DE29703101U1

DE29703101U1 - Einfache ohne Umbaumaßnahmen zu installierende Durchflußmeßeinrichtung für teilgefüllte Rohre und Kanäle auf Basis eines Meßverfahrens für vollgefüllte Leitungen

Info

Publication number: DE29703101U1
Application number: DE29703101U
Authority: DE
Original assignee: ZANGENBERG AXEL
Current assignee: ZANGENBERG AXEL
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2007-02-22

Description

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Gebrauchsmusteranmeldüng

Anmelder: Axel Zangenberg Fischingen den 19.02.1997

Vogesenstr.3
79592 Fischingen

Erfinder: wie Anmelder

Einfach , ohne Umbaumaßnahmen zu installierende Durchflußmeßeinrichtung für teilgefüllte Rohre und Kanäle auf Basis eines Meßverfahrens für vollgefüllte Leitungen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Durchflusses in teilgefüllten Rohren und Kanälen. Sie zeichnet sich dadurch aus, daß die Meßwerterfassung mit einem Messystem für vollgefüllte Leitungen (vorzugsweise MID , magnetisch induktiver Durchfiußmesser) durchgeführt wird, weil dieses das zur Zeit genaueste Meßverfahren darstellt, wobei zur Installation keine Umbauten am Kanal oder Rohrleitungssystem durchgeführt werden müssen. Dadurch kann das Messystem auch mobil eingesetzt werden.

Bisheriger Stand der Technik

Bisherige Meßverfahren für teilgefüllte Kanäle und Rohre sind deshalb so beliebt, weil man sie sehr einfach reinigen kann. Man kommt sehr leicht an die Messensoren dran.

Die Genauigkeit läßt aber sehr zu Wünschen übrig. So liegt bei einem bauartkalibrierten Venturi-Kanal der erlaubte Verkehrsfehler laut DIN 19559 bei 4G, das heißt zwischen 12 und 20% bei Gerinnebreiten =>300mm und bei Gerinnebreiten <=300mm zwischen 20 und 32% .

Die bisherigen Meßverfahren benötigen auch eine Vielzahl von Einbaubedingungen, die in vielen Fällen aus baulichen Gründen nicht einzuhalten sind.

Da die Messungen aber immer mehr zur Berechnung von Abgaben herangezogen werden, sind diese Fehler nicht mehr tolerierbar.

Bisherige Meßverfahren und deren Einbaubedingungen zur Ermittlung des Durchflusses in teilgefüllten Kanälen und Rohren sind :

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der Venturi-Kanal -

dieser staut das zufließende Wasser durch eine Einengung auf. Die aufgestaute Wasserhöhe ist ein Maß für den Durchfluß.

Dies wird in einer Q/h Kurve dargestellt in der eine Aufstauhöhe ein bestimmter Durchfluß zugeordnet wird.

Einbaubendingungen sind: Eine mind. 1Ox Kanalbreiten lange Beruhigungsstrecke vor dem Venturi und eine 2x Kanalbreiten lange Auslaufstrecke nach dem Venturi. Ein je nach Bauart festgelegtes Gefälle vor dem Venturi- meist zwischen 2 und 5 %o . Es muß Rückstaufreiheit gegeben sein. Es dürfen keine seitlichen Zuflüße oder Kurven vor dem Venturi sein. Eine glatte Kanalwand, keine Ablagerungen sind weitere Bedingungen.

Das Wehr - hier wird das Wasser an einer Wehrwand eingestaut. Das Wasser fließt über die Wehrkante hinweg. Die Wasserhöhe über der Wehrkante ist ein Maß für den Durchfluß. Dies wird in einer Q/h Kurve dargestellt in der einer Aufstauhöhe ein bestimmter Durchfluß zugeordnet ist. Es gibt viele verschiedene Wehrformen. Zum Beispiel Rechteck-, Dreiecks-,Trapezwehr.

Einbaubedingungen sind:

Beruhigte Strömung. Strömungsgeschwindigkeit von etwa 0.6m /s Keine Ablagerungen.

Die Messung der Fließgeschwindigkeit und der Fließhöhe-Dabei wird im Kanal mit einem Sensor punktuell die Wasserströmungsgeschwindigkeit gemessen .Mit der Fließhöhe multipliziert ergibt sich der Durchfluß. Die Geschwindigkeit wird mit Ultraschall-Doppler, Ultraschall-Laufzeit oder magnetisch induktiven Geschwindigkeitssensoren erfaßt. Da es sich um eine punktuelle Erfassung der Geschwindigkeit handelt, muß diese mit einer für den Kanal ermittelten Strömungsprofilkurve korrigiert werden. Dieses Strömungsprofil wird einzeln für jeden Kanal ermittelt, da es durch Ablagerungen,Rauheit der Wandung, Gefalle und Kanalführung beeinflußt wird. Das ermittelte Strömungsprofil kann sich aber im Laufe der Zeit durch Änderungen der Rauheit und Ablagerungen an den Kanalwänden wieder verändern. Dies macht sich wieder in den Meßergebnissen bemerkbar.

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Lösung der bisherigen Probleme nwd B^chreib'utg* ·* * Das Meßverfahren mit dem geringsten Meßfehler ist zur Zeit der MID (magnetsich induktive Durchflußmesser) für vollgefüllte Leitungen.

Das Gerät ermittelt über den ganzen Querschnitt seines Meßrohres die mittlere Geschwindigkeit.

Wenn jetzt Verwirbelungen oder Rauheitsänderungen stattfinden werden diese sofort miterfaßt und berücksichtigt. Dadurch sind heute Meßgeräte mit Maximalmeßfehlern von 1% und besser erhältlich.

Als Basis für die beschriebene Durchflußmeßeinrichtung wird der MID genommen.

Das System ist so aufgebaut, daß das Meßrohr des MIDs durch ein nach oben gebogenes Abschlußstück (1) am Auslauf immer vollgefüllt ist. Durch den vorne offenen Abschlußbogen kann man ein Reinigungsschlauch in das System einführen ohne es ausbauen zu müssen.

Die Anpassung an die verschiedenen Kanalbreiten erfolgt mit Hilfe einer klappbaren Türe (2) (Skizze 4 Fig. 1-3). Seitlich und unten sind Dichtungen (3) angebracht, die an die Wandungen gepreßt werden. Dadurch kann das Wasser nur noch durch das Zulaufrohr (4) und damit durch den MID (5) fließen.

Bei der Rohrleitungsversion wird das absperren des Rohres durch ein aufblasbares Kanaldichtkissen (6) mit Kernrohr erreicht. Dadurch kann eine mobile Messung an verschiedenste Rohrdurchmesser (6b) angepaßt werden. Typische Werte sind Abdichtbereiche von 200-500mm oder 500-800mm. Das System wird in den Kanal eingebracht (SkizzeS Fig. 1+2). Das Teil mit dem Kanaldichtkissen (6) wird in das Rohr geschoben (Skizze5 Fig.3) und dann aufgeblasen (Skizze5 Fig.4).

Danach fließt alles Wasser durch den MID (Skizze5 Fig.5)

Die erforderlichen Beruhigungsstrecken sind sehr kurz und deshalb schon in der Meßeinrichtung integriert.

Wenn der Kanal vor der Meßeinrichtung aufgestaut ist, können alle Durchflüsse kontinuierlich erfaßt werden, da jetzt alles neu zufließende Wasser eine Aufstauerhöhung ergibt, die wieder durch den Abschlußbogen abfließt.

Die Kontrolle auf Verstopfung wird vor allem beim Einsatz in Rohabwasser benötigt. Im Zulaufteil zur Durchflußmeßeinrichtung wird eine Höhenstandmessung (8) installiert. Vorzugsweise eine Ultraschall-Höhenstandniessung. Durch die in Anhangl beschriebene Aufstauhöhenberechnung kann eine Vergleichskurve (Diagramml) erstellt werden. Durch den MID fließt bei einer bestimmten Aufstauhöhe eine bestimmte Menge Wasser durch. Diese hängt _;

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ab von der Art des Auslaufbogens ündMeWRohrdufc'ftmessSf' des MID. Diese Kurve Aufstauhöhe zu MID Abfluß, wird in einem Meßverstärker (9) verglichen. Bei Abweichungen von der Sollkurve , der Aufstau erhöht sich zum entsprechenden MID -Durchfluß, wird Verstopfungsalarm gegeben.

Bei der Messung in Rechteckkanälen wird die Messung so ausgelegt, daß die kleinen Wassermengen genau erfaßt werden können. Wenn aber - zum Beispiele durch ein Regenereignis - eine größere Wassermenge zur Messung zufließt kann eine Meßbereichserweiterung wie folgt erreicht werden:

Der MID dient zu Erfassung der normalen Menge. Bei Erhöhung der Wassermenge wird auch der Aufstau höher. Die Oberkante (10) der Durchflußmeßeinrichtung für Rechteckkanäle wird als Wehr ausgebildet. Wenn jetzt das Wasser über die Wehrkante (Skizze4 Fig.3) fließt kann diese Überfallmenge mit einer Höhenstandmessung erfaßt werden. In diesem Falle ist aber eine spezielle Q/h Kurve notwendig, da noch das Wasser das weiterhin durch den MID fließt berücksichtigt werden muß. Die Durchflußmengensummierung erfolgt bis zur Wehrkante (10) (Skizze 4 Fig. 1+2) durch die Messung des MID. Ab der Wehrkante wird die MID Mengenzählung abgeschaltet und die Gesamtmengenmessung über die Q/h Kurve weitergeführt. Die Q/h Kurve ist eine Kombination (Diagramm 3) aus der MID Menge (Diagramm 1) zur Aufstauhöhe und einer reinen Wehr Q/h Kurve (Diagramm 2). Die Höhenstandmessung dient gleichzeitig zur Verstopfungskontrolle.

Wenn keine Verstopfungsgefahr besteht kann auf die Höhenstandmessung verzichtet werden und die Q/h Kurve aus der MID Abflußmenge abgeleitet werden. Wenn das Wasser über die Wehrkante fließt, erhöht sich weiterhin die Aufstauhöhe. Dadurch fließt durch den unten angebrachten MID mehr Wasser. Über eine Grenzwerterfassung wird festgestellt wann der Durchfluß durch den MID einem Aufstau in Höhe der Wehrkante entspricht. Dann wird das Ausgangssignal des MID zu einem Linerisator geleitet, der jetzt das MID Durchflußsignal in ein Gesamtsummendurchflußsignal -Wehr und MID- umformt. (Diagramm 4) Je mehr Wasser über die Wehrkante fließt umsomehr fließt auch durch den MID.

Bei Unterschreiten des Durchflusses, der der Wehrkantenaufstauhöhe entspricht, wird wieder auf die reine MID Durchflußmessung zurückgeschaltet.

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Positionsliste "** *** **

1 - Abschlußrohrbogen

2 - klappbare Türe

3 - Dichtungen

4 - Zulauföffnung

5 - MID (magnetisch induktiver Durchflußmesser)

6 - Kanaldichtkissen leer

6b - Kanaldichtkissen aufgeblasen

7 - Beruhigunsgstrecke 7b - Auslaufstrecke

8 - Höhenstandmessung (vorzugsweise Ultraschall Echolot.)

9 - Meßverstärker

10 - Überlaufkante - Wehrkante

11 - Meßkasten für Rechteckkanal

12 - Auswertung

13 - Druckluftflasche

14 - Zulaufseite

15 - Ablaufseite

Claims

Gebrauchsmusteranmeldung ' &idigr; *! II* ^eI Zangenbefg Vogesenstr.3 79592 Fischingen Schutzansprtiche:

1. Durchflußmeßeinrichtung zur Messung in teilgefüllten Kanälen und Rohren unter Verwendung eines Meßverfahrens für vollgefüllte Leitungen dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung in den Rechteckkanal, als Meßkasten (11) mit integriertem MID mit verstellbarer Klapptüre (2) zur Kanalbreitenanpassung oder in das Kanalrohr durch Einbringen eines aufblasbaren Kanaldichtkissens (6) mit am Kernrohr befestigten MID(5), gebracht werden kann ohne Umbauarbeiten am Bauwerk durchführen zu müssen.

2. Meßeinrichtungsaufbau nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr mit einem Kanaldichtkissen im Kanal abgedichtet wird (6+6b) und dadurch das Wasser so Aufstaut, daß es nur noch durch das MID-Meßrohr fließen kann.

3. Meßeinrichtungsaufbau nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr in einem Meßkasten (11) untergebracht ist, der durch Türen (2) mit Dichtungen der Kanalbreite durch Aufklappen angepaßt werden kann und dadurch das Wasser so Aufstaut, daß es nur noch durch das MID-Meßrohr (4,5) fließen kann.

4. Meßeinrichtungsaufbau nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die für das Meßverfahren für vollgefüllte Leitungen (vorzugsweise MID(5)) erforderliche Beruhigungsstrecke(7) von 3 &khgr; Meßrohrdurchmesser vor und 2x Meßrohrdurchmesser (7b) nach dem MID Meßrohr direkt im Meßkasten untergebracht ist und dadurch keine weiteren Einbaubedingungen eingehalten werden müssen.

5. Verstopfungserkennung der Meßeinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstopfung der Meßrohre durch den Vergleich der MID-Durchflüsse (5) mit den zugehörigen Aufstauhöhen durch die vorgeschaltete Höhenstandmessung (8) ermittelt werden.

6. Meßeinrichtung mit Überlaufmengenerfassung nach Anlage 1 dadurch gekennzeichnet, daß die im Rechteckkanal zuviel fließende Wassermenge über den Meßkasten (11) hinwegfließt und durch eine Höhenstandmessung (8) als Überfallwehrmenge (10) gemessen und durch eine kombinierte Q/h Kurve (Diagramm 3) erfaßt werden kann.

7. Überlaufmengenerfassung nach Anlage 1 und 6 dadurch gekennzeichnet, daß die über den Meßkasten (11) zuviel fließende Wassermenge von dem zusätzlich erhöhten MID Durchfluß abgeleitet wird.und über eine kombinierte Q/h Kurve (Diagramm 4) als Gesamtwasserdurchfluß ausgegeben wird.