DE1208520B - Stress optical device - Google Patents

Description

Spannungsoptische Vorrichtung Gegenstand der Erfindung ist eine spannungsoptische Vorrichtung zum Ermitteln von Spannungen in undurchsichtigen Körpern, wie Fels, Beton, Bauwerken usw., mit einem der Länge nach in eine Bohrung des zu prüfenden Körpers zusammen mit einem Polarisationsfilter einsetzbaren Element aus doppelbrechendem Material, wie Borsilikat-Glas oder Epoxydharz, welche bei Beleuchtung von außerhalb der Bohrung sichtbare Spannungslinien erzeugt.Stress-optical device The subject of the invention is a stress-optical device Device for determining stresses in opaque bodies such as rock, Concrete, structures, etc., with one lengthwise into a bore of the test Body together with a polarization filter insertable element made of birefringent Material, such as borosilicate glass or epoxy resin, which when illuminated from outside creates visible stress lines in the hole.

Es ist bekannt, ein derartiges doppelbrechendes Element unmittelbar mit einem Polarisationsfilter, beispielsweise in Form einer Folie, zu verbinden und als Ganzes in eine flache Vertiefung des Prüfkörpers einzusetzen so daß die entstehenden Spannungslinien durch die Reflexion des Lichtes einer von außen her auf das Element und das Filter gerichteten Beleuchtungsquelle erkennbar sind. Es ist ferner bekannt, ein derartiges doppelbrechendes Element und ein Filter in ein etwas längeres Loch einzusetzen und die Beleuchtung über einen Spiegel oder ein Prisma zur Erzielung der erforderlichen Reflexion vorzunehmen. It is known that such a birefringent element directly to connect with a polarization filter, for example in the form of a film and as a whole to be inserted into a shallow depression in the test specimen so that the lines of tension created by the reflection of the light from outside Illumination source directed onto the element and the filter can be seen. It is also known, such a birefringent element and a filter in one Insert a slightly longer hole and the lighting via a mirror or a Prism to make the necessary reflection.

Schließlich kennt man auch bereits den Einsatz eines derartigen doppelbrechenden Elementes in ein Durchgangsloch durch den Prüfkörper, wobei die auftretenden Spannungslinien mit Hilfe einer hinter dem Ende des Elementes angeordneten Beleuchtungsquelle und eines zwischen dem anderen Ende dieses Elementes und dem Beobachter eingesetzten Polarisationsfilters beobachtet werden.Finally, one already knows the use of such a birefringent one Element into a through hole through the test specimen, the stress lines occurring with the aid of an illumination source arranged behind the end of the element and one inserted between the other end of this element and the observer Polarization filter can be observed.

In keiner der bisher bekannten Anwendungen eines doppelbrechenden Elementes zur Ermittlung von Spannungen in undurchsichtigen Körpern der eingangs genannten Art läßt sich die Spannungsermittlung oder -überprüfung in einer Bohrung durchführen, welche nur von Bohrmund aus zugänglich ist und insbesondere bei einer recht tiefen derartigen Bohrung im Prüfmaterial. In none of the previously known applications of a birefringent Element for the determination of stresses in opaque bodies of the initially This type of stress can be used to determine or check the stress in a borehole perform, which is only accessible from the drill mouth and especially with a quite deep such a hole in the test material.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine spannungsoptische Vorrichtung zu schaffen, durch welche eine Ermittlung der auftretenden Spannungen mit Hilfe von durchfallendem Licht in tiefen Löchern möglich ist, die nur vom Bohrmund aus zugänglich sind. The invention is therefore based on the object of providing a stress-optical To create a device through which a determination of the stresses occurring with the help of transmitted light in deep holes is possible that only from the drill mouth are accessible from.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor eine spannungsoptische Vorrichtung zum Ermitteln von Spannungen in undurchsichtigen Körpern, wie Fels. Beton, Bauwerken usw., mit einem der Länge nach in eine Bohrung des zu prüfenden Körpers zusammen mit einem Polarisationsfilter einsetzbaren Element aus doppelbrechendem Material, wie Borsilikat-Glas oder Epoxydharz, welche bei Beleuchtung von außerhalb der Bohrung sichtbare Spannungslinien erzeugt, in der Weise auszubilden, daß das doppelbrechende Element eine Axialbohrung aufweist und am hinteren Ende ein Gehäuse mit einer koaxial als Fortsetzung der Bohrung im Element ausgebildeten Bohrung zur Aufnahme einer Beleuchtungsquelle zwecks Beleuchtung des Elementes über ein hinter dessen hinterem Ende angeordnetes zirkular polarisierendes Filter. To solve this problem, the invention proposes an optical voltage Device for determining stresses in opaque bodies such as rock. Concrete, structures, etc., with one lengthwise into a bore of the test Body together with a polarization filter insertable element made of birefringent Material, such as borosilicate glass or epoxy resin, which when illuminated from outside the hole visible Tension lines generated in such a way that the birefringent element has an axial bore and at the rear end a housing with a coaxially formed as a continuation of the bore in the element bore for Recording of an illumination source for the purpose of illuminating the element via a rear the rear end of which has a circularly polarizing filter.

Wenn diese Vorrichtung fest in eine selbst sehr tiefe Sackbohrung des zu prüfenden Gefüges eingesetzt ist, lassen sich durch Verwendung eines Analysators am Bohrmund ohne Schwierigkeiten die Spannungslinien, die im Element auf Grund der im dasselbe umgebenden Materialgefüge auftretenden Spannungen entstehen, infolge der unmittelbaren Beleuchtung des Elementes von seinem Innen- oder hinteren Ende her durch das hinter diesem hinteren Ende im Gehäuse angeordnete Polarisationsfilter beobachten. Aus der sehr vorteilhaften Ausbildung des auf diese Weise erzielbaren Spannungslinienmusters, wie es in F i g. 8 der Beschreibung dargestellt ist, lassen sich die Stärke und die Richtung der Spannungen ohne weiteres feststellen. If this device is stuck in a blind hole even very deep of the structure to be tested is used, can be determined by using an analyzer at the mouth of the drill the lines of tension that are in the element due to the in the same surrounding material structure occurring tensions arise as a result the immediate illumination of the element from its inner or rear end through the polarization filter arranged behind this rear end in the housing watch. From the very advantageous design of the achievable in this way Stress line pattern, as shown in FIG. 8 of the description is shown, leave determine the strength and direction of the tensions easily.

Vorzugsweise weist das Gehäuse Fokussierungsanordnungen für die Beleuchtungsquelle auf. Das Gehäuse besteht daher zweckmäßigerweise aus durchsichtigem Material, z.B. Acrylharz, in bis auf die Bohrung für die Beleuchtungsquelle kompakter Ausführung, dessen hinteres Ende zur Erzeugung eines innenreflektierenden Fokussierungsspiegels parabolisch geformt ist. The housing preferably has focusing arrangements for the illumination source on. The housing is therefore expediently made of transparent Material, e.g. acrylic resin, in a compact design except for the hole for the lighting source, its rear end for producing an internally reflecting focusing mirror is parabolic in shape.

Zusätzlich zu der Tatsache, daß die Axialbohrung im doppelbrechenden Element zur Erzielung einer besonders vorteilhaften Form des Spannungslinienmusters ausgenutzt wird, dient es zweckmäßigerweise zur Durchführung der elektrischen Leitungen zur Beleuchtungsquelle. Es läßt sich aber außerdem noch zum Einsetzen und Auswechseln der Beleuchtungsquelle verwenden. Zu diesem Zweck ist die Beleuchtungsquelle vorteilhaftenveise in einem Hilfsgehäuse aus einem festen, durchsichtigen Material angeordnet, welches genau in die koaxialen Bohrungen im Element und dem Hauptgehäuse paßt, so daß es mit seiner am Einschiebende sitzenden Beleuchtungsquelle durch die Axialbohrung des doppelbrechenden Elementes bis in die Axialbohrung des Hauptgehäuses eingeschoben und zum eventuellen Auswechseln der Glühlampe herausgezogen werden kann. In addition to the fact that the axial bore in the birefringent Element for achieving a particularly advantageous shape of the stress line pattern is used, it is expediently used to lead through the electrical lines to the source of illumination. But it can also be inserted and exchanged the lighting source. To this end, the source of illumination is advantageous placed in an auxiliary housing made of a solid, transparent material, which fits snugly into the coaxial bores in the element and the main housing so that it with its lighting source located at the insertion end through the axial bore of the birefringent element pushed into the axial bore of the main housing and can be pulled out to replace the bulb if necessary.

Die koaxialen Bohrungen durch das doppelbrechende Element, durch das dahinterliegende Polarisationsfilter und durch das Gehäuse für die Beleuchtungsquelle lassen sich aber auch zum Anbringen und vor allem zur Bedienung von das Element umschließenden Montageanordnungen ausnutzen. Es ist bereits bekannt, eine Meßzelle, insbesondere eine magnetostriktive, durch Verwendung von einander entgegenwirkenden Keilen innerhalb eines Loches unter Druck zu setzen, wobei diese Keile zwischen der Zelle und einem Anschlagorgan eingesetzt werden und aus dem Bohrmund herausragende Organe zur gegenseitigen Längsverschiebung der Keile vorgesehen sind. Geeignete Montageanordnungen für das doppelbrechende Element sowie das erfindungsgemäße Gehäuse nutzen zwar ebenfalls die Wirkung gegeneinander verschobener Keile aus, aber hier wird das Element radial zusammengepreßt. Erfindungsgemäß bestehen diese Anordnungen zum Vorspannen des doppelbrechenden Elementes aus einer sich verjüngenden Innenhülse als ein Keil und einer sich entgegengesetzt verjüngenden Außenhülse als Gegenkeil. Dadurch, daß vom Bohrlochmund her auf die entgegengesetzten Enden dieser beiden Hülsen ein Druck ausgeübt wird, wird das doppelbrechende Element nicht nur einwandfrei im Bohrloch festgesetzt, sondern kann je nach Wunsch radial vorgespannt werden. Vorzugsweise besteht die Innenhülse aus relativ weichem Material, beispielsweise Messing, Aluminium oder Weißmetall, und die Außenhülse aus relativ hartem Material, beispielsweise Stahl. The coaxial holes through the birefringent element, through the polarization filter behind it and through the housing for the illumination source but can also be used to attach and, above all, to operate the element Take advantage of the surrounding mounting arrangements. It is already known that a measuring cell especially a magnetostrictive one, through the use of counteracting ones Pressurize wedges within a hole, with these wedges between the cell and a stop member are used and protruding from the drill mouth Organs for mutual longitudinal displacement of the wedges are provided. Suitable Mounting arrangements for the birefringent element and the housing according to the invention also use the effect of mutually shifted wedges, but here the element is compressed radially. According to the invention, these arrangements exist for prestressing the birefringent element from a tapered inner sleeve as a wedge and an oppositely tapered outer sleeve as a mating wedge. In that from the borehole mouth to the opposite ends of these two If pressure is exerted on the sleeves, the birefringent element is not only flawless fixed in the borehole, but can be radially prestressed as desired. Preferably, the inner sleeve is made of a relatively soft material, for example Brass, aluminum or white metal, and the outer sleeve made of relatively hard material, for example steel.

Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Figuren im einzelnen erläutert; es zeigt Fig. 1 die perspetivische Ansicht einer bevorzugten Ausführung einer spannungsoptischen Vorrichtung, F i g. 2 einen Axialschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1, F i g. 3 einen Ausschnitt aus F i g. 2 in einer abgewandelten Ausführung, Fig. 4 das Einsetzen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in ein zu prüfendes Gefüge im Axialschnitt, F i g. 5 die Vorrichtung aus F i g. 4 in verkleinertem Maßstab in Verbindung mit einem Analysator, F i g. 6 eine Vorderansicht des Analysators nach F i g. 5 in vergrößertem Maßstab, Fig. 7 eine schematische Darstellung eines abgewandelten Analysators, F i g. 8 a, 8 b und 8 c typische Streifendiagramme, wie sie bei Venvendung der Vorrichtung entstehen, Fig. 9 eine leicht abgewandelte Vorrichtung mit Anordnungen zum Einsetzen und zum Vorspannen im Längsschnitt, Fig. 10 die Vorrichtung aus Fig. 1 in vorgespanntem Zustand, F 1 g. 11 Anordnungen zum Einführen einer Lichtquelle in die vorgespannte Vorrichtung in gegenüber Fig. 9 und 10 vergrößertem Maßstab, Fig. 12 die Anordnungen nach Fig. 11 in eingesetztem Zustand und F i g. 13 die vorgespannte Vorrichtung mit der endgültig eingesetzten Lichtquelle. Some exemplary embodiments of the invention are given below of the figures explained in detail; It shows Fig. 1 the perspective view of a preferred embodiment of a stress-optical device, FIG. 2 an axial section the device according to Fig. 1, F i g. 3 shows an excerpt from FIG. 2 in a modified Embodiment, FIG. 4 shows the insertion of a device according to the invention into a device to be tested Structure in axial section, F i g. 5 shows the device from FIG. 4 on a reduced scale in connection with an analyzer, FIG. 6 is a front view of the analyzer according to FIG. 5 on an enlarged scale, FIG. 7 a schematic representation of a modified analyzer, FIG. 8 a, 8 b and 8 c typical strip diagrams, such as they arise when the device is used, FIG. 9 shows a slightly modified device with arrangements for inserting and pretensioning in longitudinal section, FIG. 10 the device from Fig. 1 in the pretensioned state, F 1 g. 11 arrangements for introducing a light source in the pretensioned device on an enlarged scale compared to FIGS. 9 and 10, FIG. 12 shows the arrangements according to FIG. 11 in the inserted state and FIG. 13 the prestressed Device with the finally inserted light source.

Das in F 1 g. 1 dargestellte Element 1 aus doppelbrechendem Material hat vorzugsweise kreisrunden Querschnitt, und zwar wegen seiner Anordnung in einem runden Bohrloch des zu prüfenden Gefüges und da das dabei entstehende Streifenmuster sehr leicht ausgewertet werden kann. Das Element kann selbstverständlich auch vieleckig sein oder beliebigen anderen Querschnitt haben. Die äußere Endfläche 2 und die innere Endfläche 3 des Elementes liegen rechtwinklig zu seiner Achse, entlang welcher eine Axialbohrung 4 ausgebildet ist. Mit der Innenfläche 3 ist ein zirkularpolarisierendes Filter 5 aus einem Viertelwellenlängenblättchen 6 und einem linearen Polarisationsfilter 7 verklebt. Andererseits ist mit dem Filter 7 das eine Ende eines festen transparenten Gehäuses 8 aus Acrylharz oder einem beliebigen anderen durchsichtigen Material von sehr geringer spannungsoptischer Empfindlichkeit mit dem gleichen Querschnitt wie das Element 1 verklebt. Eine Axialbohrung 9 ist zur Anordnung einer Glühlampe 10 vorgesehen. Zur Durchführung der Leitungen 12 von dieser Glühlampe 10 zu einer Batteriel3 (Fig.5) ist eine Bohrung 11 durch das Filter 5 vorgesehen. Zur einwandfreien Befestigung des Gehäuses 8 am Elementl dient eine Hülsel4. Als Alternative kann, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, ein Röhrchen 15 als Führung in die Bohrungen 4, 11 und 9 eingesetzt werden. That in F 1 g. 1 shown element 1 made of birefringent material preferably has a circular cross-section, because of its arrangement in one round drill hole of the structure to be tested and there the resulting striped pattern can be evaluated very easily. The element can of course also be polygonal be or have any other cross-section. The outer end face 2 and the inner End surface 3 of the element are perpendicular to its axis, along which a Axial bore 4 is formed. With the inner surface 3 is a circularly polarized Filter 5 made up of a quarter wave plate 6 and a linear polarizing filter 7 glued. On the other hand, with the filter 7, one end is a solid transparent one Housing 8 made of acrylic resin or any other transparent material of very low stress-optical sensitivity with the same cross-section as the element 1 glued. An axial bore 9 is for the arrangement of an incandescent lamp 10 intended. To lead through the lines 12 from this incandescent lamp 10 to a Batteriel3 (Fig. 5) a bore 11 is provided through the filter 5. For perfect attachment of the housing 8 on the element 1 is a sleeve 4. As an alternative, as shown in FIG. 3 shows a tube 15 as a guide into the bores 4, 11 and 9 can be used.

Die Glühlampe 10 ergibt eine Beleuchtung auf der anderen Seite des Filters 5, so daß die Lichtstrahlen nach erfolgter Polarisation durch das Filter 5 in der Längsrichtung des Elementes 1 durch seine Außenfläche 3 austreten. Um eine möglichst gleichmäßige Beleuchtung des Gesamtquerschnittes des Elementes 1 zu erreichen, ist die GlühlampelO im Brennpunkt des parabolisch konvexen Endes 16 des Gehäuses 8 angeordnet, so daß dieses Endel6 einen feststehenden Brennspiegel bildet. Dieses äußere Ende 16 kann gleich zu Anfang oder beim Einkitten der gesamten Vorrichtung an Ort und Stelle mit reflektierendem Material belegt werden. Fig. 4 zeigt, wie eine Zement- oder Kittschicht 17 die gesamte Länge dieser Vorrichtung umgibt, welche dadurch entstanden ist, daß die Vorrichtung in einen entsprechenden Zement- oder Kittpfropfen 18 am Ende eines in ein Felsgefüge 20 oder eine Betonkonstruktion, ein Mauerwerk, eine Metallkonstruktion oder eine sonstige zu testende feste Konstruktion ausgebildeten Bohrloches 19 eingedrückt wurde. Eine Hülse 21, die über die Außenfläche 2 des Körpers 1 hinwegragt, gewähr leistet, daß diese Schicht 17 sich wohl über die gesamte Länge des Körpers 1 erstreckt, ohne auf die Fläche 2 zu fließen. The incandescent lamp 10 provides lighting on the other side of the Filters 5, so that the light rays after polarization through the filter 5 emerge in the longitudinal direction of the element 1 through its outer surface 3. To a to achieve the most uniform possible illumination of the entire cross-section of element 1, is the incandescent lamp at the focal point of the parabolic convex end 16 of the housing 8 arranged so that this Endel6 forms a fixed focal mirror. This outer end 16 can be used right at the beginning or when cementing the entire device be covered on the spot with reflective material. Fig. 4 shows how a layer of cement or putty 17 surrounds the entire length of this device, which has arisen because the device is in a corresponding cement or Putty plug 18 at the end of one in a rock structure 20 or a concrete structure, a masonry, metal structure, or other solid structure to be tested trained borehole 19 was pressed. A sleeve 21 that protrudes over the outer surface 2 of the body 1, ensures that this layer 17 probably extends over the entire length of the body 1 without affecting the surface 2 to flow.

Vorausgesetzt, daß die Bohrung 19 geradlinig ausgebildet wurde, kann die Vorrichtung vom Munde 22 des Bohrloches 19 (F i g. 5) betrachtet werden, wobei es gleichgültig ist, bis zu welcher Tiefe die Vorrichtung eingeführt wurde. Die Betrachtung kann durch einen einfallen Analysator 23 (F i g. 5 und 6) oder durch einen Telesliopanalysator 24 (F i g. 7) erfolgen. Der Analysator 23 nach Fig. 5 und 6 besitzt einen Handgn.ff 23A, einen feststehenden Rahmen 25 mit einem Viertelwellenlängenblättchen 26 und einen drehbaren Rahmen 27, der ein lineares Polarisationsfilter 28 trägt, wobei ein Knopf 29 zur Verdrehung dieses Rahmens vorgesehen ist sowie eine Skala 30 zur Messung der Verdrehung. Der Teleskopanalysator 24 nach Fig.7 besitzt ein Viertelwellenlängenblättehen in einer Halterung 31 und ein verdrehbares lineares Polarisationsfilter in einer Halterung 32. Provided that the bore 19 was formed in a straight line, can the device can be viewed from the mouth 22 of the borehole 19 (FIG. 5), wherein it does not matter to what depth the device has been inserted. the Viewing can be through an incident analyzer 23 (Figs. 5 and 6) or by a telescopic analyzer 24 (FIG. 7). The analyzer 23 according to FIG. 5 and 6 has a handgrip 23A, a fixed frame 25 with a quarter wave plate 26 and a rotatable frame 27 carrying a linear polarizing filter 28, a knob 29 is provided for rotating this frame and a scale 30 for measuring the twist. The telescope analyzer 24 according to Figure 7 has a Quarter-wave sheets in a holder 31 and a rotatable linear Polarization filter in a holder 32.

Wenn es auch nicht unbedingt erforderlich ist, daß man das Filter verdrehen kann, da auf alle Fälle das in den Fig. 8 a und 8c dargestellte Streifenmuster direkt sichtbar ist. läßt sich eine genaue Auswertung der Spannung dadurch erreichen, daß man das Blättellen so lange verdreht, bis ein »Standard«-Streifen entsteht. welcher einem bekannten Muster (festgelegt durch Eichung) entspricht, woraufhin dann der Grad der Verdrehung bestimmt wird, welcher nötig war, um das zuerst festgestellte Muster in das »Standard«-Muster umzubilden. Durch Vermehrung oder Verminderung der Standardspannung um einen entsprechenden Wert ist die tatsächliche Spannung ermittelbar. So zeigt die Fi g. 8c ein Muster, welches sich aus einer zwischen den Standardmustern nach F i g. 8 a und 8 b liegenden Zwischenspannung ergibt. Even if it is not absolutely necessary to have the filter can twist, since in any case the striped pattern shown in FIGS. 8 a and 8 c is directly visible. a precise evaluation of the voltage can be achieved by that the peeling is twisted until a "standard" stripe is produced. which corresponds to a known pattern (determined by calibration), whereupon then the degree of twist is determined, which was necessary for the first determined To transform the pattern into the "standard" pattern. By increasing or decreasing the Standard voltage around a corresponding value, the actual voltage can be determined. Thus, the Fi g. 8c a pattern which is one of the standard patterns according to FIG. 8 a and 8 b results in lying intermediate voltage.

Das Muster nach F i g. 8 c könnte durch Verdrehung des Blättchens in einer oder der anderen Richtung in eines der Muster nach F i g. 8 a oder 8b umgebildet werden.The pattern according to FIG. 8c could be achieved by twisting the leaflet in one or the other direction in one of the patterns according to FIG. 8 a or 8b remodeled will.

Die in den Fig. 9, 10. 12 und 13 dargestellte Spannt' ngsanzeigevonichtung entspricht der Vorrichtung nach F i g. 1 bis 4 bis auf die Tatsache, daß seine Längsbohrung 9A durch sein parabolisches Ende 16 hindurchgeht. Dadurch kann eine Stange 33, deren Länge mindestens der Länge des Bohrloches 34 entspncht, durch die ganze Vorrichtung hindurchgeführt werden. Die Stange 33 ist in eine steife Scheibe 35 eingeschraubt. welche auf dem breiteren Innenende einer sich verjüngenden Hülse 86 aufliegt, in welche die Anzeigevorrichtung eingepaßt ist. Auf diese Hülse 36 ist eine Hülse 37 mit entgegengesetzt verlaufender, gleich starker Verjüngung und mit vier gleichmäßig angeordneten Schlitzen 38 (nur einer dargestellt) aufgepaßt. Gegen das breitere Ende der Hülse 37 ist das Innenende eines Rohres 39 angesetzt, welches sich ebenfalls bis zum Mund des Bohrloches 34 erstreckt. Ein hydraulischer Druckbock 40 sitzt am Außenende des Rohres 39, und die Stange 33 ist mit dem Druckkolben 41 dieses Druekbockes 40 verbunden. Wenn nun über den Druckbock 40 ein an einem Druckmesser 42 ablesbarer Druck ausgeübt wird, dann wird über die Stange 33 die Hülse 36 entgegen dem Widerstand des Rohres 39 in die Hülse 37 gepreßt, wodurch die Hülse gegen die Wandung des Bohrloches 34 ausgedehnt und das Element 1 der Vorrichtung innerhalb der Hülse 36 auf eine bestimmte Vorspannung zusammengedrückt wird. Anschließend wird der Druckbock 4() abgenommen und die Stange 33 aus der Scheibe35 herausgeschraubt und ebenfalls entfernt. Die Vorrichtung verbleibt nunmehr in vorgespanntem Zustand (F i g. 10) an der jeweils gewünschten Stelle im Bohrloch 34. Abschließend braucht lediglich die Lichtquelle eingesetzt zu werden. Dies geschieht folgendermaßen: Die Glühlampel0A sitzt in einem rohrförmigen Hilfsgehäuse 8 B aus dem gleichen Material wie das Gehäuse 8A und wird von einer Kappe 43 umschlossen. Dieses Hilfsgehäuse 8 B paßt in die Bohrungen 4 und 9A der Vorrichtung. Zum Einsatz wird das Außenende des Gehäuses 8B in eine Gegenbohrung 414 am Innenende eines Stopfens 45 gedriickt, welcher von einem Rohr 46 in der Bohrlochtiefe entsprechender Länge getragen wird (F 1 g. 10). Das Außenende 47 des Stopfens 45 wird im Bohrloch 34 geführt, und wenn das verjüngte Innenende 48 des Stopfens 45 so weit in die Hülse 37 eingedrungen ist, daß seine Endfläche an die Außenfläche 2 des Elementes 1 anstößt, befindet sich die Glühlampe 10 A genau im Brennraum des mit reflektierendem Material überzogenen Endes 16 A des Gehäuses 8 A. Die Leitungen 12 für die Glühlampe 10A laufen durch das Rohr 46, in welchem eine halbrunde Hülse 49 angeordnet ist, welche gegen das Außenende des Hilfsgehäuses 8 B gedrückt wird, während der Stopfen 45 und das Rohr 46 aus dem Bohrloch 34 herausgezogen werden. Dadurch bleibt dieses Hilfsgehäuse 8B unbedingt an der gewünschten Stelle in der Vorrichtung liegen, so daß abschließend auch die halbitinde Hülse 49 entnommen werden kann, ohne daß infolge Zug an den Leitungenl2 die Lage der Glühlampe 10 A verändert werden könnte. Die Vorrichtung ist nun mit ihrer Glühlampe an der gewünschten Stelle (Fig. 13). The tension display device shown in FIGS. 9, 10, 12 and 13 corresponds to the device according to FIG. 1 to 4 except for the fact that its longitudinal bore 9A passes through its parabolic end 16. As a result, a rod 33, whose Length at least equal to the length of the borehole 34, through the entire device be passed through. The rod 33 is screwed into a rigid disk 35. which rests on the wider inner end of a tapered sleeve 86, in which the display device is fitted. A sleeve 37 is on this sleeve 36 with oppositely running, equally strong tapering and with four evenly arranged slots 38 (only one shown). Against the wider At the end of the sleeve 37, the inner end of a tube 39 is attached, which is also extends to the mouth of the borehole 34. A hydraulic jack 40 sits on Outer end of the tube 39, and the rod 33 is with the pressure piston 41 of this pressure block 40 connected. If now on the pressure block 40 a readable on a pressure gauge 42 Pressure is exerted, then the sleeve 36 is against the resistance via the rod 33 of the tube 39 is pressed into the sleeve 37, whereby the sleeve against the wall of the borehole 34 expanded and the element 1 of the device within the sleeve 36 on a certain bias is compressed. Then the pressure block 4 () removed and the rod 33 unscrewed from the disk 35 and also removed. The device now remains in the pretensioned state (FIG. 10) on the respective desired location in the borehole 34. Finally, all you need is the light source to be used. This is done as follows: The incandescent lamp 0A sits in one tubular auxiliary housing 8 B made of the same material as the housing 8A and is enclosed by a cap 43. This auxiliary housing 8 B fits into the bores 4 and Figure 9A of the device. The outer end of the housing 8B is used in a counterbore 414 pressed at the inner end of a plug 45, which is from a pipe 46 in the borehole depth appropriate length is worn (F 1 g. 10). The outer end 47 of the plug 45 is guided in the borehole 34, and when the tapered inner end 48 of the plug 45 has penetrated so far into the sleeve 37 that its end face to the outer surface 2 of the element 1 abuts, the bulb 10 A is located exactly in the combustion chamber of the with reflective material coated end 16 A of the housing 8 A. The cables 12 for the incandescent lamp 10A run through the tube 46 in which a semicircular sleeve 49 is arranged, which is pressed against the outer end of the auxiliary housing 8 B, while the plug 45 and tube 46 are withdrawn from the borehole 34. As a result, this auxiliary housing 8B remains absolutely at the desired location in the Device lie so that finally the half-binding sleeve 49 can also be removed can without changing the position of the incandescent lamp 10 A as a result of pulling on the lines 12 could be. The device with its light bulb is now in the desired position (Fig. 13).

Die Zement- oder Kittschicht 17 (F 1 g. 4 und 5) kann aus beliebigem selbsthärtendem Material bestehen, um eine einwandfreie Einbettung der Vorrichtung im Bohrloch 19 zu erzielen, so daß die Spannungen in der die Vorrichtung umgebenden Konstruktion oder dem Gefüge 20 einwandfrei an die Vorrichtung übertragen werden. Vorzugsweise ist dem Kitt Metallpulver in einer derartigen Menge beigemischt, daß sich eine spiegelnde Fläche an dem parabolischen Ende 16 des Gehäuses 8 ergibt, wenn die Vorrichtung kräftig in den Kittpfropfen 18 hineingepreßt wird. The cement or cement layer 17 (F 1 g. 4 and 5) can be made of any Self-hardening material exist to ensure proper embedding of the device to achieve in the borehole 19, so that the stresses in the surrounding the device Construction or the structure 20 can be properly transferred to the device. Metal powder is preferably mixed into the cement in such an amount that a reflective surface results at the parabolic end 16 of the housing 8, when the device is pressed forcefully into the plug 18 of cement.

Für die Montage mit der Doppelhülse nach Fig. 9, 10, 12 und 13 wird für die in direkter Bertihrung mit dem Element 1 befindliche Hülse 36 vorzugsweise relativ weiches Metall, beispielsweise Messing, Aluminium oder Weißmetall, verwendet, dagegen relativ hartes Metall, beispielsweise Stahl, für die geschlitzte Außenhülse 37. Wenn das Element 1, wie eingangs beschrieben, vorgespannt wird, so ergibt sich bei jedem Spannungsabfall in der die Vorrichtung umgebenden Konstruktion oder dem Gefüge ein Wechsel des Streifenmusters ebenso wie bei einem Ansteigen dieser Spannungen. Diese Anordnung mit der Vorspannungshülse ist daher besonders dort vorteilhaft, wo ein starker Spannungsabfall wahrscheinlich ist, da bei einem Einkitten wie in Fig. 4 und 5 die Verbindung zwischen dem Elementl und dem ihn umgebenden Gefüge in diesem Falle unter Umständen abreißen kann, wenn der Kitt sich von dem Element 1 löst. For assembly with the double sleeve according to Fig. 9, 10, 12 and 13 is for the sleeve 36 located in direct operation with the element 1, preferably relatively soft metal, for example brass, aluminum or white metal, is used, on the other hand, relatively hard metal, for example steel, for the slotted outer sleeve 37. If the element 1, as described above, is pretensioned, this results at any voltage drop in the structure surrounding the device or in the Structure a change in the stripe pattern as well as an increase in these tensions. This arrangement with the preload sleeve is therefore particularly advantageous where where a strong voltage drop is likely, as with cementing as in 4 and 5 the connection between the element and the structure surrounding it in this case possibly Can tear off if the putty is up detaches from element 1.

Das doppelbrechende Material des Elementes 1 sollte nach Möglichkeit einen Young-Modul E besitzen, welcher gegenüber dem des Materials der zu prüfenden Konstruktion oder des Gefüges hoch ist, und zwar wenigstens doppelt so hoch. In den meisten Fällen wird Glas dieser Bedingung genügen. Als besonders vorteilhaft hat sich Borsilikatglas erwiesen. The birefringent material of the element 1 should if possible have a Young's module E, which is compared to that of the material to be tested Construction or structure is high, at least twice as high. In in most cases, glass will meet this requirement. As particularly beneficial borosilicate glass has proven itself.

Allerdings können auch andere doppelbrechende Stoffe, wie beispielsweise Äthoxylin-Kunstharz, verwendet werden, wenn die extreme Beständigkeit von Glas nicht unbedingt erforderlich ist.However, other birefringent substances such as Ethoxylin resin, used when the extreme resistance of glass is not is absolutely necessary.

Eine Beständigkeit des Elementes 1 ist vor allem dann wünschenswert, wenn die Prüfungen in gewissen Zeitabständen über einen langen Zeitraum hinweg durchgeführt werden sollen. So kann beispielsweise eine Anzahl von spannungsanzeigenden Vorrichtungen an vielen Stellen belassen werden, die über eine Konstruktion oder in einem Gefüge verteilt sind, um periodische Inspektionen durchführen zu können. In einem derartigen Fall ist es vor allem vorteilhaft, wenn die Glühlampen 10 und 10 A herausgenommen und ausgewechselt werden können, um ein Versagen bei ausfallender Beleuchtung schnell beheben zu können. Resistance of element 1 is particularly desirable when if the tests are carried out at certain time intervals over a long period of time should be. For example, a number of voltage indicating devices can be left in many places over a construction or in a structure are distributed in order to be able to carry out periodic inspections. In one of those Case, it is particularly advantageous if the incandescent lamps 10 and 10 A are removed and can be replaced quickly in the event of a failure in the event of a lighting failure to be able to fix.

Wenn vorstehend auch das Einführen und genaue Einsetzen einer Spannungsanzeigevorrichtung in einem zu diesem Zweck ausgebildeten Bohrloch beschrieben wurde, so kann selbstverständlich eine derartige Vorrichtung auch von vornherein an Ort und Stelle eingegossen werden, beispielsweise bei der Herstellung einer Betonkonstruktion oder beim Formen einer Konstruktion aus Kunstharz, in welchem Fall sich die direkte spannungsübermittelnde Berührung mit dem Element 1 zwangläufig ergibt. If above also the introduction and precise insertion of a voltage indicator device has been described in a borehole designed for this purpose, so can of course such a device can also be cast in place from the outset, for example in the production of a concrete structure or in the molding of a Resin construction, in which case the direct stress-transmitting Contact with the element 1 inevitably results.

Grundsätzlich gibt es keine Grenze für den Querschnitt des Elementes 1. Die Vorrichtungen können entsprechend den speziellen Anforderungen in einer Reihe von Normal- oder Spezialabmessungen hergestellt werden. Die untere Abmessungsgrenze wird durch den Durchmesser des Loches bestimmt, welches ohne Schwierigkeiten in das zu prüfende Material gebohrt werden kann, wobei gleichzeitig der Durchmesser der Bohrung 11 für die Leitungen 12 gewährleistet sein muß. So könnte ein Element 1 in Kleinabmessung etwa einen Durchmesser von 32 mm und eine Länge von 38 mm haben sowie eine Axialbohrung von 6 mm Durchmesser. Basically there is no limit to the cross-section of the element 1. The jigs can be lined up according to the special requirements of normal or special dimensions. The lower dimensional limit is determined by the diameter of the hole, which can be easily inserted into the material to be tested can be drilled, at the same time the diameter the bore 11 for the lines 12 must be guaranteed. So could an element 1 in small dimensions about 32 mm in diameter and 38 mm in length as well as an axial bore of 6 mm diameter.

Allerdings kann das Verhältnis der Länge zum Durchmesser entsprechend den jeweils vorliegenden Umständen verändert werden, und unter gewissen Umständen kann das Element derart kurz gehalten werden, daß das doppelbrechende Material zu einer Scheibe wird. However, the ratio of the length to the diameter can be adjusted accordingly be changed as the circumstances prevail, and under certain circumstances the element can be kept so short that the birefringent material to a disc.

Das parabolische Ende 16 oder 16A des Gehäuses 8 oder 8A dient dazu, die Lichtstrahlen der Glühlampe 10 oder 10A als parallel zur Achse des Elementes 1 und gleichmäßig über seinen und den Querschnitt des zirkular polarisierenden Filters 5 verteiltes Strahlenbündel zu reflektieren. Allerdings ließe sich das Gehäuse 8 oder 8A auch durch eine Beleuchtungsanordnung ersetzen, welche andere Fokussierungsanordnungen aufweist, beispielsweise eine Linse. The parabolic end 16 or 16A of the housing 8 or 8A is used to the light rays of the incandescent lamp 10 or 10A as being parallel to the axis of the element 1 and evenly over his and the cross-section of the circularly polarizing filter 5 to reflect a distributed beam. However, the housing 8 or 8A can also be replaced by a lighting arrangement which has other focusing arrangements has, for example a lens.

Da die Inspektion des Gefüges am Mund des Bohrloches 19 oder 34 unter Verwendung von Lichtstrahlen durchgeführt wird, welche von der anderen Seite des Elementes 1 und des Filters 5 übertragen werden, spielt die Entfernung des Elementes 1 vom Mund des Bohrloches keine Rolle, vorausgesetzt, daß dieses Bohrloch weitgehend geradlinig ausgebildet ist. Außerdem spielt es nur eine geringe Rolle, wenn das Element 1 nicht genau koaxial im Bohrloch angeordnet ist, während jeder Versuch der Beobachtung einer derartigen Vorrichtung mit Hilfe von Licht, welches am Mund des Bohrloches ausgestrahlt wird, um nach Durchgang durch das Element 1 reflektiert zu werden, zu Beobachtungsschwierigkeiten führen könnte, da ein großer Teil der Lichtstrahlen auf alle Fälle von der Außenfläche 2 des Elementes 1 reflektiert wird und außerdem Lichtbrechungen auftreten, wenn dieses Außenende nicht genau rechtwinklig zur Achse des Bohrloches angeordnet ist. Since the inspection of the structure at the mouth of the borehole 19 or 34 under Use of rays of light is carried out by one another Side of the Element 1 and the filter 5 are transferred, the removal of the element plays 1 from the mouth of the borehole does not matter, provided that this borehole largely is straight. Plus, it doesn't really matter if that Element 1 is not exactly coaxial in the borehole during each attempt the observation of such a device with the help of light, which is at the mouth of the borehole is emitted to be reflected after passing through the element 1 to become, could lead to observation difficulties, as a large part of the Light rays are reflected from the outer surface 2 of the element 1 in any case and also refractions occur if this outer end is not exactly right-angled is arranged to the axis of the borehole.

Die Erfindung ergibt somit am Mund eines Bohrloches eine klare Beobachtungsmöglichkeit eines jeglichen Streifenmusters, welches von der in dem doppelbrechenden Material auftretenden Spannung entsprechend der Spannung in dem ihn umgebenden Materialgefüge erzeugt wird. Vorausgesetzt, daß der Young-Modul E des Elementes 1 groß genug ist, sind Veränderungen des Moduls des Materialgefüges ohne Wirkung auf die Spannungskonzentration im Element 1. The invention thus provides a clear possibility of observation at the mouth of a borehole any stripe pattern different from that in the birefringent material occurring stress corresponding to the stress in the material structure surrounding it is produced. Assuming that the Young's modulus E of element 1 is large enough, are changes in the modulus of the material structure without any effect on the stress concentration in element 1.

Die Stärke der Spannung im Element 1 ist direkt aus dem Streifenmuster ermittelbar, von welchem Beispiele unter einem uniaxialen Belastungssystem in den F i g. 8 a, 8b und 8 c dargestellt sind. Die Symmetrieachsen eines Streifenmusters ergeben die Richtung der Hauptspannungen rechtwinklig zur Achse des Bohrloches. Das Verhältnis zwischen den beiden Hauptspannungen bestimmt das Belastungssystem, d. h. ob uniaxial oder andersartig oder ob nahezu gleichmäßig wie bei einer Annäherung an ein hydrostatisches System. Außerdem kann über die Kompensation mit Hilfe des verdrehbaren linearen Polarisationsfilters im Analysator 23 oder 24 eine genaue Messung der Spaunungsstarke sehr leicht während der Beobachtungszeit durchgeführt werden. The strength of the tension in element 1 is straight from the striped pattern can be determined from which examples under a uniaxial loading system in the F i g. 8 a, 8 b and 8 c are shown. The axes of symmetry of a stripe pattern result in the direction of the principal stresses at right angles to the axis of the borehole. The relationship between the two principal stresses determines the loading system, d. H. whether uniaxial or otherwise or whether almost evenly as with an approach to a hydrostatic system. In addition, the compensation can be used with the rotatable linear polarization filter in the analyzer 23 or 24 a precise Measurement of the level of relaxation carried out very easily during the observation period will.

Claims (7)

Patentansprüche: 1. Spannungsoptische Vorrichtung zum Ermitteln von Spannungen in undurchsichtigen Körpern, wie Fels, Beton, Bauwerken usw., mit einem der Länge nach in eine Bohrung des zu prüfenden Körpers zusammen mit einem Polarisationsfilter einsetzbaren Element aus doppelbrechendem Material, wie Borsilikat-Glas oder Epoxydharz, welches bei Beleuchtung von außerhalb der Bohrung sichtbare Spannungslinien erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß das doppelbrechende Element (1) eine Axialbohrung (4) aufweist und am hinteren Ende ein Gehäuse (8 oder 8A) mit einer koaxial als Fortsetzung der Bohrung(4) im Element (1) ausgebildeten Bohrung (9) zur Aufnahme einer Beleuchtungsquelle (10 oder 10A) zwecks Beleuchtung des Elementes (1) über ein hinter dessen hinterem Ende angeordnetes zirkular polarisierendes Filter (5). Claims: 1. Stress-optical device for determining Stresses in opaque bodies such as rock, concrete, structures, etc., with a lengthways into a bore in the body to be tested together with a polarization filter insertable element made of birefringent material, such as borosilicate glass or epoxy resin, which creates visible tension lines when illuminated from outside the bore, characterized in that the birefringent element (1) has an axial bore (4) has and at the rear end a housing (8 or 8A) with a coaxial as a continuation the bore (4) in the element (1) formed bore (9) for receiving an illumination source (10 or 10A) for the purpose of illuminating the element (1) via a rear one behind it Circular polarizing filter (5) arranged at the end. 2. Spannungsoptische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (8 oder 8A) Fokussierungsanordnungen für die Beleuchtungsquelle (10 oder 10A) aufweist. 2. Voltage optical device according to claim 1, characterized in that that the housing (8 or 8A) has focusing arrangements for the illumination source (10 or 10A). 3. Spannungsoptische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (8 oder 8A) aus festem, durchsichtigem Material, beispielsweise Acrylharz, mit einem parabolisch geformten Ende (16 oder 16A) zur Erzeugung eines innenreflektierenden Fokussierungsspiegels besteht. 3. Voltage optical device according to claim 1, characterized in that that the housing (8 or 8A) made of solid, transparent material, for example acrylic resin, with a parabolic shaped end (16 or 16A) for Creation of an internally reflecting focusing mirror consists. 4. Spannungsoptische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsquelle (10A) in einem Hilfsgehäuse (8B) aus einem festen, durchsichtigen Material angeordnet ist, welches austauschbar durch die Bohrung (4) des doppelbrechenden Elementes (1) in die Bohrung (9A) des Hauptgehäuses (8A) einführbar ist. 4. Voltage optical device according to claim 3, characterized in that that the illumination source (10A) in an auxiliary housing (8B) made of a solid, transparent Material is arranged, which can be exchanged through the bore (4) of the birefringent Element (1) can be inserted into the bore (9A) of the main housing (8A). 5 Spannungsoptische Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polarisationsfilter (5) zwischen dem doppelbrechenden Element (1) und dem Gehäuse (8 oder 8A) sitzt und eine mit den koaxialen Bohrungen (4 und 9 oder 9A) dieser beiden Teile zusammenfallende Bohrung (11) aufweist. 5 Stress optical device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the polarization filter (5) between the birefringent Element (1) and the housing (8 or 8A) sits and one with the coaxial bores (4 and 9 or 9A) of these two parts has coincident bore (11). 6. Spannungsoptische Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 mit Anordnungen zum Vorspannen des doppelbrechenden Elementes mit Hilfe von Keilen, gekennzeichnet durch eine sich verjüngende Innenhülse (36) zur Bildung des einen Keiles und eine sich entgegengesetzt verjüngende Außenhülse (37) mit Längsschlitzen (38) zur Bildung des Gegenkeiles. 6. Stress optical device according to any one of claims 1 to 5 with arrangements for prestressing the birefringent element with the aid of Wedges, characterized by a tapered inner sleeve (36) to form the a wedge and an oppositely tapering outer sleeve (37) with longitudinal slots (38) to form the counter wedge. 7. Spannungsoptische Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülse (36) aus relativ weichem Material, beispielsweise Messing, Aluminium oder Weißmetall, und die Außenhülse (37) aus relativ hartem Material, beispielsweise Stahl, besteht. 7. Voltage optical device according to claim 6, characterized in that that the inner sleeve (36) made of relatively soft material, for example brass, aluminum or white metal, and the outer sleeve (37) made of relatively hard material, for example Steel. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 817 044; schweizerische Patentschrift Nr. 355 972; britische Patentschrift Nr. 783 270; USA.-Patentschrift Nr. 2 014 688. Documents considered: German Patent No. 817 044; Swiss Patent No. 355 972; British Patent No. 783 270; U.S. Patent No. 2,014,688.