DD144113A1 - Einrichtung zur automatischen auswertung variabler wasserstaende in filterbrunnen - Google Patents

Abstract

Ziel der Erfindung ist es, durch kontinuierliche Messung der variablen Wasserstände und deren Auswertung eine wirtschaftliche Fahrweise und einen Trockenlaufschütz der Pumpen, insbesondere bei UWM-Pumpengalerien ira Braunkohlenbergbau, zu schaffen. Aufgabe ist es, eine Einrichtung zu entwickeln, die vom atmosphärischen Luftdruck, von mineralischen Anbackungen und von der Zuleitungslänge unbeeinflußbar ist, die eine geringe Störbeeinflussung und hohe Meßgenauigkeit aufweist und die ein Einheitsstromsignal erzeugt, das unmittelbar EDV- und Fernwirkanlagen oder Regeleinrichtungen zugeleitet werden kann; Erfindungsgemäß besteht ein rohrförmiger, druckfester Hohlkörper aus eisern Ober- und Unterteil. Die Öffnung des Unterteils ist mit einer Membran, die des Oberteils mit einem Verschlußdeckel hermetisch abgeschlossen. Der obere Bereich des Unterteils weist eine Justierplatte auf, an der ein, einen Eisenkern tragender Nichteisenbolzen befestigt ist, welcher in einen auf der Membran angeordneten Bifferentialtransformator hineinragt. Dieser ist mittels hochflexibler Verbindungsleitungen an einen im Oberteil angeordneten Baustein geschaltet. - Figur -

Description

Anwehdungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Auswertung variabler Wasserstände in !Filterbrunnen durch Druckdifferenzmessung, vorzugsweise für kurzlebige Brunnen mit stark verunreinigtem, eisen~ hydroxidhaltigem Wasser, insbesondere zur Pegelmessung bei UWM-Pumpengalerien im Braunkohlenbergbau_o

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für Wasserstandsmessungen in Brunnen und Behältern ist eine Vielzahl von Einrichtungen, Vorrichtungen und Geräten bekannt, die entweder aln Schwimmer die

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Wasseroberfläche oder als Druckmesser die darüber befindliche Wassersäule bzw, die elektrische Leitfähigkeit des Wassers zur Signalgabe von Anzeigend Steuerungsvorgängen verwenden©

Äas der Praxis sind Druckmeßdosen bekannt, die nach dem Prinzip der Halbleiter-Dehnmeßstreifen arbeiten«

Diese haben jedoch den Nachteil, daß sie sehr temperaturabhängig sind und der meßtechnische Aufwand für ~x ÜIM-Pumpengalerien im Braunkohlenbergbau ökonomisch

^ nicht vertretbar ist» Nachteilig ist weiterhin, daß

sich die Anschlußstutzen durch mineralische An«· backungen sehr leicht zusetzen und die Druckmeßdosen deii jeweiligen atmosphärischen Luftdruck nicht kom- * pensieren, so daß Meßwertverfälschungen auftreten.

Bekannt sind auch sogenannte AEGIR-Ketten, bei denen elektrisch leitende Sonden stufenweise den Wasserstand anzeigen©

Außer dem Nachteil einer punktweisen Messung, treten hierbei durch das Rohwasser mineralische Anbackungen > zwischen den Meßsonden auf» wodurch Kurzschlußbrücken

gebildet werden, die eine MeßwertVerfälschung hervor-

Weiterhin erfordert die Montage bzw» Demontage der Meßsonden beim relativ kurzfristigen Wechsel der UWM-Pumpen einen höhen Arbeitsaufwand, wobei es außerdem noch zu Beschädigungen der Elektroden selbst kommen kann,*

Aus der DE-OS 1940153 ist ein Druckwandler bekannt, der eine Membran und einen mit dieser in Wirkverbindung stehenden veränderlichen elektrischen Widerstand zur elektrischen Anzeige .des Druckes aufweist, wobei der Widerstandsabgriff ein konvexer an beiden Enden gelagerter und sich über einen wesentlichen Teil des Widerstandselementes erstreckender Kontaktbügel ist und das Widerstandselement oder der Kontaktbügel federelastischausgebildetund in Richtung auf · den jeweils anderen Teil des veränderlichen Widerstandes druckabhängig bewegbar gelagert isto

Nachteilig bei diesem Druckwandler ist, daß sich die Öffnung des Druckanschlußstutzens durch mineralische Anbackungen zusetzte

Weiterhin verfälscht der jeweils herrschende atmosphärische Luftdruck das Meßergebnis, da keine Luftäruckkompensation vorhanden ist und die Zuleitungslänge mit ins Meßergebnis eingeht*

Aus der DD-PS 77337 ist eine Einrichtung für eine pneumatische Pegelstandsmessung bekannt, bei der, der hydrostatische Druck, welcher über einer unter den Flüssigkeitsspiegel eintauchenden mit einer Membran versehenen Meßsonde ansteht, erfaßt und über eine Meßrohrleitung einem Anzeigeinstrument oder einem Registriergerät zugeführt wird· Die Meßsonde weist ein über die Membran gesteuertes Speiseventil und eine von der Meßrohrleitung abzweigende, die Meßsonde steuernde Ausgleichsleitung auf«

Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß eine Druckluftquelle vorhanden sein mußο Die Herbeiführung bzw« Erzeugung von Preßluft hätte jedoch bei den UWM-Pumpengalerien des Braunkohlenbergbaus einen enormen

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gerätetechnischen Aufwand zur Folge, da für jeden Filterbrunnen der weit verzweigten Pumpengalerien eine separate Drucklufterzeugung erforderlich-wäre© Hinzu kommt, daß dadurch der Bedienungsaufwand wesentlich erhöht und die Betriebssicherheit nicht ständig, insbesondere wegen der Eiifrierungsgefahr in den Wintermonaten gewährleistet ist« Außerdem weist die Meßsonde, konstruktiv bedingt, eine relativ große Abmessung auf, so daß diese bei Filterbrunnen nicht einsetzbar ist« ^:-^{: ;}- ' :'^:-':^:\ ^} ' v. ^:

Aus der DB-OS 2158355 ist ein birnenförmiger elektrischer Hiveauanzeiger bekannt, dessen Schwimmkörper aus einem flüssigkeitsdicht geschlossenen Mantel aus biegsamen gegenüber Ölen und Säuren un-> empfindlichen Werkstoff gefertigt ist· Im Innern des Mantels ist ein Halterteil ausgebildet, an dem ein Quecksilberschalter angeordnet ist«» Zur Erreichung einer gewissen Vorspannung für den Mantel ist dieser mit einem Schaumstoff ausgefüllte

Der Nachteil dieses Klveauanzeigers ist, daß ke±ne kontinuierliche Messung erfolgen kann, sondern durch Anbringung mehrerer Meßpunkte nur eine stufenweise Messung möglich ist· Eine solche Anbringung ist jedoch in Pilterbrunnen von UWM-Pumpengalerien sehr schwierigo Außerdem werden diese Pumpen aus technologischen Gründen relativ oft gewechselte Darüber hinaus ist durch die mineralische Anbackung die Punktionstüchtigkeit des Biveauanzeigers beeinträchtigt^

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Aus der DD-PS 132278 ist eine Einrichtung zur automatischen Erfassung variabler Wasserstände bekannt, bei der unter Anwendung des Prinzips der Messung des hydrostatischen Druckes nach dem Perlverfahren, eine als Lot ausgebildete ,mit zwei Kontaktelektroden versehene Perlsonde, die über eine über Kabeltrommel abrollbare, als Speise- und Meßrohrleitung dienende und als Tiefminaß geeichte Schlauchleitung mit einem Bandschreiber verbunden ist und für die gleichzeitige Messung der durch die im Versuchsbrunnen installierte UWM-Pumpe abgesaugten !Förderströme, eine weitere, in einem tiberfallmeßkasten über eine Schlauchleitung mit einem Bandschreiber verbundene Perlsonde angeordnet ist_o

Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß sie auf Grund der hierbei erforderlichen Präzision zur Meßwerterfassung ausschließlich nur für Versuchsbrunnen in Anwendung kommen kann und deshalb zur Meßwerterfassung für den bergbauspezifischen Zweck ungeeignet ist« Der enorme gerätetechnische Aufwand je Brunnen sowie die Wartung und Instandhaltung wären derart hoch, daß ein Einsatz für UWM-Pumpengalerien im Braunkohlenbergbau nicht vertretbar ist«.

Aus der BRD-Zeitschrift bbr fibel für den Brunnen-Wasserwerks« und Ronrleitungsbau, 94* Folge (12/72), Seite 454 ist ein elektrisch arbeitender Wasserstands»

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anzeiger bekannt, der aus einem Druckgeber mit dreiadrigem Signalkabel, einem Hetzanschlußgerät» einem Anzeigegerät bzw* Registrier-oder Regelgerät sowie einem Anschlußkastexi mit Überspannungsableiter und Sicherungen besteht« Der Druckgeber ist in einem korrosionsgeschützten, druckwasserdichten Gehäuse

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untergebracht und weist eine Meßgenauigkeit von + 2 % auf« Der Druck der über dem Gerät stehenden Wassersäule verändert sich bei Schwankungen des Grundwasserspiegels« Diese Längenänderung wird von dem Meßgerät übex Signalkabel fernübertragen und zur Messung des jeweiligen Wasserstandes benutzt© Der Druckgeber Stuß dabei unter einer gewissen Vorspannung stehen, d.ho eine Mindesthöhe des Wasserstandes über dem Geber ist erforderlich· Diese entspricht den jeweiligen Betriebsverhältnissen und schwankt zwischen 0,3-5 m*

Dieser Wasserstandsanzeiger hat den Nachteil, daß er j keine Luftdruckkompensation hat_e 'Ein/.weiterer'Nachteil ist dadurch gegeben» daß die Aufbereitung des Meßwertes außerhalb des Brunnens erfolgte Dadurch sind Störbeeinflussungen auf die Verbindungsleitung zwischen Druckgeber und Auswerteeinheit durch parallel geführte Starkstromleitungen vorhanden* Des weiteren benötigt dieser Wasserstandsanzeiger einen Mindestwasserstand» Darüber hinaus ist der gerätetechnische Aufwand derart groß, daß er insbesondere für UWM-Pumpengalerien im Braunkohlenbergbau ökonomisch nicht vertretbar iste

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die derzeitigen Mängel zu beseitigen und durch eine kontinuierliche Messung der variablen Wasserstände und deren Auswertung durch datenverarbeitende Systeme die Voraussetzung für eine wirtschaftIiehe Fahrweise von FtöM-Pumpen«· galerien im Braunkohlenbergbau zu schaffen -und

gleichzeitig einen Trockenlaufschutz der Pumpen zu gewährleisten· '

Darlegung des V/es ens der Erfindung

Ber Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ein- C ) ' !richtung zur automatischen Auswertung variabler Wasserstände für kurzlebige Brunnen, insbesondere • Filterbrunnen von ÜWM-Pumpengalerien im Braunkohlenbergbau zu entwickeln, die vom jeweiligen atmospMerischen Luftdruck, von mineralischen Anbackungen land von der Länge der Zuleitung unbeeinflußbar ist, die eine geringe elektrische Störbeeinflussung sowie eine hohe Meßgenauigkeit aufweist und bei der ein Ein-Üeitsstromsignal erzeugt wird, das unmittelbar EDV- «nd Fernwirkanlagen oder Regeleinrichtungen zugeleitet werden kann«

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, ό . «laß ein rohrförmiger druckfester Hohlkörper ein Ober- und ein Unterteil aufweisi? und beide TeiIe lösbar miteinander verbunden sind, daß die untere sum Wasserspiegel gerichtete öffnung mit einer bekannten Membran und die obere Öffnung mit einem lösbaren Verschlußdeckel hermetisch abgeschlossen ist» Der Verschlußdeckel" weist eine Bohrung und auf seiner Oberseite einen Anschlußstutzen für einen gummielastischen Schlauch auf· Im Unterfceil ist ein auf einem Tragelement befestigter Differentialtransformator im Zentrum der Membran aufgesetzt und an dieser mittels eines auf der Gegenseite befindlichen Verbindungen ^ ....:. *f+H«kr< 1"-Ii^. ciii^HMi-Cu,«t# Ber obere Bereich des Unterteils weist eine mit der Gehüusewand verbundene und

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mit Durchlaßöffnungen versehene Justierplatte auf, in der ein, einen Eisenkern tragender antimägnetischer, Mcht eisenbolzen angeordnet ist und dessen Eisenkern in den Differentialtransformator hineinragt« Im Oberteil ist ein elektronischer Baustein angeordnet, welcher durch hochflexible, gewichtsarme und gewendelt e Ver-' bindungsleitungen mit dem Differentialtransformator verbunden ist· Zur Vermeidung einer Überbelastung der Membran befindet sich oberhalb dieser, ein Druckring und unterhalb dieser ein Konterring, die beide zusammen mit der Membran mit der Gehäusewand verbunden sind* Vom elektronischen Baustein führen Stromversor« gungs- und Meßwertleitungen in einem gummielastischen Schlauch zum Stromversorgungsgerät und zum Meßwertempfänger© ; /. · ' , ν /^v : ::';'', - l ': '.. ·.: .' -

Ausführungsbeispiel

Der rohrfb'rmige druckfeste Hohlkörper 1 besteht aus dem Oberteil 2 und dem Unterteil 3 die beide lösbar miteinander verbunden sind· Daszum Wasserspiegel gerichtete Unterteil 3 ist von der Membran 4 und das Oberteil 2 durch den lösbaren Verschlußdeckel 5 hermetisch abgeschlossen* Dieser ist im Zentrum durchbohrt und mit dem Anschlußstutzen 6 versehen, an dem der gummielastische Schlauch 7 angeordnet ist« Im Unterteil 3 ist der Differentialtransformator 8 mittels des Tragelementes 9 auf der Membran 4 aufge« setzt und mit dieser durch das Verbindungsstück 10 auf der Gegenseite der Membran 4 lösbar verbunden« Im oberen Bereich des Unterteils 3 befindet sich die mit der Gehäusewand verbundene und mit Durchlaßöffnungen 11 versehene Justierplatte 12, in der der

antimagnetische Mchteisenbolzen 13 mit dem Eisenkern 14 angeordnet ist, der in den Differentialtransformator 8 hineinragt. Im Oberteil 2 ist der elektronische Baustein 15 angeordnet« Oberhalb desselben führen von diesem die Stromversorgungs- und Meßwertleitungen 16 durch den gumn&elastischen Schlauch T zum Stromversorgungsgerät und dem Meßwertempfänger» Die Verbindungsleitungen 17 vom elektronischen Baustein 15 zum.Differentialtransformator 8 sind hoch-» flexibel, gewichtsarm und gewendelt» Oberhalb der Membran 4 ist der Druckring 18 und unterhalb dieser der Konterring 19 mit der Gehäüsewand verbunden angeordnet«

Die Punktionsweise der Einrichtung ist folgende:

Wird die Membran 4 mit einem Druck beaufschlagt, so stellt sich entsprechend dieser Größe ein bestimmter vertikaler Hub ein» Damit bewegt sich der Differentialtransformator 8 am festeingestellten Nichteisenbolzen 13 Eiit dem Eisenkern 14 vorbei und es tritt

eine Verstimmung und damit eine Veränderung der Sekundär spannung beim Differentialtransformator 8 auf© Diese wird als Eingangagröße dem elektronischen Baustein 15 zugeführt und am Ausgang in ein analoges Einheitssignal O -5mA umgewandelt_o Um den Einfluß des die Wassersäule belastenden, den jeweiligen Y/itterungsverhältnissen entsprechenden, Luftdruck auszuschalten und dadurch eine höhere Meßgenauigk.eit zu erreichen, stellt der auf den Anschlußstutzen 6 aufgebrachte gummielastische Schlauch 7 die Verbindung zur Atmosphäre dar (Luftkompensation)» Die Hubhöhe der Membran 4 wird durch den Druckring 18 begrenzt«

Claims (2)

Erf indungsansprücke:

1« Einrichtung zur automatischen Auswertung variabler Wasserstände im "Filterbrunnen, insbesondere von UWM-Pumpengalerien im Braunkohlenbergbau, unter Anwendung einer Membran, einer dreiadrigen Signalleitung, eines Stromversorgungsgerätes und eines Meßwertempfängers, gekennzeichnet dadurch, daß ein rohrfönaiger, clruckfester Hohlkörper (1) ein Oberteil (2) und ein Unterteil (3) aufweist und diese ' lösbar miteinander verbunden sind, dsJ3 die untere öffnung des Holalkörpers (1) durch die Membran (4) und die obere öffnung durch einen lösbaren Verschlußdeckel (5) hermetisch abgeschlossen ist, daß im Unterteil (3) ein auf einem Tragelement (9) befestigter DiiTferentialtransformator <8) auf der Membran (4) angeordnet ist, daß der obere Bereich des Unterteils (3) eine Justierplatte (12) aufweist, in der ein antimagnetischer, einen Eisenkern (14) tragender Nichteisenbolzen (13) so befestigt ist, daß der Eisenkern (14) in den Differential transfojsmat or (8) hineinragt, daß im Oberteil (2) ein elektronischer Baustein (15) angeordnet und über iiochflexible Verbindungsleitungen (17) mit dem Differentialtransformator (8) verbunden ist und daß oberhall) der Membran (4) ein Druckring (18) und unterhalb dieser ein Konterring (19) mit der Gehäusewand verbunden angeordnet ist«

2» Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Differentialtransfonnator (8) auf der Membran (4) durch ein auf deren Gegenseite angeordnetes Verbindungsstück (10) befestigt ist und daß die Justierplatte (12) mit Durchlaßb'ffnungen (11) versehen 1st«

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