DE1997495U - DEVICE FOR MEASURING THE FLOW IN OPEN FLOW CHANNELS, IN PARTICULAR OF WATER AND SEWAGE - Google Patents

Description

P.A. 365 619*26.6.68 //P.A. 365 619 * 6/26/68 //

PatentanwaltPatent attorney

plng. E. Baurplng. E. Baur

Köln.HohcniollernringM
Telefon 214339Cologne.HohcniollernringM
Telephone 214339

Köln, den 12. Juni 1968 B/D Sh 901Cologne, June 12, 1968 B / D Sh 901

PatentanmeldungPatent application

des Herrnof the Lord

. Ludwig Schmitz, 552 Bitburg, Lessingstr. 12. Ludwig Schmitz, 552 Bitburg, Lessingstr. 12th

Pließgerinnen, insbesondere von Wasser und Abwässern. "Pließgerinnen, in particular from water and sewage. "

Die Erfindung bezieht sieh auf eine Vorrichtung zur Messung des Durchflusses in offenen Flieflgerinnen, insbesondere von Wasser und Abwässern.The invention relates in particular to a device for measuring the flow in open flumes of water and sewage.

von Städten und Gemeinden, aber auch zur Ermittlung der anfallenden Abwässer ist das Wissen um die vorhandenen Uasserroengen wichtig, um die notwendige Planung und Vorsorge su treffen*of cities and municipalities, but also to determine the accumulating wastewater, the knowledge of the existing aquatic rye is important for the necessary planning and Take precaution *

Bisherige Vorrichtungen zur Ermittlung der anfallendenPrevious devices for determining the incurred

Vassernengen sind sehr unvollkojsnen. Bekannt 1st die Anwendung eines Vonturirohres zur Messung von Durohfluögfcsohwindlgkeiten oder DurohfluAnengen. DdLd durch das Rohr Btrömsnda Flüssigkeit wird durch eine Verengung auf höhere GeflOilWindigkoit und niederen Ihnielg- i» Aati fA^ge^gA** »~₌ Water levels are very imperfect. The use of a Vonturi tube for measuring Durohfluögfcsohwindlgkeiten or DurohfluAnengen is known. DdLd through the pipe Btrömsnda liquid is through a constriction to higher GeflOilWindigkoit and lower Ihnielg- i » Aati fA ^ ge ^ gA **» ~ ₌ Weiterung afcer nahezu wieder in den ursprünglichen Zustand gebraoht. Die Durchflußgösohwlndlgkeit oder -eonge ist der Wurzel aus den Druckunterschied zwischen der vorderen Öffnung und der engsten Stelle proportional, Bieeer Sruokuntersohied wird genessen. Diese Messung 1st in offenen Rinnen, die als fbwasser auoh AbfHlle eilt sich fUhronj ungeeignet. Vorgeschlagen wurde auch, die eich endornde Fälihöiie durch einen Schwimmer zu messen» Die Verwendung eines Schwimmers ergibt keine genaue Messung und erfaßt insbesondere nicht geringe Flüssigkeitsmengen, weiJL der Schwimmer abhängig von seiner Verdrängung eine Mindestwassertiefe haben muß, um schwimmfähig zu sein. PlUsslgkeitsmengen unterhalb des Mindestwasserspiegels werden somit nicht erfafit. Die Praxis zeigt jedoch, daß gerade die geringen bisher praktisch nicht zu messenden Wasserznengen von großer Bedeutung für Gemeinden» insbesondere Kleingemeinden sind, Insbesondere unter Berücksichtigung der Tatsache, daß in den Sommermonaten bei Anwendung von Schwimmern bei nur geringen fließenden Wa&seraengen Über längere Zeiträume überhaupt keine Messungen zu erreichen sind, obwohl der dauernde FIuB selbst geringer MengenExtension afcer almost back to its original state brewed. The flow rate or range is that Root of the pressure difference between the front Opening and proportional to the narrowest point, Bieeer Sruokuntersohied is eaten. This measurement is in open gutters, which are used as waste water fUhronj unsuitable. It was also suggested that the calibration to measure endornding fall by a swimmer "The Using a float will not give an accurate reading and in particular does not record small amounts of liquid, because the swimmer must have a minimum water depth, depending on his displacement, in order to be able to swim. Liquid quantities below the minimum water level are therefore not recorded. However, practice shows that it is precisely the small amounts of water, which have not yet been practically measurable, of great importance for communities, especially small communities, especially taking into account the fact that in the summer months when using of swimmers with only little flowing water No measurements at all can be achieved over long periods of time, although the continuous FIuB even small amounts

doch beachtliche Wassermengen ergibt;. Schwimmer haben zudem den Nachteil, daß insbesondere bei dem Ableiten von Abwässern mitschwimmende foete Gegenotände, beispielsweise bücher od. dgl. sich am Schwimmer festsetzen. Auch erfolgt eine Fehlanzeige durch den durch die Flüssigkeit auf den Schwimmer ausgeübten Stau.but results in considerable amounts of water. Have swimmers in addition, the disadvantage that especially when draining sewage, foete counterotands, for example books or the like attach themselves to the float. Also done a false indication due to the jam caused by the liquid on the float.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus* die Nachteile bisheriger Meßvorrichtungen zu beseitigen und darüberhinaus eine Vorrichtung zu schaffen, die sonstige vorteilhafte Eigenschaften aufweist.The invention is based on the task * the disadvantages to eliminate previous measuring devices and, moreover, to create a device that is otherwise advantageous Has properties.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Messung des Durchflusses in offenen Fließgerinnen, insbesondere von Wasser und Abwässern, erfindungsgemäß vorgeschlagen die Anordnung eines kapazitiven ?4eßstabes in einer Rinne oder Meßkerben oder Stauwehren, die insbesondere als Venturirohr ausgebildet sind, wobei der kapazitive JMeSstab in vertikaler oder gekrümmter Ausrichtung bis zum Boden der Rinne reicht.To solve this problem, in a device for measuring the flow in open flow channels, in particular of water and wastewater, proposed according to the invention the arrangement of a capacitive dipstick in a channel or measuring notches or weirs, which are designed in particular as a Venturi tube, the capacitive JMeSstab in vertical or curved orientation up to The bottom of the gutter is enough.

Die Srfijjüung benutzt somit zur Messung der Dureliflußmenge von Wasser oder Abwässern in offenen Fliößgerinnen oder sonstigen Profilen das Prinzip der kapazitiven FUllbThenbestiminung, das auf der " Auswertung des Kapazitätsunterschieöes beruht, der sichThe Srfijjüung thus uses the principle of the capacitive determination of the flow rate, which is based on the " evaluation of the difference in capacitance, to measure the flow rate of water or sewage in open rafts or other profiles

~ " Infolge FüllnSbenHnggrusg zwisehen ei? Elektrode i uem ~ "As a result FüllnSbenHnggrusg zwisehen ei? I electrode uem

| Wasser bzw. der Wandung »2er Rinne ergibt. Durch Eintauchen| Water or the wall »2 channel results. By immersion

IlIl

der Elektrode in das Wasser bsw. durch das Steigen des Wasserspiegels entsteht also ein Kondensator, dessen GrSße bei gegebenen! Aufbau sowie der geometrischen Gestaltung der Elektrode «nd der Rinne von der Dielektrizitätskonstante des Wassers und dem Abstand zwischen Elektrode und Rinne abhängt. Die Auswertung der veränderlichen Kapazität kann einerseits durch eine kontinuierliche Anzeige oder allgemein durch eine kontinuierliche elektrische Ausgangsfunktion erfolgen, zum anderen aber auch durch die sprunghafte elektrische Zustandsänderung, wie sie das Schließen eines Relaiskontakte3 darstellt. Das erfindungsgemäß für die Durchflussmessung in offenen Pließgerinneii vorgeschlagene kapazitive Prinzip der Füllstandsanzeige arbeitet besonders vorteilhaft nat ; desi Prinzip der st3*oiB--<s>rientiert<en MeSwertgewinnung, das wesentliche V orteile bietet. Die Anwendung des kapazitiven Prinzips soll dabei vorteilhaft, niivht von d er Spannungsmessung am Kondensator ausgehen, sondern von der Messung des Kondensatorstromes. Auf diese Weise wird eine elektrische Größe erhalten, die sich linear proportional zur sich ändernden Kapazität verhält. Bei Auswertung der sich mit der veränderlichen Kapazität ändernden Kondensatoi»- spannung mißt man demzufolge theoretisch unlinoar, so da& die unerläßliche Bereicbslinearisierung ausschließlich durch sehr geringe Ausnutzung des vorhandenen Gesamt-Variationsbereiches EcJslich ist-the electrode in the water bsw. When the water level rises, a condenser is created, the size of which for a given! The structure and the geometric design of the electrode and the channel depend on the dielectric constant of the water and the distance between the electrode and the channel. The evaluation of the variable capacitance can be carried out on the one hand by a continuous display or generally by a continuous electrical output function, but on the other hand also by the sudden electrical change in state, as represented by the closing of a relay contact3. The capacitive principle of the level indicator proposed according to the invention for flow measurement in open Pließgerinneii works particularly advantageously nat; The principle of the st3 * oiB-- <s> oriented <en measurement value acquisition, which offers essential advantages. The use of the capacitive principle should be advantageous, not starting from the voltage measurement on the capacitor, but from the measurement of the capacitor current. In this way, an electrical quantity is obtained which is linearly proportional to the changing capacitance. When evaluating the capacitor voltage, which changes with the changing capacitance, one consequently measures theoretically non-linear, so that the indispensable linearization of the range is only possible through very little use of the total range of variation available.

Zur Messung der BurchflüSaeoge von Wasser und AbwässernFor measuring the flow of water and sewage

in offenen FlieSgerinnen werden nach der Erfindung somit die Vorteile der kapazitiven Meßmethode ausgenutzt, die u. a. bestehen in einer linearen Meßwertaufnahme, einer* guten Reproduzierbarkeit und einer zuverlässigen Fernübertragung der MeSwerte. Weiterhin ist ein einfacher Aufbau der Meßstellen mit robusten Elektroden und Geräteausführungen möglich.in open FlieSgerinnen are thus according to the invention exploited the advantages of the capacitive measurement method, which inter alia. consist of a linear recording of measured values, a * good reproducibility and reliable remote transmission of the measured values. Furthermore, there is a simple structure of the measuring points with robust electrodes and device versions possible.

Als Rinne kann eine Rinne rechteckigen Querschnittes benutzt werden. Besonders vorteilhaft wird eine Rinne mit einer Verengung nach Art eines Venturiroh^es benutzt, weil in dieser Rinne das Wasser durch die Verengung mit höherem Wasserspiegel, nach der folgenden Erweiterung jedoch wieder wie ursprünglich mit niedrigerem Wasserspiegel geführt wira. Die Erhöhung des Wasserspiegels vor der Verengung läßt eine verbesserte Prüfung zu.A channel with a rectangular cross-section can be used as the channel. A channel with a is particularly advantageous Narrowing like a Venturi tube ^ it is used because in this channel the water through the narrowing with higher Water level, after the subsequent expansion, however, again as originally with a lower water level wira. The increase in the water level before the narrowing allows for an improved test.

Da der kapazitive Meßstab bis auf den Boden der Rinne reicht, wird Jedwede Flüsslgkeitsraenge erfaßt.Since the capacitive measuring stick reaches down to the bottom of the channel, any amount of liquid is recorded.

Nach einem weiteren erfindungsgemUßen Merkmal wird vorgeschlagen, άα» «er köpasitive MsSstsb in einer seitli Ausnehmung der Rinne angeordnet ist, die nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal, im wesentlichen eine abgeschlossene Kammer darstellt, die nur im Bereich des Bodens der Rinne eine Verblndungsöffnung 2U dle&er aufweist. DieseAccording to a further inventive feature it is proposed that άα »« he köpasitive MsSstsb in a lateral Recess of the channel is arranged, which according to a further inventive feature, essentially a closed Chamber represents that only in the area of the floor the gutter has a connecting opening 2U dle & er. These

seitliche AufnahmekacHner für den kapazitiven Mefistab, wobei öie Aufnahmekaamer eine solche Ausbildung aufweist, daß in ihr keine Turbulenz der Strömung stattfindet, ergibt besonders genaue Werte. Der kapazitive Meßstab ist dann von insbesondere in Abwässern fließenden Gegenständen unbeeinfIuSt.lateral receptacle for the capacitive Mefistab, where the admission camera has such a training, that there is no turbulence in the flow results in particularly precise values. The capacitive dipstick is then unaffected by objects flowing in particular in sewage.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausfiihrungsbeispieles näher erläutert. Sie beschränkt sich nicht auf die dargestellte Ausbildungsform, vielmehr sind weitere, im Rahmen der Erfindung liegende Abwandlungen möglich.The invention is shown in the drawing using an exemplary embodiment explained in more detail. It is not limited to the form of training shown, rather they are further modifications within the scope of the invention are possible.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ue erfindungsgemäSe Vorrichtung inFig. 1 shows the device according to the invention in

Seitenansicht und in einen vertikalen Schnitt durch die Mitte der Rinne,Side view and in a vertical section through the middle of the gutter,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in Oberansicht,FIG. 2 shows the device according to FIG. 1 in top view,

Flg. * ein©n vertikalen Schnitt ent sprechend der Linie III-III nach Fig. 2.Flg. * a vertical cut accordingly the line III-III according to FIG. 2.

Die Rinne 10, die oben offen ist, aber nicht offen zu eein braucht, 1st nach Art eines Venturirohres ausge-The channel 10, which is open at the top, but not open to one needs, is designed in the manner of a Venturi tube

bildet und weist die Verengung 11 auf, so daß das in angegebener Pfeilrichtung 12 fließende Wasser h&i seiner Strömung vor der Verenglang den in Fig. 1 in gepunkteter Linie angegebenen hohen Wasserstand und hinter der Verengung den niedrigeren Wasserstand hat. Der höhere Wasserstand vor der Verengung wird mit Oberwasser land der niedrigere Wasserstand hinter der Verengung mit Unterwasser bsssiehset. In einer seitlich zur Rirme angeordneten Kammer 13, die in Strömungsrichtung des Wassers gesehen vor der Verengung 11 angeordnet ist, ist der kapazitive Meßstab 14 angeordnet,, der bis zum Bod^n 15 der Kammer reicht, die mit dem Boden 16 der Rinne 10 in einer Ebene liegt. Die Kammer 13 ist in ihrem unteren Bereich durch eine öffnung 17 mit dem Durchlaufkanal der Rinne verbunden. Die erfindungsgeaäße Vorrichtung ist eingebaut in ein Betonbett 18* daß sich aus mehreren Betonplatten od. dgl. Festmaterial zusammensetzt.forms and has the constriction 11 so that the water h & i flowing in the indicated arrow direction 12 has the high water level in front of the constriction and the lower water level in FIG. 1 in the dotted line and behind the constriction. The higher water level in front of the narrowing becomes with the upper water land the lower water level behind the narrowing with underwater bsssiehset. The capacitive measuring rod 14 is arranged in a chamber 13 which is arranged laterally to the edge and which is arranged in front of the constriction 11 as seen in the direction of flow of the water is on one level. The lower area of the chamber 13 is connected to the channel of the channel through an opening 17. The device according to the invention is built into a concrete bed 18 * that is composed of several concrete slabs or the like.

Durch die unterschiedliche Bedeckung der in das Wasser eingetauchten Meßelektrode 14 wird ein elektrisches Signal gewonnen und über ein nachgeschaltetes elektrisches Meßgerät als lineare Umsetzung der jeweils erfaßten Füllhöhe zur Anzeige gebracht. Der Geberelektrode Ik naohgeschaltet ist das elektronische Gerät 1?. Beide Komponenten werden durch handelsübliches vier-adriges Kabel miteinander verbunden. Elektrodeneinsatz und Gerät sind mitAs a result of the different coverage of the measuring electrode 14 immersed in the water, an electrical signal is obtained and is displayed via a downstream electrical measuring device as a linear conversion of the level detected in each case. The electronic device 1? Is connected to the transmitter electrode Ik. Both components are connected to one another with a standard four-core cable. Electrode insert and device are included

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Silieium-Plan&r-Transistoren bestückt. Das elektronische GerMt besteht jeweils aus einem Netzteil und einem stoe'cbaren MeS- und Steuerteil.Silieium-Plan & r-transistors fitted. The electronic one The device consists of a power supply unit and a pluggable one Measurement and control section.

Durch zusätzliche Bestückung mit einem Grenzschalte^ lassen eich ohne zusätzliche Elektrode beim Erreichen vorwählbarer füllhöhen elektrische Steuerbefehle auslösen, die zur Steuerung der Wasseraengen verwertet werden. Die erfindungsgemäße Lösung gestattet auch wahlweise mehrere Geberelektroden an Rinnen, die an verschiedenen Orten aufgestellt sind, auf ein Muttergerät umzuschalten* so daß von einer Zentralstelle aus die Überwachung von vielen, flrtlicii auch weit entfernten Heßstellen, möglich ist.Let through additional equipping with a limit switch calibration without additional electrode when reaching preselectable fill levels trigger electrical control commands that are used to control the water levels. the The solution according to the invention also allows a plurality of transmitter electrodes to be placed in channels that are set up at different locations are to switch to a mother device * so that the monitoring of many, flrtlicii even distant hot spots, is possible.

- Ansprüche -- Expectations -

Claims (1)

1» Vorrichfeime zur H&asssis Sos Durchflusses in Fliegerinnen, iaj6Ä©söS!S©re von Waseer und gekinBHleisedt d u r & h dl· Aac2dn«S4| •iß·* kapazitive?» Heß3t$fc2s(l£) in einor Blnne (10), insbesondere al* VftnttsriSOhr ausgebildet ist» wobei1 »Vorrichfeime zur H & asssis Sos flow in Fliegerinnen, iaj6Ä © söS! S © re von Waseer and kinBHleisedt d u r & h dl · Aac2dn «S4 | • eat · * capacitive? » Heß3t $ fc2s (l £) in einor Blnne (10), in particular al * VftnttsriSOhr is formed »where bis zwB Bod«» (16) der Rinn· reicht.until the gutter reaches between Bod «» (16). Vorrichtung nach Aiwpruoh 1, d&de?oh k«DQstieboi t » dci <J«r kapezitiveDevice according to Aiwpruoh 1, d & de? Oh k «DQstieboi t» dci <J «r kapezitive * > In «iiicr seitlichen ATiwithwtmg aj) d«r Rinne*> In «iiicr lateral ATiwithwtmg aj) d« r gutter iet_P iet _P f 3. Vörrl&ttjiig n^cJa Anepraoli 1 und 2_O dadurchf 3.Vörrl & ttjiig n ^ cJa Anepraoli 1 and 2 _O thereby g*keaasoienn«t , daß dl« eeitliobe Auaßshflt"sr^ (IJ) 2S12* Auitiohaa des kapazitiver M@@@tabes (1%g * keaasoienn «t that the eeitliobe Ausaßshflt" sr ^ (IJ) 2S12 * Auitiohaa of the capacitive M @@@ tabes (1% in wes©Btli<^i©a als geschlossen« Kassier ausgebildet ist« qur is Baröiek d.es 6od@ns (16) der Rinne eit dieser ^in© Offfiimg (17) /orbunden 1st.in wes © Btli <^ i © a as a closed "cashier is trained" qur is Baröiek d.es 6od @ ns (16) of the gutter eit this ^ in © Offfiimg (17) / orbunden 1st. 4. Vorrichtung nach d@n Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gei!®QQ&@iohD@tf dai ä%Q @©itll«ah@ Ksrnmep (13 sur Aufnah·· 4·» |c»pasitlven Niiatab·· «Ine eoloh· Anordnung und Au^bl^dvec aufweist, wie eins Turbulens der4. Device according to claims 1 to 3 " thereby gei! ®QQ & @ iohD @ tf dai ä% Q @ © itll" ah @ Ksrnmep (13 sur recording ·· 4 · »| c» pasitlven Niiatab ·· «Ine eoloh · arrangement and au ^ bl ^ dvec exhibits, like a turbulence of the FlüsigkeitLiquid mi ym _ m mi ym _ m 199749199749 PATENTANWALTPATENT ADVOCATE DIPL-ING. EDUARD BAURDIPL-ING. EDUARD BAUR Betr.: Sch 45 111/42 e übm Re: Sch 45 111/42 e transfer D. pl.-L.g. Ludväg SchmitzD. pl.-L.g. Ludväg Schmitz P.A. 521679*^:3.9.68.PA 521679 * ^: 3.9.68. 2.9.63 B/D 2.9.63 B / D 5 KÖLN,5 COLOGNE, HOHENZOtLESNRiNG 8i K'.ercedes-Haus FERNSPRECHES 21-4339HOHENZOtLESNRiNG 8i K'.ercedes-Haus FERNSPRECHES 21-4339 Sh 901 GoaSh 901 Goa Reg.- Nr. bitte angebenPlease indicate the reg. No Anspruch 5Claim 5 Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Meßstab (l4) gekrümmt ist.Device according to claims 1 to 4, characterized in that that the capacitive measuring stick (l4) is curved. BanUonlOi SlodüporValjo Köln -/n/5üO ■ PojisthodkonlOi Köln 185590BanUonlOi SlodüporValjo Cologne - / n / 5üO ■ PojisthodkonlOi Cologne 185590