Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen von Höhendifferenzen unter Nutzung der Luftdruckmessung bestehend aus einem stationären Flüssigkeitsbehälter, einem flüssigkeitsgefüllten Schlauch und einem Meßkopf mit wenigstens einem Drucksensor und einer speichernden, vergleichenden und signalisierenden Indikatorelektronik.

Stand der Technik

Einfache technische Lösungen für die Ermittlung von Höhendifferenzen auf der Basis der Luftdruckmessung sind in Form von Schlauchwaagen bekannt. Derartige Geräte genügen heutigen Anforderungen an Produktivität und Präzision oft nicht mehr. Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, ein einfach handhabbares, robustes, zuverlässiges und kostengünstig herstellbares Gerät für die Messung von Höhendifferenzen zu schaffen. So wird in der DE AI 43 42 935 ein Höhendifferenz-Meßgerät vorgeschlagen, das einen sofortigen Einsatz ohne vorherigen Einrichtungsaufwand sowie eine handliche Einmannbedienung bei Sicherung einer hohen Meßgenauigkeit und einer schnellen Gewinnung und Auswertung der Meßergebnisse zuläßt. Dieses Höhendifferenz-Meßgerät besteht aus einem stationären und unverschlossenen Flüssigkeitsbehälter, der im Meßbereich praktisch beliebig fixiert werden kann. Der Flüssigkeitsbehälter ist mit einem Meßkopf durch einen flüssigkeitsgefüllten Schlauch verbunden, wobei der Meßkopf einen Drucksensor und eine speichernde, vergleichende und signalisierende Indikatorelektronik enthält. Der Flüssigkeitsbehälter verfügt über eine die Flüssigkeitssäule des Meßsystems gegen die Atmosphäre abgrenzende Membran.

Die Nachteile der bekannten technischen Lösung bestehen insbesondere in der Möglichkeit des Entstehens unzulässig großer Meßungenauigkeiten.

Die mangelnde Präzision der bekannten Meßgeräte resultiert im wesentlichen aus ihrer unzureichenden

Fähigkeit, die Meßwertverfälschungen, beispielsweise infolge größerer Temperaturschwankungen, wirksam zu kompensieren.

Durch Erschlaffung oder Verformung der Membran des Flüssigkeitsbehälters im vorbeschriebenen Meßgerätes kann es auch zu unerwünschten Störungen der Lage des

Flüssigkeitsspiegels im Meßbehälter im Verlaufe von

Meßreihen kommen.

Schließlich bieten bisher bekannte Lösungen keine ausreichende Vorraussetzung für das Vermeiden von

Meßungenauigkeiten wegen zu hoher Haftspannung der

Meßflüssigkeit oder wegen der unzureichenden

Frostsicherheit.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Gerät zur Messung von Höhendiffenzen zu schaffen, dem die Mängel des bekannten Standes der Technik nicht mehr anhaften. Insbesondere soll eine vorteilhafte Lösung auch bei wechselnden Umgebungstemperaturen und in unterschiedlichen Höhenlagen voll funktionstüchtig bleiben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe im wesentlichen durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs l gelöst, indem der stationäre Flüssigkeitsbehälter als verschlossener Referenzspeicher mit flexibler Wandung ausgeführt ist. Der Referenzspeicher ist zumindest mit einer zugleich als Speicheraufhängung dienenden unflexiblen Schutzhaube verbunden. Die Meßflüssigkeit verfügt über das Fließverhalten verbessernde, das Gefrieren verhindernde und/oder die Diffusion durch die

flexiblen Wandungen des Referenzspeichers und des Verbindungsschlauches behindernde Zusätze. Der durch einen flüssigkeitsgefüllten Verbindungsschlauch mit dem Referenzspeicher verbundene Meßkopf ist zusätzlich mit zur selbständigen Kalibrierung des Meßgerätes dienenden Temperatur- und Zeitmeßeinrichtungen ausgerüstet.

Mit dieser Ausstattung besitzt das Gerät zur Messung von Höhendifferenzen eine derartige Präzision und Zuverlässigkeit, das es auch für unterschiedliche Arbeitsbereiche bezüglich der absoluten Höhen- und Temperaturbedingungen geeignet macht. Die Meßgeschwindigkeit ist durch die Verwendung von Meßflüssigkeiten mit die Haftspannung herabsetzenden Zusätzen deutlich erhöht. Eine Beeinträchtigung der Meßergebnisse durch unzureichende Beachtung der Temperatur- und Zeitabhängigkeit des Meßvorganges wird durch die Erfassung und Auswertung der Zeit- und Temperaturabhängigkeit des Meßergebnisses -bezogen auf die verwendete Meßflüssigkeit- praktisch ausgeschlossen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Referenzspeicher als flacher Folienspeicher, vorzugsweise als horizontal angeordneter Schlauch oder Beutel ausgebildet ist. Der Referenzspeicher ist dazu vorzugsweise in einer unflexiblen Schutzhaube an wenigstens zwei Punkten oder wenigstens zwei Kanten aufgehängt und/oder durch die Innenform der unflexiblen Schutzhaube in seiner Lage fixiert. Die vorgesehene Schutzhaube bietet damit zugleich für den Referenzspeicher den erforderlichen Schutz vor Einwirkungen des gegebenenfalls rauhen Baustellenbetriebes auf die Funktion des Referenzspeichers.

Nach einer weiteren Ausführung weist der Referenzspeicher wenigstens einen solchen Füllstand der Meßflüssigkeit auf, bei dem sich eine druck- und spannungsarme und annähernd horizontale Ausbildung des Flüssigkeitsspiegels als Referenzspiegel im flachen

Folienspeicher als Teil der hydraulisch verbundenen Systemelemente ergibt.

Zum Zwecke einer einwandfreien Funktion ist der

Folienspeicher ausschließlich mit Meßflüssigkeit gefüllt, um sicherzustellen, daß sich in der

Schlauchverbindung unter Meßbedingungen keine Gasblasen befinden.

Es ist auch möglich, die flexiblen Wandungen von

Referenzspeicher und Verbindungsschlauch bedarfsweise für die Entgasung der Meßflüssigkeit zu nutzen, sofern diese Wandungen eine Gasdiffusion zulassen.

Zur ständigen Gewährleistung der Funktionsfähigkeit des Gerätes zum Messen von Höhendifferenzen ist vorgesehen, daß die Meßflüssigkeit aus Wasser, Netzmittel, Friktionsreduzierer und/oder Frostschutzmittel besteht. Mit Hilfe eines Netzmittelzusatzes wird die Reaktionsfähigkeit des Systems beim Meßvorgang infolge des Herabsetzens der Haftspannung deutlich verbessert. Das bedarfsweise zugesetzte Friktionsreduzierer besitzt eine gleiche Wirkungsrichtung.

Mit Hilfe beigefügter Frostschutzmittel wird die Funktion des Meßgerätes auch bei tiefen Temperaturen aufrechterhalten. Eine einheitliche Beschaffenheit der Meßflüssigkeit für verschiedene Ausführungsformen und Anwendungen des Meßgerätes ist nicht erforderlich, weil es mit Hilfe des vorgesehenen Kalibriermoduls als Bestandteil der speichernden, vergleichenden und signalisierenden Indikatorelektronik bei Erfordernis zur automatischen Meßwertkorrektur kommt.

Dazu verfügt die speichernde, vergleichende und signalisierende Indikatorelektronik über einen Korrekturspeieher zur Registrierung der für die Kalibrierung benötigten Korrekturdaten. Eine erste Kalibrierung des Meßgerätes findet bereits im Rahmen der Fertigung bei der Funktionserprobung statt. Zusätzlich kalibriert sich das Meßgerät jeweils bei der Einschaltung unter Berücksichtigung des am Meßort herrschenden Temperaturgefälles und mit dem Durchlaufen einer bestimmten Niveauveränderung automatisch.

Die aktuellen Korrekturdaten werden im entsprechenden Korrekturspeicher unverlierbar gesichert. Während einer Messung werden die Daten des Korrekturspeichers mit der Geräteinnentemperatur und mit der Umgebungstemperatur unter Berücksichtigung des aktuellen Höhen-Bezugsniveaus verrechnet. Eine Registrierung der Meßzeit findet bedarfsweise nur insofern statt, daß aufgrund natürlicher Schwankungen von Luftdruck, Temperatur und relativer Feuchte zum Zwecke einer hohen Präzision der Messung eine Begrenzung der Meßzeit erfolgt.

In einer besonderen Ausführungsform ist die Meßflüssigkeit ein pflanzliches Oel, ein mineralisches Oel oder ein Gemisch aus verschiedenen Oelen. Mit dieser Variante ist der Vorteil verbunden, daß unter bestimmten Umständen auf den Zusatz von Netzmitteln, Friktionsreduzierern und/oder Frostschutzmitteln verzichtet werden kann, ohne die mit ihrem Einsatz verbundenen Vorteile entbehren zu müssen.

Zur Sicherung höchster Meßgenauigkeiten ist vorgesehen, daß die speichernde, vergleichende und signalisierende Indikatorelektronik über einen die Übertragung von Pendelbewegungen und Schwingungen des Verbindungsschlauches auf den Meßkopf unterdrückenden elektronischen Filter verfügt.

Insgesamt steht damit eine technische Lösung zur Verfügung, mit deren Hilfe in der erforderlichen Genauigkeit und kostengünstig auch kleinste Höhendifferenzen schnell bestimmt werden können. Ein besonderer Vorteil besteht weiterhin darin, daß trotz des hohen Komforts der Meßeinrichtung und der erzielbaren Qualität der Meßergebnisse die angestrebte Einmannbedienung gewährleistet bleibt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In der beiliegenden Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Kennzeichnung des Zusammenwirkens der einzelnen Funktions- elemente des Meßgerätes;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Meßgerätes.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Im Kellergeschoß eines Fabrikgebäudes soll eine

Zwischendecke eingezogen werden, wozu an den Wänden aller Räume in einer einheitlichen Höhe

Befestigungselemente anzubringen sind.

Zur Kennzeichnung der Sollhöhe wird ein Gerät zur

Messung von Höhendifferenzen eingesetzt.

Das Meßgerät besteht dabei aus einem Referenzspeicher 1, der als flacher Folienspeicher 10 ausgebildet ist und sich unter einer unflexiblen Schutzhaube 4 befindet.

Die Schutzhaube 4 besitzt eine annähernd rechteckige

Grundfläche mit 350 mm Breite und 400 mm Länge. Die seitliche Umgrenzung der Schutzhaube 4 ist umlaufend nach Innen abgekantet, so daß damit eine stabile

Aufstandsfläche gebildet ist. Die Schutzhaube 4 hat eine

Gesamthöhe von etwa 200 mm und ist im oberen Teil als kreisförmig mit gewölbten oberen Abschluß gestaltet.

Am oberen Abschlußgewölbe ist ein Tragegriff angeordnet. In etwa halber Höhe der Schutzhaube 4 befindet sich an den beiden Längsseiten die Befestigung des

Folienspeichers 10 mit einer etwa rechteckigen

Grundfläche.

Die unflexible Schutzhaube 4 schützt den Folienspeicher 10 vor mechanischen Einwirkungen und sichert zugleich die definierte und während des Meßzeitraumes stabile

Lage des Referenzspeichers 1.

Durch die flexible Wandung 2 des flachen Folienspeichers 10 und durch die nach unten unverschlossene Ausführung der unflexiblen Schutzhaube 4 wirkt auf die im Folienspeicher 10 enthaltene Meßflüssigkeit 5 der jeweilig am Meßort vorhandene Luftdruck.

Der Folienspeicher 10 ist durch den mit Meßflüssigkeit 5 gefüllten Verbindungsschlauch 6, der eine Länge 30 m und einen lichten Durchmesser von etwa 10 mm aufweist, mit dem Meßkopf 7 verbunden. Der Meßkopf 7 ist in üblicher Weise mit einem Drucksensor 14 für den Druckerfassungsbereich von -0,1 bar bis +0,7 bar ausgestattet. Er enthält gleichfalls ein Lineal 16, mit dessen Hilfe erforderliche Markierungen am Meßobjekt vorgenommen werden. Im Meßkopf 7 sind außerdem die Temperaturmeßeinrichtung 8, die Zeitmeßeinrichtung 9, die Indikatorelektronik 11, der Korrekturspeicher 12 sowie ein elektronischer Filter 13 angeordnet. Bei der Inbetriebnahme des Meßgerätes erfolgt eine selbsttätige Kalibrierung unter Beachtung der konkreten Temperatur- und Luftdruckbedingungen am Meßort dadurch, daß beim Führen des Meßkopfes 7 von der Höhe des Referenzspeichers 1 bis über die zu markierende Meßhöhe hinaus eine .Ablage der auf die jeweiligen Temperatur- und Luftdruckwerte am Meßort sowie auf den zeitlichen Verlauf bezogenen Flüssigkeitsdruckwerte am Meßkopf 7 in einem Korrekturspeicher 12 abgelegt werden. Während der anschließenden Messung werden diese Daten mit den gleichzeitig gemessenen Temperaturen und unter Berücksichtigung des aktuellen Bezugsniveaus verrechnet. Die laufende Meßzeit wird erfaßt und signalisiert über den Signalgeber 15 in «Abhängigkeit von der gewünschten Präzision der Meßergebnisse die zulässige Meßdauer, nach deren Ablauf eine erneute Kalibrierung vorgenommen wird.

Nach Beendigung der Messung werden die einzelnen Geräteelemente Referenzspeicher 1, Verbindungsschlauch 6 und Meßkopf 7 im Transportbehälter abgelegt, der im vorliegenden Fall als Metallkoffer ausgebildet ist.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die Erfindung ist vor allem für die Anwendung im Bauwesen und in der Anlagentechnik vorgesehen. Mit ihr kann ein rationelleres Arbeiten bei der erforderlichen Einordnung von Bauteilen oder Markierungen in definierten Höhenniveaus gesichert werden. Die Vorteile der Erfindung kommen insbesondere dort zur Geltung, wo infolge der Robustheit der Umgebungsbedingungen oder wegen bestehender Unübersichtlichkeit konventionelle optische Geräte oder traditionelle Schlauchwaagen nur mit unangemessen hohem Aufwand genutzt werden können.

B e z u g s z e i c h e n l i s t e

1 - Referenzspeicher

2 - flexible Wandung

3 - Speicheraufhängung

4 - unflexible Schutzhaube

5 - Meßflüssigkeit

6 - Verbindungsschlauch

7 - Meßkopf

8 - Temperaturmeßeinrichtung

9 - Zeitmeßeinrichtung

10- flacher Folienspeicher

11- Indikatorelektronik

12- KorrekturSpeicher

13- elektronischer Filter

4- Drucksensoren

5- Signalgeber

6- Lineal