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Sand-und Schotterablagerungs-Anzeiger
Die Erfindung bezieht sich auf Sand- und Schotterablagerungs-Anzeiger, d. h. auf Vorrichtungen, die es gestatten, die Ablagerung von Materialien in hydraulischen Anlagen anzuzeigen. Sie betrifft ins- besondere messende Anzeiger der Versandung und Verschotterung, d. h. solche, die im Stande sind, ein
Mass fût die Versandung bzw. Verschotterung einer hydraulischen Anlage zu liefern. Die Erfindung bei trifft auch Anzeiger zur Steuerung der Entsandung bzw. Entschotterung, mit welchen die Entsander mit absatzweiser Reinigung, enthaltend ein Spülventil, dessen Auslösung von einem solchen Anzeiger abhän- gig gemacht ist, ausgerüstet sind.
Die derzeit bekannten Versandungsmessanzeiger weisen zahlreiche Nachteile auf. Die mechanischen
Messanzeige mit Fühlstange sind schwer, sperrig und kompliziert, sie erfordern eine ständige Wartung und ) sind bei in Betrieb stehender Anlage nicht verwendbar. Die elektronischen Messanzeige, z. B. mit Ultra-
Schall, bringen kompliziertes und empfindliches Material herein und sind im Falle beträchtlicher Trü- bung der Gewässer oft arbeitsunfähig ; darüber hinaus erfordern sie noch eine elektrische Speisung, die wegen der erforderlichen Isolation der Verbindungen schwer zu verwirklichen und daher kostspielig ist.
Die in Entsandern mit absatzweiser Reinigung gegenwÅartig verwendeten Steueranzeiger haben ebenfalls ihre Nachteile. Die Steueranzeiger mit Veränderung der Belastungsverluste, wie sie beispielsweise in der franz. Patentschrift Nr. 1. 193. 197 beschrieben sind, neigen zur Gefahr der Verstopfung der Spür- organe und der Filter durch schwimmfÅahige oder halbschwimmfähige Körper (Gräser, Wurzeln, Moos, Hölzer, Eis), funktionieren unzeitig beim Pumpen oder ergeben die Möglichkeit einer vollständigen Ver- sandung mangels einer Speisung infolge Verstopfung der Gitter durch Schlamm usw. ; diese Anzeiger er- geben überdies einen dauernden Verlust, der nicht immer ersetzbar ist.
Die Anzeiger mit Wägung durch mechanische Mittel enthalten komplizierte mechanische und hydraulische Organe und bringen grosse
Komplikationen im baulichen Entwurf mit sich. Die Anzeiger mit Wägung durch Veränderung einer elek- trischen Kapazität sind kompliziert und empfindlich und erfordern ein. Speisegerät für die elektrische
Energie. Die Anzeiger mit mechanischer Abtastung sind kompliziert, wenig genau und funktionieren un- regelmässig, sie erfordern eine ständige Wartung und sind bei in Betrieb stehender Anlage nicht ver- wendbar.
Die Erfindung hat hauptsächlich einen Versandungsmessanzeiger zum Gegenstand. der einfach ist, wenig sperrig, wenig zerbrechlich und genau ist, der keinerlei elektrische Speisung erfordert und der auch bei in Betrieb stehenden Anlagen verwendbar ist.
Die Erfindung hat auch die Verwirklichung eines Steueranzeigers zum Ziel, der zum Einbau in eine
Entsandungs- und Entschotterungsanlage mit absatzweiser Reinigung geeignet ist, ohne Gefahr der Ver- stopfung der Fühlerorgane, ohne Gefahr des Rupfens oder Verklemmen und praktisch ohne Notwendigkeit einer Wartung.
Der erfindungsgemässe Anzeiger ist dadurch gekennzeichnet, dass im Boden der hydraulischen Anlage wenigstens eine Mulde angebracht ist, die an ihrer Oberseite durch eine verformbare Wand, beispiels- weise aus Gummi, deren Umfang wasserdicht am Rande der Mulde befestigt ist, zu einer Druckmessdose geschlossen und durch eine Leitung mindestens mit einem Druckanzeiger. sowie vorzugsweise auch mit
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Es ist auch möglich, die mittlere Dicke der Ablagerung zu ermitteln, ausgehend von den sichtbar festgestellten Niveauverschiebungen zwischen den Wassersäule in den Rohren 21 und 23. Bei einem ge- mäss der Erfindung ausgeführten Anzeiger entsprach beispielsweise 1 cm Niveauverschiebung einem Kies- belag von 1 cm oder 1, 5 cm Sandbelag. Es ist zu bemerken, dass die Wand 13, d. h. die Öffnung der
Mulde 11 ausreichende Abmessungen aufweisen muss, damit sichergestellt ist, dass die verhältnismässig grossen Kieselsteine gut auf der Wand 13 aufliegen, trotz des freien Raumes zwischen ihren Auflagepunk- ten.
Es ist leicht einzusehen, dass der vorstehend beschriebene Ablagerungs-Messanzeiger, der auf Grund des hydrostatischen Gewichtsunterschiedes arbeitet, wesentliche Vorteile gegenüber den bisher verwen- deten Messanzeigern zur Feststellung und Messung der festen Ablagerungen in hydraulischen Anlagen auf- weist. Er ist von einfacher Bauart, denn er benötigt keinerlei elektrische Speisung. Er ist robust und störungsfrei. Er ist von grosser Genauigkeit ; wenn die Eigenschaften der Ablagerungen bekannt sind (Dichte, Konsistenz), so dass der Apparat geeicht werden kann, erzielt man Dickenmessungen der
Ablagerungen mit einem maximalen Fehler von 4 bis 5UJo bis zu Dicken von 35 bis 40 cm. Die erfin- dungsgem sse Vorrichtung ist einfach in der Verwendung und dauerhaft.
Sie ist darüber hinaus auch bei einer in Betrieb stehenden Anlage verwendbar.
In Fig. 3 ist ein Beispiel einer solchen Verwendung bei einer in Betrieb stehenden Anlage darge- stellt. Diese Figur zeigt eine Anzeigevorrichtung für die Versandung, in eine Anlage 30 eingebaut, mit vier Messanzeigern gemäss der Erfindung, deren Mulden 11 im Abstand voneinander im Anlageboden 31 angeordnet sind ; selbstverständlich wird man aber nur eine Entnahmestelle für den Bezugsdruck vorsehen, die mit der Röhre 23 verbunden ist. Jede der Röhren21, die den einzelnen Mulden zugeordnet sind, zeigt den Grad der Versandung im entsprechenden Punkt des Anlagebodens 31 an.
Wie bereits obenstehend ausgeführt wurde, ist die Erfindung in gleicher Weise auch auf die Verwen- dung eines Anzeigers mit Mulde und verformbarer Abschlusswand in einem Entsander mit absatzweiser Spülung abgestellt, der einen Spülschieber enthält, dessen Auslösung von einem solchen Anzeiger abhängig gemacht ist. Die Fig. 4-7 zeigen einen solchen Entsander in einem Kl rbecken 35 (Fig. 6 und 7) das unter Zwischenschaltung eines Hauptüberlaufes 36 einen Ablaufkanal37 speist, der in der Strömungrichtung aufwärts, vor einem Überschuss-Überlauf 38 angeordnet ist.
Gemäss Fig. 4 ordnet man nun dem Anzeiger ein manometrisches Differentialrelais mit Schwellen- werteinstellungzu, wie es beispielsweise in der franz. Patentschrift Nr. 1. 245. 728 beschrieben ist. Dieses manometrische Relais enthält eine verformbare Membrane 40, die in einem Gehäuse 41 eine erste und eine zweite Kammer 42 und 43 bildet, die über die Rohrleitungen 22 und 20 mit dem Punkt 24 im untersten Bereich des Bassins 35 und der Mulde 11 verbunden sind. Ein Auslassventil 44 ist im oberen Abteil 42 gegenüber einem Knopf 45 angeordnet, der von der Membrane 40 getragen wird. Ein Mittel zum Zurückführen, dargestellt durch einen regelbaren Ballast 46, der auf der Schleppstange 47 des Knopfes 45 befestigt ist, übt eine vorbestimmte Kraft gegen Verschiebung der Membrane 40 im Sinne einer Öffnung des Ventils 44 aus.
Bei der Einmündung 48 der Rohrleitung 20 in den unteren Teil der Kammer 43 ist ein Kegel 49 vorgesehen, der durch die Verlängerung der Schleppstange 47 des Knopfes 45 unterhalb des Ballastes 46 gebildet wird. Die Mündung 48 weist Schlitze 50 auf (Fig. 5), die verhindern, dass der Kegel 49 die Einmündung 48 vollkommen verschliesst, wenn er auf ihr aufsitzt.
Die Auslassöffnung 51 der Kammer 42, die von dem Ventil 44 beherrscht wird, führt in eine Zwischenkammer 52, von welcher eine Rohrleitung 53 zur Speisung eines hydraulischen Motors 54 zur Betätigung des Spülschiebers 10 ausgeht. Dieser hydraulische Motor 54 ist beispielsweise der in der franz. Patentschrift Nr. 1. 203. 563 beschriebene und weist vorzugsweise eine progressive Wirkung auf.
Eine Druckmessröhre 21 ist mit der unteren Kammer 43 verbunden ; eine Röhre 23 zur Messung des Bezugsdruckes (des statischen Druckes) ist mit der oberen Kammer 42 verbunden.
Für den vorstehend beschriebenen Steueranzeiger zur Entsandung gelten bezugnehmend auf die Fig. 4-7 die gleichen vorbereitenden Massnahmen für die Inbetriebsetzung wie bei dem in bezug auf die Fig. 1 und 2 beschriebenen Messanzeige, mit dem einzigen Unterschied, dass es hier notwendig ist, eine Überhöhung der Trennwand 13 gegenüber dem Schleusenboden 12 von 20 bis 25 mm vorzusehen, indem man die Höhe der Wassersäule in der Messröhre 21 verändert.
Wenn die Wand 13 frei von jedem Material ist, wirken auf beide Seiten der Membrane 40 Drücke ein, deren Wirkung, dargestellt durch eine leichte Differenz zwischen den Wasserspiegcln in den Röh - ren 21 und 23, nicht ausreicht, die auf die Membrane 40 durch. den Ballast 46 in entgegengesetzter Rich -
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tung ausgeübte Kraft aufzuheben ; diese Differenz zwischen den Wasserhöhen in den Rohren 21 und 23 stellt das Eigengewicht der Wand 13 dar.
Das Ablagern von Materialien auf der Wand 13 ergibt ein Ansteigen der Wassersäule in der Messröhre 21 bis zu dem Augenblick, in dem die Differenz zwischen den Drücken in den Kammern 42 und 43 des manometrischen Relais grösser wird als der Schwellenwert für das Aufsteigen der belasteten Membrane 40.
Die Membrane 40 steigt demnach nach oben (Fig. 6) ; der Knopf 45 betätigt das Auslassventil 44.
Unter der Wirkung des statischen Druckes, der in der Kammer 42 herrscht, tritt das Wasser aus dieser Kammer in die Zwischenkammer52 ein und fliesst durch die Rohrleitung 53 zum hydraulischen Motor 54.
Der Druck in der Kammer 42 bricht schlagartig zusammen, wodurch die Öffnung des Ventils 44 noch beschleunigt wird und eine rasche Speisung des Motors 54 aus dem Klarbecken 35 über die Verbindungen 22, 42 und 53 erfolgt. Das Niveau in der Röhre 23 fällt sehr rasch.
Der Schieber 10 öffnet sich hierauf und das Klärbecken 35 reinigt sich von den Materialien.
Der Bezugskreis, dargestellt durch die Röhre 23. die Kammer 42 und die Rohrverbindung 22. entleert sich, das in diesem Kreis enthaltene Wasser fliesst über die Rohrleitung 22 in dem Masse in das Bas-
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die Rohrleitung 20, entleert sich ebenfalls in die Mulde 11, bis der Druck in der Mulde durch die in der
Rohrleitung 20 verbleibende Wassersäule ausgeglichen wird. Die Membrane 40 senkt sich wieder und der Kegel 49 setzt sich wieder auf die Mündung 48 der Rohrleitung 20 auf.
Nach der beendeten Spülung schliesst sich der Schieber 10 wieder. Das Niveau im Bassin 35 steigt allmählich (Fig. 7). Der Bezugskreis 22,42, 23 füllt sich wieder in dem Masse, in dem das Niveau im
Bassin 35 ansteigt. Im Gegensatz hiezu wird der Messkreis 20,43, 21 in seinem Wiederaufbau auf Grund der Drosselung durch die Einführung des Kegels 49 in die Mündung 48 der Rohrleitung 20 verzögert. Dadurch ist es dem manometrischen Relais möglich, sich in der Wartestellung zu verriegeln (Ventil 44 geschlossen), bis das Niveau im Messkreis seinen normalen Wert erreicht hat.
Der Entsander kommt so demnach in seine Überwachungsstellung zurück (Fig. 4) und ist zu neuem Eingreifen bereit.
Es ist natürlich möglich, den Schwellenwert für das Abheben der Membrane 40 in Abhängigkeit vom festgestellten Druckunterschied zwischen den Röhren 21 und 23 zu verändern : Diese Abänderung lässt sich durch eine entsprechende Veränderung des Gewichtes des Ballastes 46, der von der Schleppstange des Knopfes 45 getragen wird, verwirklichen.
Die durch die Verwendung des erfindungsgemässen Anzeigers mit Mulde und verformbarer Wand erzielte Verbesserung hinsichtlich der Funktionssicherheit ist leicht einzusehen. Tatsächlich ist jede Gefahr der Verstopfung des Anzeigers dadurch beseitigt, dass die in der Mulde 11 und im Messkreis enthaltene Flüssigkeit stets rein bleibt, da sie von der übrigen Anlage isoliert ist. Darüber hinaus besteht keine Möglichkeit des Rupfens oder des Verklemmen, was sich aus dem Fehlen mechanischer Teile im Anzeiger ergibt.
Es muss auch noch bemerkt werden, dass der erfindungsgemässe Anzeiger praktisch keine Wartung benötigt.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gewählten und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, die, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, zahlreichen Variationen unterworfen werden können.
Insbesondere kann man, um zu verhindern, dass das Speisewasser für den hydraulischen Motor 54 durch das manometrische Relais fliesst, hiefür eine zusätzliche Rohrleitung vorsehen, die durch eine von der Stellung des Auslassventils 44 abhängige Klappe gesteuert wird, welche Rohrleitung die Rolle der Verbindungen 22,42 und 52 übernehmen wurde. Es kann nämlich unter Umständen gefährlich sein, zu grosse Mengen durch das verhältnismässig schwache manometrische Relais durchlaufen zu lassen.
Man kann ausserdem, im Falle, dass man die Schwelle des Ansprechens des manometrischen Relais erhöhen möchte, ohne den Ballast46 zu verändern, das Gewicht der Ablagerungen auf der Wand 13 durch ein Rückholmittel, das unter der Wand angeordnet ist, teilweise ausgleichen, beispielsweise durch eine Feder oder eine Tasche mit komprimierter Luft.
Man kann aber ebensogut dem manometrischen Relais einen oder mehrere vom Ventil 44 betätigte eltktrische Kontakte zuordnen, insbesondere im Hinblick auf eine elektrische Steuerung des Schie- s 10.
Man kann dem Relais überdies irgendeine andere mechanische, öldynamische oder elektrische Vor-
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