die mittels Druckmittelzylindern derart verstellbar sind, daß sie zum Herausziehen des Rohrstranges in einen Abschnitt des Außenrohres des Rohrstranges mit einem kleineren Durchmesser eingreifen. Der Meßkopf besteht also aus einfachen Bauteilen, durch welche eine Vorrichtung zum Herausziehen des Rohrstranges gebildet wird.

Damit dieser Meßkopf außerdem die Messung des beim Herausziehen des Rohrstranges auftretenden Widerstandes ermöglicht, ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß das erste Gehäuse einen unteren und einen oberen Teil aufweist, die über Distanzstücke zusammengehalten sind, wobei die Distanzstücke einen Flansch des zweiten Gehäuses durchgreifen, und daß die Glocke eine Schulter aufweist, gegen welche der Flansch anliegt, so daß die Glocke das zweite Gehäuse, das erste Gehäuse und den gesamten Rohrstrang mitnimmt, wenn sie nach oben gezogen wird, wobei der mittlere Sensor zusammengedrückt wird und infolgedessen den beim Herausziehen des Rohrstranges auf die gesamte Länge des Rohrstranges wirkenden Widerstand mißt.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, daß die verschiedenen elektronischen Sensoren von Dehnungsmeßbrücken gesteuert sind, die eine zu der auf den jeweiligen Sensor wirkenden Kraft proportionale Spannung abgeben, welche dem Eingang eines Voltmeters zugeleitet wird, und daß das Voltmeter eine Messung durchführt und den Meßwert in ein kodiertes Signal umwandelt, welches einer Registriereinrichtung zugeleitet wird.

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Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eine Uhr vorgesehen ist, welche in regelmäßigen Zextintervallen Steuersignale abgibt, mittels welchen ein Meß- und Registriervorgang zum Erfassen der auf die verschiedenen elektronischen Sensoren wirkenden Kräfte eingeleitet wird.

Zur erleichterten Auswertung der Meßergebnisse ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß die von der Uhr gesteuerte Registriereinrichtung außerdem an eine automatische Zähleinrichtung zum Zählen der Rammenschläge sowie an eine Meßvorrichtung zum Messen der Eindringtiefe des Rohrstranges angeschlossen ist.

Die verschiedenen Meßergebnisse werden z.B. während des ablaufenden Versuches mit Hilfe einer an sich bekannten Einrichtung ausgedruckt, wobei gegebenenfalls jeder Zeitpunkt einer Messung festgehalten wird.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig.1 eine Schnittansicht entlang der Achse des Rohrstranges durch den gesamten elektronischen Meßkopf;

Fig.2 eine Ansicht des teilweise im Schnitt dargestellten Meßkopfes, insbesondere der Halteklauen, von unten;

Fig.3 eine Teilschnittansicht des Meßkopfes, wobei die Funktion der Halteklauen gezeigt ist, und

Fig.4 ein schematisches Blockschaltbild des zum Wandeln und Registrieren der Messungen vorgesehenen Systems.

Der erfindungsgemäße Meßkopf befindet sich am oberen Ende eines Rohrstranges, welcher z.B. dem in der Patentanmeldung P 25 03 415.5 (FR-Patentanmeldung 74 03 868) beschriebenen Rohrstrang entspricht. Dieser Rohrstrang weist folgende Teile auf:

1. eine mittlere Stange 1, welche die an der Spitze wirkende Kraft überträgt;

2. ein Zwischenrohr 2, welches die mittlere Stange 1 umschließt und den auf die Seitenwand der Sonde wirkenden Widerstand überträgt;

3. ein Außenrohr 3, welches den auf die Gesamtlänge des Rohrstranges wirkenden Widerstand überträgt.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die mittlere Stange 1 am oberen Ende dieses Rohrstranges frei über den oberen Rand

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der Rohre 2 und 3 hinausragt, während das Außenrohr 3 einen Abschnitt mit einem kleineren Durchmesser 4 aufweist, dessen Bedeutung später noch erklärt wird.

Der Meßkopf besitzt mehrere ineinander eingesetzte Gehäuseteile, welche alle die gleiche Achse 5 aufweisen, die mit der Achse des Rohrstranges zusammenfällt. Diese Gehäuseteile sind:

1. eine Glocke 6, welche den gesamten Meßkopf übergreift. Diese Glocke besitzt einen oberen Mittelzapfen 7, mit welchem sie im unteren Teil des mit strichpunktierten Linien in der Fig.1 angedeuteten Ambosses 8 zentriert werden kann. An ihren Seiten läuft die Glocke in zwei Flansche 9 aus, durch-welche Stangen 10 hindurchgreifen, die es ermöglichen, daß der Meßkopf auf einem gleitend gelagerten Schlitten befestigt werden kann, der sich beim Eintreiben der Rohre auf einem festen Rahmen nach unten bewegt, wobei diese Teile nicht die Erfindung darstellen und bereits in der Patentanmeldung P 25 03 414.4 (FR-Patentanmeldung 74 03 871) beschrieben sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Glocke 6 aus einem oberen Teil 11 und einem unteren Teil 12, welche mittels Zugankern 13 zusammengehalten werden.

2. ein erstes im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 14, welches gleitend in der Glocke 6 gelagert ist. Dieses Gehäuse weist an seiner Unterseite eine zylindrische Aussparung auf, in welcher der Rohrstrang aufgenommen wird. Die Aussparung 15 wird an ihrem oberen Ende durch eine Schulter 16 begrenzt, gegen welche der obere Rand des Außenrohres 3 anliegt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel be-

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steht das Gehäuse 14 ebenfalls aus einem oberen Teil 18 und einem unteren Teil 19, die mittels Zugankern 17 zusammengehalten werden.

3. ein zweites zylindrisches Gehäuse 2O_r das gleitend in dem ersten Gehäuse 14 gelagert ist. Dieses Gehäuse besitzt an seinem unteren Teil eine zylindrische öffnung, durch welche das obere Ende der mittleren Stange 1 hindurchgreift, sowie eine Schulter 21, gegen welche der obere Rand des Zwischenrohres 2 anliegt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Gehäuse 20 aus einem oberen Teil 22 und einem unteren Teil 23, die mit Zugankern 24 zusammengehalten werden.

4. ein Rohrflansch 25, der am oberen Ende der mittleren Stange 1 in dem zweiten Gehäuse 20 gleitend gelagert ist, wobei die Führung durch die Wandung der zylindrischen öffnung erfolgt, welche in dem unteren Teil des Gehäuses angeordnet ist.

Die vier soeben beschriebenen Teile grenzen drei übereinander angeordnete Kammern 26, 27 und 28 ab. Die obere, durch die zur Glocke 6 und zum ersten Gehäuse 14 gehörenden Teile und 18 abgegrenzte Kammer 26 enthält einen ersten Drucksensor 29. Die mittlere Kammer 27, welche durch die zum ersten Gehäuse 14 und zum zweiten Gehäuse 20 gehörenden Teile bzw. 22 abgegrenzt wird, enthält einen zweiten Drucksensor 30 des gleichen Typs. Die untere Kammer 28 nimmt einen dritten gleichen Drucksensor 31 auf, welcher zwischen dem Teil 22 des Gehäuses 20 und dem Rohrflansch 25 angeordnet ist.

Die drei Drucksensoren 29, 30, 31 sind mittels in der Fig.1

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deutlich sichtbarer Schrauben befestigt und stehen mit der Außenseite der Glocke über Leitungen 32 in Verbindung, welche durch in der Glocke 6 und in den beiden Gehäusen 14 und angeordnete Bohrungen hindurchgehen. Die Drucksensoren arbeiten z.B. auf der Basis der "Dehnungsmeßstreifen" und ermöglichen eine Messung von Kräften bis zu 20 t.

Wenn zunächst nur das statische Eintreiben des Rohrstranges betrachtet wird, dann arbeiten die drei Drucksensoren 29, und 31 in folgender Weise:

1. der untere Drucksensor 31, der dem von der mittleren Stange 1 erzeugten Druck ausgesetzt ist, mißt die auf die Sondenspitze wirkende Kraft;

2. der mittlere Drucksensor 30 spricht auf die durch die mittlere Stange 1, durch den dazwischenliegenden Drucksensor 31 und durch den oberen Teil 22 übertragenen Kräfte und auf diejenigen Kräfte an, die von dem Zwischenrohr

2 und dem zweiten Gehäuse 20 übertragen werden. Er mißt also die Summe der auf die Sonde wirkenden Widerstandskräfte (Seitenwandkräfte und Spitzenkräfte);

3. der obere Drucksensor 29 ist einerseits den Kräften ausgesetzt, die durch den mittleren Drucksensor 30 und den oberen Teil 18 übertragen werden, und andererseits den Kräften, die direkt durch das erste gegen das Außenrohr

3 anliegende Gehäuse 14 übertragen werden. Dieser Drucksensor mißt also den beim Eintreiben auftretenden Gesamtwiderstand.

Die Umwandlung und Registrierung der von den drei Drucksen-

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soren 29, 30 und 31 erfaßten Meßergebnisse erfolgt mittels des in der Fig. 4 schematisch dargestellten Systems.

Die drei Drucksensoren werden von drei Dehnungsmeßbrücken gesteuert, die eine elektrische Spannung abgeben, welche der auf den entsprechenden Drucksensor wirkenden Kraft proportional ist, z.B. eine Spannung zwischen 0 bis 10 Volt. Diese in Form einer veränderlichen Spannung abgegebenen Signale werden über die Leitungen 32 einem Dämpfungswiderstand 34 zugeleitet, der diese Spannung durch den Faktor 5 teilt und an den Eingang von Digitalvoltmetern 35 abgibt, die einen Meßbereich zwischen 0 und 2 Volt besitzen. Diese Voltmeter ermöglichen die Anzeige der Messung und ihre übertragung in einen Kode B, C, D (binärer Dezimalkode).

Das Messen und Drucken wird durch eine Uhr 36 gesteuert, welche z.B. alle fünf Sekunden an die Voltmeter 35 ein Signal abgibt, welche dann die von den Brücken 3 3 und dem Dämpfungswiderstand 34 abgegebenen Spannungen messen und dann als umgewandelte digitale Information an ihrem Ausgang abgeben.

Die Leitungsausgänge 37 sind an drei "Weichen" 38, 39 und 40 angeschlossen:

Die erste Weiche 3 8 erhält einerseits das Meßsignal des Drucksensors 31 und andererseits das Zeitsignal der Uhr36;

die zweite Weiche 39 erhält einerseits das Meßsignal des Drucksensors 30 und andererseits ein Signal, welches die Anzahl der Schläge der Ramme wiedergibt, wobei dieses Signal von einer automatisch arbeitenden Zählvorrichtung 41

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abgegeben wird;

die dritte Weiche 40 erhält einerseits das Signal des Drucksensors 29 und andererseits ein dem Eintreiben der Rohre in den Boden entsprechendes Signal, das von einer automatisch arbeitenden Vorrichtung 42 abgegeben wird, wobei diese Vorrichtung z.B. der in der Patentanmeldung P 25 33 875.4 (FR-Patentanmeldung 74 27 657) beschriebenen Vorrichtung entsprechen kann.

Die Uhr 36 gibt die Steuerbefehle an die Weichen in folgender Weise ab:

durch ein erstes Signal der Uhr, welches durch die Linie

43 symbolisiert ist, werden von den Weichen 38, 39 und 40 diejenigen Kraftmeßwerte abgerufen, die auf einer ersten Zeile ausgedruckt werden;

durch ein zweites Signal der Uhr, welches durch die Linie

44 symbolisiert ist, werden von den Weichen 38, 39 und 40 die anderen Signale abgerufen (Zeit, Anzahl der Schläge, Tiefe), die in einer zweiten Zeile ausgedruckt werden.

Die ausgewählten Informationen werden einer Mischerstufe

45 zugeleitet, welche die ausgewählten Signale an die Eingangswerte eines Druckes 46 anpaßt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwischen die Mischerstufe 45 und den'Drucker 46 Schutzwiderstände 47 eingeschaltet. Nachdem die Resultate in zv/ei Linien ausgedruckt sind, gibt die Uhr 36 noch ein Signal an den Drucker 46 ab, damit dieser einen Zeilensprung ausführt.

Während des statischen Eintreibens der Rohre werden in von

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der Uhr 36 abgemessenen regelmäßigen Zeitintervallen die Messung und das Ausdrucken der drei Kräfte, der Zeit und der Eintreibtiefe der Rohre vorgenommen. Wenn es notwendig ist, kann eine Änderung der automatischen Dämpfung des Dämpfungswiderstandes 34 vorgenommen werden, damit die Empfindlichkeit bei niedrigen Meßwerten erhöht wird.

Das gleiche System kann auch bei Versuchen verwendet werden, bei welchen die Rohre dynamisch eingetrieben werden. Jedoch werden nur die Informationen der zweiten Zeile (Zeit, Schlagzahl, Tiefe) ausgedruckt, und der Meßkopf ist zurückgezogen.

Bisher wurde nur von einem Drucker 46 gesprochen, welcher die Ergebnisse auf einen Papierstreifen 48 druckt, aber es könnte jedoch auch für eine Weiterverwertung der Meßergebnisse interessant sein (z.B. bei der Verwendung eines Aufzeichnungstisches zur Herstellung von Kurvenverläufen), die Meßergebnisse außerdem auf einem Lochband 49 oder einem Magnetband 50 zu speichern.

Die vorbeschriebene Vorrichtung und insbesondere der Meßkopf sind außerdem derart ausgelegt, daß sie die Messung des Widerstandes ermöglichen, der auf die Gesamtlänge des Rohrstranges ausgeübt wird, wenn dieser herausgezogen wird:

Wie dies insbesondere aus den Fig.2 und 3 zu entnehmen ist, sind in dem unteren Teil 19 des ersten Gehäuses 14 vier Halteklauen 51 um kleine horizontale Achsen 52 schwenkbar gelagert. Diese Halteklauen 51 sind in Ausnehmungen 53 angeordnet, welche in die Aussparung 15 einmünden, in welcher das obere Ende des Rohrstranges aufgenommen wird. Vier

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senkrecht wirkende Druckini ttelzy linder 54 ermöglichen dadurch eine Schwenkbewegung der Halteklauen 51, daß sie auf deren hinteres Ende eine Druckkraft ausüben.

Die in strichpunktierten Linien in der Fig.3 angegebene Lage der Halteklauen 51 entspricht der Normallage, die diese während des statischen Eintreibens der Rohre einnehmen. Die mit ausgezogenen Linien dargestellte Lage wird von den Halteklauen dann eingenommen, wenn die Rohre aus dem Boden herausgezogen werden. Die vorderen Enden der Halteklauen 51 greifen dann in den Abschnitt mit dem kleineren Durchmesser 4 des Außenrohres 3 ein.

Um das Herausziehen der Rohre zu bewirken, werden die Halteklauen 51 in diese letztere Stellung bewegt, und es werden Druckmittelzylinder betätigt, die den beweglichen Rahmen, auf welchem der Meßkopf mit Hilfe der Stangen 10 befestigt ist, anheben.

Die Glocke 6 wird dann nach oben gezogen und nimmt das zweite Gehäuse 20 mit, welches an seinem oberen Ende einen Flansch 55 aufweist, der gegen eine Schulter 56 der Glocke anliegt. Durch diesen Flansch greifen die Zuganker 17 des ersten Gehäuses 14 und Distanzstücke 57 hindurch, die zwischen die beiden Teile 18 und 19 dieses Gehäuses eingespannt sind.

Dagegen wird das erste Gehäuse 14, welches die Halteklauen 51 trägt, nach unten gezogen, so daß der mittlere Drucksensor 30 zwischen den zu den beiden Gehäusen 14 und 20 gehörenden Teilen 18 bzw. 22 zusammengedrückt wird. Auf diese Weise mißt der Drucksensor 30 die Gesamtzugkraft, deren Wert durch die vorbeschriebenen und in der Fig.4 gezeigten

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Einrichtungen ausgedruckt und registriert werden kann.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Druckmittelzylinder 54 mit einem Druck beaufschlagt werden, der an diese Zugkraft angepaßt ist, damit jegliches nicht erwünschtes Spreizen der Halteklauen 51 vermieden wird, und daß diese Druckmittelzylinder und die Halteklauen ferner in der Lage sind, den Meßkopf in seiner Ruhestellung auf. einem
Zapfen mit einer Ringnut zu arretieren, der genauso ausgebildet ist, wie der Abschnitt mit dem kleineren Durchmesser 4 des Außenrohres 3. Außerdem weist der untere Teil 19 des Gehäuses 14 eine Bohrung 58 auf, in welche ein Zapfen eingreift, der den Meßkopf in seiner Ruhestellung an einer
Drehung hindert.

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Claims

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Patentansprüche

1. ■ Vorrichtung zum Messen der beim Eintreiben und Heraus-

ziehen eines Rohrstranges auftretenden Widerstände für ein Penetrometer, umfassend mehrere ineinandergeschachtelte Gehäuseteile, zwischen welchen elektronische Kraftsensoren, insbesondere nach dem Prinzip von "Dehnungsmeßstreifen" arbeitende Sensoren angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung im wesentlichen von einem an dem oberen Ende des Rohrstranges angeordneten Meßkopf gebildet ist, welcher eine Glocke (6) aufweist, auf die der Amboß (8) der Schlagvorrichtung schlägt, sowie drei in der Glocke aufgenommene, ineinandergeschachtelte Gehäuseteile (14, 20), durch welche drei Kammern (26, 27, 28) abgeteilt werden, in denen drei elektronische Sensoren (29, 30, 31) übereinander angeordnet sind, die die auf die Spitze der Sonde ausgeübte Kraft, den auf die gesamte Sonde wirkenden Widerstand und den auf den gesamten Rohrstrang wirkenden Widerstand messen, und daß die verschiedenen Gehäuseteile die Kräfte zwischen den einzelnen Elementen des Rohrstranges und den elektrischen Sensoren übertragen, welche an ein System zur automatischen Wandlung und Registrierung der Messungen angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die drei in der Glocke (6) aufgenommenen und ineinandergeschachtelten Gehäuseteile gebildet sind von: einem ersten Zylindergehäuse (14), das in der Glocke gelagert ist und auf dem Außenrohr (3) des Rohrstranges aufliegt, einem zweiten Zylindergehäuse

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(20), das in dem ersten Zylindergehäuse gelagert ist und auf dem Zwischenrohr (2) des Rohrstranges aufliegt, und einem am oberen Ende der mittleren Stange (1) des Rohrstranges, innerhalb des zweiten Gehäuses gelagerten Rohrflansch (25).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Gehäuse (14) an seinem unteren Teil um horizontale Achsen (52) schwenkbar gelagerte Halteklauen (51) aufweist, die mittels Druckmittelzylindern (54) derart verstellbar sind, daß sie zum Herausziehen des Rohrstranges in einen Abschnitt (4) des Außenrohres (3) des Rohrstranges mit einem kleineren Durchmesser eingreifen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Gehäuse (14) einen unteren und einen oberen Teil (18, 19) aufweist, die über Distanzstücke (57) zusammengehalten sind, wobei die Distanzstücke einen Flansch (55) des zweiten Gehäuses (20) durchgreifen, und daß die Glocke (6) eine Schulter (56) aufweist, gegen welche der Flansch anliegt, so daß die Glocke das zweite Gehäuse, das erste Gehäuse und den gesamten Rohrstrang mitnimmt, wenn sie nach oben gezogen wird, wobei der mittlere Sensor (30) zusanunengedrückt wird und infolgedessen den beim Herausziehen des Rohrstranges auf die gesamte Länge des Rohrstranges wirkenden Widerstand mißt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen elektronischen Sensoren (30, 31, 32) von Dehnungsmeßbrücken (33) gesteuert sind, die eine zu der auf den

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jeweiligen Sensor wirkenden Kraft proportionale Spannung abgeben, welche dem Eingang eines Voltmeters (35) zugeleitet wird, und daß der Voltmeter eine Messung durchführt und den Meßwert in ein kodiertes Signal umwandelt, welches einer Registriereinrichtung zugeleitet wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß eine Uhr (36) vorgesehen ist, welche in regelmäßigen Zeitintervallen Steuersignale abgibt, mittels welchen ein Meß- und Registriervorgang zum Erfassen der auf die verschiedenen elektronischen Sensoren wirkenden Kräfte eingeleitet wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die von der Uhr (36) gesteuerte Registriereinrichtung (46) außerdem an eine automatische Zähleinrichtung zum Zählen der Rammenschläge sowie an eine Meßvorrichtung zum Messen der Eindringtiefe des Rohrstranges angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Registriereinrichtung einen Drucker (46) aufweist, welcher die während des Versuches anfallenden Meßergebnisse entsprechend ausdruckt.

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