DE8701392U1

DE8701392U1 - Durchflußmesser für Abwasserkanäle

Info

Publication number: DE8701392U1
Application number: DE8701392U
Authority: DE
Original assignee: Turbo-Werk Messtechnik 5000 Koeln De GmbH
Current assignee: Turbo-Werk Messtechnik 5000 Koeln De GmbH
Priority date: 1986-02-04
Filing date: 1987-01-29
Publication date: 1987-03-26

Description

VON'KRE19LER· 'S^rfÖNWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE

Drrjng. von Kreisler + 1973 FIRMA Dr.-ing. K, W. Eishold 11981

TÜRBÖ-WERK Messtechnik GmbH. ^"f

Dipl.-Chem. Alek von Kreisler Dipl.-Chem. Carola Keller

Gremberger Straße 151 Dipl-ing.G.Selling

Köln 91 Dr.H.-K.Werner

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHÖF

D-5000 KÖLN 1

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28. Januar 1987

Durchflußmesser für Abwasserkanäle

Die Erfindung betrifft einen Durchflußmesser für Abwasserkahäle, mit einer induktiv-elektrischen Geschwindigkeit s-Meß sonde, einem Pegelsensor und einem Meßwertumformer zur Berechnung des Durchflusses anhand der Strömungsgeschwindigkeit und des Pegels unter Berücksichtigung des Kanalquerschnitts.

Zur Messung von Schmutzwasserablextungen besteht ein zunehmender Bedarf an mobilen Durchflußmessern, die vorübergehend in einem Abwasserkanal installiert werden können und genaue Meßergebnisse über die Strömungsmenge liefern. Ein Problem besteht darin, daß die Abwasser- I kanüle in der Regel nur zum Teil gefüllt sind, so daß | das im Meßquerschnitt vorhandene Flüssigkeitsvolumen | variiert. Ein bekannter Durchflußmesser der eingangs genannten Art weist eine ringförmige Geschwindigkeits- j

Meßsonde auf, die im Kanal festgeklemmt wird und ei,n |

Magnetfeld erzeugt. Durch die elektrischen Leit- |

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eigenschaften der sich bewegenden Flüssigkeit entsteht ein elektrisches Feld; dessen Stärke geschwindigkeitsabhängig ist und mit einer Elektrodenanordnung gemessen werden kann. Hierdurch erhält man jedoch lediglich eine Information über die Fließgeschwindigkeit des Abwassers. Zusätzlich wird noch eine Information über die Pegelhöhe benötigt. Diese Information erhält man durch ein Druckmeßgerät, das den statischen Druck der Wassersäule feststellt. Eine solche Diuckmessung ist bei den in Betracht kommenden geringen Wasserhöhen nur mit unzureichender Genauigkeit durchführbar. Außerdem wird die Messung des statischen Flüssigkeitsdrucks durch den dynamischen Fließdruck verfälscht. Ein weiterer Nachteil des bekannten Durchflußmessers besteht darin, daß sich bei schlammigem Abwasser schnell Ablagerungen bilden, die das Meßergebnis ebenfalls verfälschen, den Kanalquerschnitt reduzieren und nur durch manuellen Eingriff zu beseitigen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchflußmesser der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine erhöhte Meßgenauigkeit aufweist und leicht zu handhaben ist.

zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Geschwindigkeits-Meßsonde an dem ausfahrbaren Teil eines Teleskopstabes angebracht ist, dessen fester Teil mit einer Halterung zur Befestigung des Telesköpstabes in definierter Ausrichtung zur Vertikalen verbunden ist, daß der Teleskopstab eine Antriebsvorrichtung zum Ausfahren des bewegbaren Teils aufweist und daß der ausfahrbare Teil des Teleskopstabs den Pegelsensor trägt.

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Bei dem erfindungsgemäßen Durchflußmesser ragt das Ende des ausfahrbaren Teils der Teleskopstange von oben her in die Flüssigkeit hinein. Die Meßsoiide befindet sich in einem vorbestimmten Abstand unterhalb des von dem Pegelsensor festgestellten Flüssigkeitsstandes an einer Stelle, an der das Strömungsprofil nicht durch Wandreibung beeinflußt wird. Dadurch wird erreicht, daß die gemessene Strömungsgeschwindigkeit repräsentativ für die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers ist. Der Strömungsquerschnitt des Abwasserkanals wird durch das Eintauchen des Teleskopstabes nicht verengt, so daß die Strömung nur wenig gestört wird. Der am ausfahrbaren Teil des Teleskopstabs angebrachte Pegelsensor steuert die Antriebsvorrichtung in der Weise, daß die Meßsonde stets um einen bestimmten Betrag unter die Abwasseroberfläche taucht, so daß die Messung der Strömungsgeschwindigkeit stets bei einem bestimmten Abstand von z.B. 5 cm unterhalb der Abwasseroberfläche erfolgt. Die Sonde taucht nicht tiefer ein als für die Messung der Strömungsgeschwindigkeit unbedingt erforderlich ist, und ihre Position wird der Pegelhöhe ständig angepaßt und nachgeführt.

Ein weiterer Vorteil des Teleskopstabs besteht darin, daß der ausfahrbare Teil in den feststehenden Teil zurückgezogen werden kann und daß dabei Schmutz von der Sonde, die ebenfalls miteingezogen wird_f abgestreift wird. Es besteht die Möglichkeit, das Zurückziehen in bestimmten Zeitäbständeri gesteuert vorzunehmen, so daß in Intervallen eine Reinigung der Meßsonde erfolgt.

Eine manuelle Reinigung ist daher nicht erforderlich.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Pegelsensor zwei sich in Längs-

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richtung des Teleskopstabes erstreckende Elektroden aufweist. Diese Elektroden sind an eine Spannung gelegt und die Pegelmessung erfolgt dadurch/ daß die Elektroden elektrisch durch das leitende Abwasser überbrückt werden. Da die Elektroden eine Längserstreckung haben,

wird der Einfluß von Wellenbewegungen eliminiert. Fera
- ner wird der Teleskopstab von der Antriebsvorrichtung

unter Steuerung durch den Pegelsensor so eingestellt, daß jeweils eine bestimmte Elektrodenlänge eingetaucht ist* Der durch die Elektroden fließende Strom ist der Eintauchtiefe der Elektroden proportional, so daß die Eintauchtiefe auf die mittlere Elektrodenhöhe eingestellt werden kann. Die Elektroden können an dem Gehäuse der Meßsonde angebracht sein, das auswechselbar an dem Teleskopstab befestigt ist*

S Vorzugsweise Verläuft der Teleskopstab unter einem

spitzen Winkel zur Vertikalen in Richtung der Abwasserströmung. Dadurch wird erreicht, daß der Strömungswiderstand, den das eintauchende Ende des Teleskopstabes dem Abwasser entgegensetzt, möglichst gering

* ist. Außerdem wird durch das schräge Eintauchen in

Strömungsrichtung - vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 45° - eine selbsreinigende Wirkung erzielt, weil Schmutzablagerungen abgespült werden.

Der feste Teil des Teleskopstabes sollte in einer definierten Höhe über dem Boden des Abwasserkanals angeordnet werden. Hierzu kann die Halterung einen auf den Kanalboden aufsetzbaren Stab zur Fixierung der Halterung in definierter Höhe aufweisen.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Durchflußmessers in einem Abwasserkanal,

Fig. 2 einen Längsschnitt des Teleskopstabes und

Fig. 3 den Durchflußmesser nach Fig. 1 mit einer modifizierten Halterung.

Der DurchfluBmesser nach Fig. 1 weist einen Teleskopstab 10 auf, der aus dem rückwärtigen rohrförmigen Teil 11 und dem vorderen rohrförmigen Teil 12 besteht, weleher relativ zu dem Teil 11 in Achsrichtung linear bewegt werden kann. Am vorderen Ende des Teils 12 ist die induktiv-elektrische Meßsonde 13 befestigt, welche die Strömungsgeschwindigkeit mißt. Diese Meßsonde enthält einen Elektromagneten, der in der Flüssigkeit 14 ein Magnetfeld erzeugt, sowie Elektroden 15, die mit der Flüssigkeit 14 in Berührung stehen und zwischen denen durch die im Magnetfeld strömende leitende Flüssigkeit eine Spannung erzeugt wird. Die Elektroden 15 befinden sich am stirnseitigen Ende des Gehäuses der Meßsonde 13.

Der Teleskopstab 10 ragt unter einem Winkel von etwa 45° zur Vertikalen von oben her in die Flüssigkeit hinein. Das untere Ende der Meßsonde 13 ist unter 45° abgeschrägt, so daß die Elektroden 15 sich an der horizontalen Unterseite der Meßsonde 13 befinden.

Der feste Teil 11 des Teleskopstabes 10 ist mit einer Halterung 29 ah der Wand eines Vertikalen Revisiöns-

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Schachtes 16 befestigt, der von oben her in den unterirdischen Abwasserkanal 17 hineinführt. Die Halterung 29 ist so ausgebildet, daß sie einfach und schnell vorübergehend an der Wand des Revisionsschachtes 16 angebracht und wieder gelöst werden kann, so daß der Durchflußmesser als mobiles Gerät für relativ kurzzeitige Messungen geeignet ist.

An dem Gehäuse der Meßsonde 13 ist der Pegelsensor 18 angebracht. Der Pegelsensor 18 weist zwei außen angebrachte stabförmige Elektroden 19 auf, die sich in Längsrichtung zum Teleskopstab erstrecken. Pie Elektroden 19 werden elektrisch durch das Abwasser miteinander verbunden.

Am rückwärtigen Ende des festen Teils 11 des Teleskopstabes 10 sind in einem Gehäuse 20 die Antriebsvorrichtung 21, der Positionsgeber 22 und der Meßwertumformer 23 angeordnet. Die Ausgangswelle der Antriebsvorrichtung 21 ist mit einer Spindel 24 verbunden, die sich koaxial in das Innere des rohrförmigen Teils 11 erstreckt und mit einer Spindelmutter 25 des vorderen rohrförmigen Teils 12 in Eingriff steht. Durch Drehen der Spindel 24 wird der Teil 12 relativ zu dem Teil 11 axial verschoben, wobei eine Verdrehsicherung dafür sorgt, daß der Teil 12 sich in bezug auf den Teil

11 nicht dreht. Die Abdichtung der Wand des Teils 12 gegenüber der Innenseite des Teils 11 erfolgt durch Dichtungen 26.

Am vorderen Ende des Teils 11 ist ein ringförmiger Abstreifer 27 befestigt, dessen Lippen gegen den Umfang des Teils 12 drücken, so daß beim Einfahren des Teils

12 Schmutz von diesem abgestreift wirdi

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Das Gehäuse der Meßsonde 13 hat den gleichen Durchmesser wie der Teil 12_r so daß das Gehäuse ebenfalls in den Teil 11 miteingezogen werden kann, wobei außen anhaftender Schmutz abgestreift wird.

Wenn der Teleskopstab 10 in einer definierten Höhe über dem Kanalboden 28 befestigt worden ist, steuert der Meßwertumformer 23 die Antriebsvorrichtung 21 derart, daß der ausfahrbare Teil 12 vorgeschoben wird. Die Vorschubbewegung wird beendet, wenn der Pegelsensor 18 teilweise in die Flüssigkeit eingetaucht ist. Der Pegelsensor 18 und die Meßsonde 13 sind durch (nicht dargestellte) elektrische Leitungen mit dem Meßwertumformer 23 verbunden und dieser steuert seinerseits die Antriebsvorrichtung 21. Der Positionsgeber 22 übermittelt an den Meßwertumformer 23 die jeweilige Position rler Meßsonde 13 bzw. die Ausfahrlänge des bewegbaren Teilt, 12.

Im Meßwertumformer wird aus dem Geschwindigkeitssignal, das von der Meßsonde 13 geliefert wird, und aus dem Pegelhöhensignal, das von dem Positionsgeber 22 geliefert wird, wenn der Pegelsensor 18 sich in Pegelhöhe befindet, die Durchflußmenge errechnet, und zwar unter Berücksichtigung des Kanalquerschnitts, dessen Daten zuvor manuell eingegeben worden sind.

Die Strömungsmengenmessung muß nicht kontinuierlich erfolgen. Um Strom zu sparen, der von einer Batterie geliefert wird, kann die Meßsonde in Intervallen aktiviert werden, wobei die Nachführung der Meßsonde auf die jeweilige Pegelhöhe ebenfalls in zeitlichen Intervallen erfolgen kann. Natürlich soll die Geschwindig-

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keitsmessung immer erst dann erfolgen, wenn die Nachführung der Sonde auf die Pegelhöhe beendet ist.

Der Pegelsensor 18 steuert die Antriebsvorrichtung 21 in der Weise, daß kurzzeitige und relativ kleine Pegel-

änderungen, wie sie von Wellen verursacht werden, keine

Nachstellung bewirken, daß aber größere Pegeländerungen

eine sofortige Nachstellung hervorrufen. Eine solche

Steuerung wird durch die LängenerStreckung der Elektroden 19 des Pegeldetektors 18 ermöglicht.

Der Meßwertumformer 23 enthält einen Speicher, in dem die bemessenen und berechneten Durchflußwerte gespeichert werden und aus dem sie zur nachträglichen Datenauswertung abrufbar sind.

Fig. 3 zeigt eine andere Halterung 29 zur Anbringung des Teleskopstabes 10 in definierter Höhe über dem Kanalboden 28. Die Halterung 29 weist einen auf den Kanalboden aufsetzbaren Stab 30 auf, der an dem festen Teil 11 des Teleskopstabes 10 starr befestigt ist, Der Stab 30 wird in vertikaler Ausrichtung auf den Kanalboden aufgestellt. Die Halterung 29 ist mit Seitenstreben 31 an der Wand des Revisionsschachtes 16 abgestützt. Die Seitenstreben 31 können in der Länge einstellbar sein.

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1. Durchflußmesser für Abwasserkanäle, mit einer induktiv-elektrischen Geschwindigkeits-Meß sonde (13) , einem Pegelsensor (18) und einem Meßwertumformer (23) zur Berechnung des Durchflusses anhand der Strömungsgeschwindigkeit und des Pegels unter Berücksichtigung des Kanalquerschnitts,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Geschwindigkeits-Meßsonde (13) an dem ausfahrbaren Teil (12) eines Teleskopstabes (10) angebracht ist, dessen fester Teil (11) mit einer Halterung (29) zur Befestigung des Teleskopstabes

(10) in definierter Ausrichtung zur Vertikalen verbunden ist, daß der Teleskopstab (10) eine Antriebsvorrichtung (21) zum Ausfahren des bewegbaren Teils (12) aufweist und daß der ausfahrbare Tei (i2) des Teleskopstabes (10) den Pegelsensor

(18) trägt.

2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelsensor (18) zwei sich in Längsrichtung des Teleskopstabes (10) erstreckende Elektroden (19) aufweist.

3. Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (19) an dem Gehäuse der Meßsonde (13) angebracht sind.

4. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Austrittsstelle des ausfahrbaren Teils (12) aus dem festen Teil

(11) an dem festen Teil ein Abstreifer (27) angebracht ist.

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5. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Teleskopstab (10) unter einem spitzen Winkel zur Vertikalen in Richtung der Abwasserströmung verläuft.

6. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (29) einen auf den Kanalboden (28) aufsetzbaren Stab (30) zur Fixierung der Halterung in definierter Höhe aufweist.

7. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (21) und der Meßwertumformer (23) in einem gemeinsamen Gehäuse (20) am Ende des festen Teils (11) der Teleskopstange (10) untergebracht sind.