DE10031334B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Abdichtung von Bohrwiderstandsmeßgeräten zur Materialprüfung insbesondere für Hölzer unter Wasser - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Abdichtung von Bohrwiderstandsmeßgeräten zur Materialprüfung insbesondere für Hölzer unter Wasser Download PDF

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Abstract

Bohrwiderstandsmessgerät zur Materialprüfung, insbesondere für Hölzer unter Wasser, wobei das Bohrwiderstandsmessgerät nur eine Austrittsöffnung aufweist, durch die ein Bohrwerkzeug des Bohrwiderstandsmessgeräts drehend oder stehend ein- und ausfährt, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrwiderstandsmessgerät Mittel zum Aufbauen eines im Inneren des Bohrwiderstandsmessgeräts anliegenden erhöhten Gas-Innendrucks aufweist, so dass der Gas-Innendruck dem gleichzeitig gemessenen Außendruck so entspricht, dass kein Wasser in das Innere des Bohrwiderstandsmessgeräts eintreten kann.

Description

  • Bohrwiderstandmessungen mit dünnen Bohrwerkzeugen oder Bohrnadeln werden seit vielen Jahren beispielsweise an Bäumen und Bauwerken angewendet. Ein Antrieb dreht und schiebt das Bohrwerkzeug aus einem Bohrgerät in das zu untersuchende Material, zum Beispiel einen Baum oder Holz. Gemessen und aufgezeichnet werden dabei beispielsweise der Leistungs- bzw. Stromverbrauch des Bohrwerkzeugantriebes beim Eindringen und/oder Herausziehen als Maß für den Bohrwiderstand und damit als Parameter zur Kennzeichnung und Bewertung von Materialeigenschaften des Prüflings.
  • Weltweit gibt es interessante Anwendungen, die den bisherigen Vorrichtungen verschlossen waren: Messungen im strömenden Regen, beispielsweise in tropischen Wäldern, oder Prüfungen von beispielsweise hölzernen Brückenfundamenten unter Wasser. Hierzu muß das Bohrgerät wasserdicht sein, was bislang nicht gelang.
  • Dichtungen für rein drehende Wellen sind bekannt und seit langem üblich. Schiffsantriebe können z. B. an ihren in das Wasser reichenden Wellen mittels O-Ringen oder ähnlichen Mitteln gegen Wassereintritt abgedichtet werden. Im vorliegenden Falle der Bohrwiderstandsmessungen jedoch bewegt sich die (mitunter auch sehr schnell) rotierende Welle (Bohrer oder Bohrnadel) mit nicht unerheblicher Geschwindigkeit (z. B. 1 m/min) durch die Austrittsöffnung des Bohrgerätes (z. B. Messing-Buchse mit Filzpolster) hinaus und wieder zurück. Erfolgt diese Bewegung im Wasser, versagen die üblichen Dichtungen (z. B. O-Ringe) aufgrund der Kombination von hoher Drehzahl sowie gleichzeitiger translatorischer Bewegung des Bohrwerkzeuges.
  • Außerdem wird ja gerade der mechanische Bohr- bzw. Dreh- oder Auszugswiderstand z. B. über die Leistung des Antriebes, über das Drehmoment oder über Druck- bzw. Zugkräfte gemessen. An der Bohrnadel stark reibende Dichtungen (um Wassereintritt zu verhindern) würden hier das Meßergebnis verfälschen oder gar die Meßmethodik unmöglich machen. Also darf die Dichtung gegen Wassereintritt entweder keinen nennenswerten oder zumindest nur einen sehr geringen, im Vergleich zum Meßwert (Bohrwiderstand) vernachlässigbar kleinen, zeitlich konstanten und von der Drehzahl unabhängigen Reibungsanteil beisteuern. Derartige Dichtungen sind auf herkömmlichem Wege nicht verfügbar.
  • Zur Lösung dieses Problems werden in einer speziellen Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung übliche Dichtungskombinationen, z. B. Messing, Gummi- und Kunststoff-Ringe sowie Filzpolster in der stirnseitigen Austrittsöffnung eingesetzt. Diese Dichtungen sitzen relativ locker um die Bohrnadel, so daß sie kaum nennenswerte Reibung erzeugen. Eine Schmierung erfolgt über wasserabweisende bzw. wasserbeständige Schmiermittel, die mittlerweile handelsüblich sind, vorzugsweise z. B. zwischen mehreren O-Ringen.
  • Das erfindungsgemäß neue Bohrgerät wird ansonsten luftdicht gefertigt, d. h. alle Stecker bzw. Anschlüsse und Bedienelemente sind wasserdicht.
  • Die einzige Öffnung des Gerätes, durch die Luft oder Wasser in das Innere eintreten können, ist damit die Austrittsöffnung der Bohrwerkzeuge. Damit durch diese Öffnung beim Bohren kein Wasser eintritt, wird im Inneren des Bohrgerätes ein erhöhter Innendruck aufgebaut. Dazu kann Luft, ein Gas oder ein Gasgemisch verwendet werden (im nachfolgenden vereinfacht nur ,Luft'). Die Luft kann dann, wenn überhaupt, nur neben der Bohrnadel aus dem Bohrgerät austreten, je nach Druckverhältnissen zwischen Innen und Außen. Wird das Bohrgerät unter Wasser verwendet, kann der Luftdruck der jeweiligen Wassertiefe entsprechend angepaßt werden, um Wassereintritt entlang der Bohrnadel an der Geräteaustrittsöffnung zu verhindern. Um möglichst lange Tauchzeiten zu ermöglichen, wird der innere Überdruck gerade so eingestellt, dass er ausreicht, Wassereintritt zu verhindern. Die Druckluft im Bohrgerät kann z. B. aus einer dort angebrachten Gaskartusche (z. B. mit CO2 oder Druckluft) kommen oder über einen entsprechenden Schlauch eingeblasen werden.
  • Wenn das Gerät mit einer Kabelverbindung zum Akkupack versehen ist, kann die Druckluftversorgung parallel hierzu erfolgen. Sind die Versorgungs-Akkus im Bohrgerät integriert oder angeflanscht, kann gleiches mit einer Gas-Kartusche erfolgen.

Claims (7)

  1. Bohrwiderstandsmessgerät zur Materialprüfung, insbesondere für Hölzer unter Wasser, wobei das Bohrwiderstandsmessgerät nur eine Austrittsöffnung aufweist, durch die ein Bohrwerkzeug des Bohrwiderstandsmessgeräts drehend oder stehend ein- und ausfährt, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrwiderstandsmessgerät Mittel zum Aufbauen eines im Inneren des Bohrwiderstandsmessgeräts anliegenden erhöhten Gas-Innendrucks aufweist, so dass der Gas-Innendruck dem gleichzeitig gemessenen Außendruck so entspricht, dass kein Wasser in das Innere des Bohrwiderstandsmessgeräts eintreten kann.
  2. Bohrwiderstandsmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass um das Bohrwerkzeug im Bereich der Austrittsöffnung des Bohrwiderstandsmessgeräts eine Kombination von O-Ringen, Kunststoff- und/oder Metallringen zur Abdichtung angeordnet ist.
  3. Bohrwiderstandsmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen verschiedenen Dichtringen um das Bohrwerkzeug im Bereich der Austrittsöffnung wasserabweisende Schmierstoffe angeordnet sind.
  4. Bohrwiderstandsmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine mit dem Bohrwiderstandsmessgerät verbundene Versorgungsleitung aufweisen.
  5. Bohrwiderstandsmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ein im Bohrwiderstandsmessgerät angeordnetes oder an ihm angeflanschtes Reservoir aufweisen.
  6. Bohrwiderstandsmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftrieb des Bohrwiderstandsmessgeräts unter Wasser durch Gegengewichte ausgleichbar ist.
  7. Verfahren zur Bohrwiderstandsmessung mit einem Bohrwiderstandsmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Bohrwiderstandsmessgeräts ein erhöhter Gas-Innendruck aufgebaut wird, der dem gleichzeitig gemessenen Außendruck so entspricht, dass kein Wasser in das Innere des Bohrwiderstandsmessgeräts eintreten kann.
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