DE10106091A1 - Determination of the water flow rate from rain overflow or settling tanks in water treatment plants in which a water contraction is used to accurately determine the flow rate by measuring the water column height in the contraction - Google Patents
Determination of the water flow rate from rain overflow or settling tanks in water treatment plants in which a water contraction is used to accurately determine the flow rate by measuring the water column height in the contractionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Volumenstromes einer Flüs sigkeit nach Massgabe von deren Überlaufmenge über die Kante einer Schwelle oder einer sonstigen baulichen Anlage, wobei die Kante an wenigstens einer Stelle unter brochen ist. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah rens.The invention relates to a method for determining the volume flow of a river liquid according to its overflow quantity over the edge of a threshold or another structural system, with the edge under at least one point is broken. The invention also relates to a device for carrying out the method proceedings.
Bei Wasserbehandlungsanlagen, wie z. B. Regenüberlauf- oder Klärbecken usw., ist es erforderlich, die fließenden Wassermengen möglichst exakt zu ermitteln. Nach dem Stand der Technik wird dies üblicherweise durch eine Höhenstands-Messung des Wassers in Relation zur Höhe der Schwefle durchgeführt.In water treatment plants, such as. B. rain overflow or clarifier, etc., is it is necessary to determine the flowing water quantities as precisely as possible. After this State of the art, this is usually done by measuring the level Water in relation to the height of the sulfur.
Die Wasserstandshöhe kann beispielsweise mittels einer im Wasser befindlichen Sonde oder mittels eines außerhalb des Wassers angeordneten und auf die Wasser oberfläche gerichteten Sensors ermittelt werden. In die für die Ermittlung verwendete Formel geht unter anderem ein Formteilwert ein, der von Schwellenlänge und deren geometrischer Formgenauigkeit, sowie von der Oberflächenbeschaffenheit abhängt. Diese Abhängigkeiten führen bei üblichen Schwellen, insbesondere bei kleinen über laufenden Wassermengen, zu nachteilig ungenauen Meßergebnissen. Dieser Nachteil ergibt sich daraus, daß die Schwelle nur eine konstante Überfallhöhe hat, und bei ge ringen Volumenströmen sich bei entsprechender Schwellenlänge nur eine sehr gerin ge Wasserstandhöhe einstellt, die nur relativ ungenau ermittelt werden kann. Dies führt - wie gesagt - bei geringen Volumenströmen zu einer hohen Meßungenauigkeit. The water level can be, for example, by means of a water level Probe or by means of an outside of the water and placed on the water surface-facing sensor can be determined. In the used for the determination Formula includes, among other things, a molded part value, that of threshold length and its geometrical form accuracy, and depends on the surface quality. These dependencies lead to common thresholds, especially small ones running amounts of water, disadvantageously inaccurate measurement results. This disadvantage results from the fact that the threshold has only a constant head, and at ge volume flows with a corresponding threshold length are only very small ge water level that can only be determined relatively imprecisely. This leads - as I said - with low volume flows to a high measurement inaccuracy.
Zur Abhilfe schlägt die DE 44 28 421 A1 vor, daß anstelle oder in die stationäre Über laufschwelle mindestens eine bewegliche Überlaufschwelle eingebaut ist.To remedy this, DE 44 28 421 A1 proposes that instead of or in the stationary over threshold at least one movable overflow threshold is installed.
Dabei kann die bewegliche Überlaufschwelle aus ein oder mehreren geometrisch defi nierbaren Keilen bestehen, die eine meßtechnisch günstige Kanalform wie zum Bei spiel Rechteck, Dreieck oder gewölbte Oberkante aufweisen. Die Überlaufschwelle ist mittels einem oder mehrerer geeigneter Stellglieder wie beispielsweise Kette, Seil, Riemen, Zahnstange etc. verstellbar. Ferner wird eine Ausführungsform einer kaska denförmigen Hintereinanderschaltung von mehreren beweglichen Überlaufschwellen beschrieben.The movable overflow threshold can be defined from one or more geometrically nable wedges exist, which have a metrologically favorable channel shape as for example have rectangle, triangle or curved upper edge. The overflow threshold is by means of one or more suitable actuators such as a chain, rope, Strap, rack etc. adjustable. Furthermore, an embodiment of a kaska the series connection of several movable overflow thresholds described.
Die US-Patente 1,190,400 und 1,239,601 zeigen Meßeinrichtungen an wasserbauli chen Anlagen, wobei anstelle oder in die stationäre Überlaufschwelle mindestens eine bewegliche Überlaufschwelle eingebaut ist.U.S. Patents 1,190,400 and 1,239,601 show measuring devices on hydraulic structures Chen systems, with at least one instead of or in the stationary overflow threshold movable overflow threshold is installed.
Das Dokument GB 2 283 267 A beschreibt ein bewegliches Wehr mit einem motori schen Antrieb zur Höheneinstellung, wobei dessen Meßkante an einer Stelle durch eine V-förmige Ausnehmung und der Ausbildung einer Strömungseinschnürung unter brochen ist.Document GB 2 283 267 A describes a mobile weir with a motor rule drive for height adjustment, with its measuring edge at one point a V-shaped recess and the formation of a flow restriction under is broken.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, für das Messen kleiner fließender Wassermengen eine genaue und möglichst wirtschaftliche Lösung ohne bewegliche, höhenverstellbare Teile anzugeben, die es außerdem ermöglichen soll, die hierfür vorgesehene Meßeinrichtung nachträglich in bestehende Schwellen einzubauen.Starting from the aforementioned prior art, the object of the invention basic, for measuring small flowing quantities of water an accurate and as possible economical solution without specifying moving, height-adjustable parts that it should also make it possible to retrofit the measuring device provided for this purpose to install existing sleepers.
Zur Lösung der Aufgabe wird mit der Erfindung zur Bestimmung des Volumenstromes der Flüssigkeit nach Maßgabe von deren Überlaufmenge über die Meßkante der Schwelle an einer Wasserbehandlungsanlage, vorgeschlagen, daß eine Ausnehmung von unveränderlicher Form in der Meßkante unter Ausbildung einer Strömungsein schnürung eingelassen wird, wobei die Höhe der Flüssigkeit bzw. die sich ergebende Flüssigkeitssäule im Bereich der Einschnürung exakt gemessen und aus dieser der zuordenbare Volumenstrom bzw. die Wassermenge errechnet wird. Die Schwelle kann hierbei eine Überlaufschwelle, eine Zulaufschwelle oder eine Ablaufschwelle sein. To solve the problem, the invention for determining the volume flow the liquid in accordance with its overflow quantity over the measuring edge of the Threshold on a water treatment system, suggested that a recess of unchangeable shape in the measuring edge, forming a flow lacing is let in, the height of the liquid or the resulting Liquid column precisely measured in the area of the constriction and from this the assignable volume flow or the amount of water is calculated. The threshold can be an overflow threshold, an inlet threshold or an outlet threshold his.
Das hier zugrunde liegende erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, daß die übli cherweise durchgehende Schwelle an einer oder mehreren Stellen Vertiefungen auf weist, in der oder in denen geringe Volumenströme durch die vorhandene Ein schnürung(-en) mit einer entsprechend hohen Flüssigkeitssäule entstehen, die über ein geeignetes Meßsystem exakt erfaßt werden können. Aus der gemessenen Was serstandshöhe kann dann problemlos die Wassermenge errechnet werden.The underlying method according to the invention is based on the fact that the usual continuous threshold at one or more points points in or in which low volume flows through the existing one Lacing (s) with a correspondingly high liquid column arise, which over a suitable measuring system can be recorded exactly. From the measured what water level can then be easily calculated.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders gut zur meßtechnischen Erfassung und mengenmäßiger Bestimmung kleinerer Volumenströme von Flüssigkeiten geeig net. Selbstverständlich werden mit Hilfe des beanspruchten Verfahrens und der bean spruchten Vorrichtung auch die größeren Volumenströme einer Flüssigkeit meßtech nisch erfaßt und bestimmt, wenn die Flüssigkeit über die gesamte Meßkante links und rechts der Ausnehmung abläuft. Die beanspruchte Höhenstandsmessung der Flüssig keit über der Einschnürung findet folglich vorteilhafterweise Anwendung für kleinere Volumenströme und für größere Volumenströme.The method according to the invention is particularly good for metrological detection and quantitative determination of smaller volume flows of liquids net. Of course, with the help of the claimed method and the bean said device also measured the larger volume flows of a liquid niche detected and determined when the liquid over the entire measuring edge left and to the right of the recess. The claimed level measurement of the liquid speed above the constriction is therefore advantageously used for smaller ones Volume flows and for larger volume flows.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß zur exakten Bestimmung von Volu menströmen mit erheblichen Unterschieden ihrer Flüssigkeitsmengen entsprechend unterschiedliche Ausnehmungen ausgebildet werden.An embodiment of the method provides that for the exact determination of Volu flow accordingly with considerable differences in their liquid quantities different recesses are formed.
Mit der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, daß mit Hilfe der Wasserstandshöhe im Bereich einer Ausnehmung bei vergleichsweise kleinen Volumenströmen eine ex akte Bestimmung derselben bzw. der Wassermenge vorgenommen wird.The invention provides in particular that with the help of the water level an ex in the area of a recess with comparatively small volume flows the same or the amount of water is determined.
Vorteilhaft können die Ausnehmungen mit beliebigen Ausgestaltungen, Profilen oder Formen wie Teile eines Kreises, einer Parabel, einer Ellipse, einer Sinus- oder sonsti gen geometrischen oder trigonometrischen Form bzw. treppenartig oder dergleichen ausgebildet sein.The recesses can be advantageous with any configurations, profiles or Shapes like parts of a circle, parabola, ellipse, sine or other against geometric or trigonometric shape or stair-like or the like be trained.
Dabei können Meßkanten und oder Ausnehmungen aus Beton oder Metall oder aus Kunststoff oder aus deren Kombination bzw. aus anderen Materialien oder Material kombinationen hergestellt sein. Measuring edges and or recesses made of concrete or metal or Plastic or from their combination or from other materials or material combinations.
Das Verfahren sieht erfindungsgemäß weiter vor, daß die Erfassung der Flüssigkeits höhe im Bereich einer Einschnürung mittels Ultraschallmessung, Druckmessung, ra diometrischer Messung oder dergleichen dem Fachmann bekannten Verfahren durch geführt wird.According to the invention, the method further provides for the detection of the liquid height in the area of a constriction by means of ultrasound measurement, pressure measurement, ra diometric measurement or the like by methods known to the person skilled in the art to be led.
Und schließlich kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren von der Maßnahme Ge brauch gemacht sein, daß wenigstens eine Höhenstandsmessung der Füllhöhe eines vor der Meßkante der Schwelle liegenden Flüssigkeitsbeckens zur Ermittlung der Wassermenge mit herangezogen wird.And finally, from the measure Ge custom made that at least one level measurement of the level of a liquid basin lying in front of the measuring edge of the threshold for determining the Amount of water is used.
Eine Vorrichtung zur Bestimmung des Volumenstromes einer Flüssigkeit bzw. deren Überlaufmenge über die Meßkante einer Schwelle an einer Wasserbehandlungsanla ge zeichnet sich dadurch aus, daß die Meßkante an wenigstens einer Stelle durch ei ne Ausnehmung unter Ausbildung einer Strömungseinschnürung unterbrochen ist, wobei im Bereich der Ausnehmung eine Meßeinrichtung vorhanden ist, mit welcher die Höhe der Flüssigkeit über der Meßkante im Bereich der Ausnehmung gemessen und daraus in einer Auswertelektronik der Volumenstrom bzw. die Flüssigkeitsmenge er rechnet wird.A device for determining the volume flow of a liquid or its Overflow quantity over the measuring edge of a threshold on a water treatment plant ge is characterized in that the measuring edge at least at one point by egg ne recess is interrupted to form a flow restriction, wherein in the region of the recess there is a measuring device with which the Height of the liquid measured over the measuring edge in the area of the recess and the volume flow or the amount of liquid in an electronic evaluation unit is calculated.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles.Further details, features and advantages of the invention result from the The following explanation is shown schematically in the drawings Embodiment.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 in einer Draufsicht ein Flüssigkeits-Sammelbecken mit einer Meß schwelle und einer darin angeordneten Ausnehmung. Fig. 1 in a plan view of a liquid reservoir with a measuring threshold and a recess arranged therein.
Fig. 2 in einer Ansicht die Meßschwelle mit der Ausnehmung. Fig. 2 in a view the measuring threshold with the recess.
Die Zusammenschau der Fig. 1 und 2 zeigt den Stammbaum eines Verfahrens bzw. einer Vorrichtung zur Bestimmung des Volumenstromes einer Flüssigkeit nach Maßgabe von deren Überlaufmenge über eine feststehende Meßkante 1 der Schwelle an einer Wasserbehandlungsanlage 2, insbesondere einer Abwasserbehandlungsan lage bzw. an Bauwerken der Niederschlagswasserbehandlung. Die Meßkante 1 ist an wenigstens einer Stelle durch eine Ausnehmung 3 unterbrochen. Die Ausnehmung 3 weist eine unveränderliche Form auf. Das Meßverfahren nach dem in den Figuren ge zeigten Stammbaum erfolgt in der Weise, daß die Höhe H der Flüssigkeit über der feststehenden Messkante 1, im Bereich der Ausnehmung 3 exakt gemessen und dar aus in der Recheneinheit 6 nach einer vorgegebenen Formel der Volumenstrom V er rechnet wird. Weil mit der Ausnehmung 3 auch kleine und kleinste Volumenströme V im Durchlauf durch die Ausnehmung 3 in der Höhe aufkonzentriert werden, können diese bzw. nach einer Umrechnung die Flüssigkeitsmenge meßtechnisch exakt erfaßt werden.The synopsis of FIGS . 1 and 2 shows the family tree of a method or a device for determining the volume flow of a liquid in accordance with its overflow quantity over a fixed measuring edge 1 of the threshold at a water treatment plant 2 , in particular a wastewater treatment plant or on structures of rainwater treatment , The measuring edge 1 is interrupted at least at one point by a recess 3 . The recess 3 has an invariable shape. The measuring method according to the family tree shown in the figures is carried out in such a way that the height H of the liquid above the fixed measuring edge 1 , in the area of the recess 3 is measured exactly and calculates the volume flow rate V in the computing unit 6 according to a predetermined formula becomes. Because the recess 3 also concentrates the smallest and smallest volume flows V in the passage through the recess 3 , these or, after a conversion, the amount of liquid can be measured precisely.
Hierzu kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß zur exakten Bestimmung von Volumen strömen mit erheblichen Unterschieden ihrer Flüssigkeitsmengen entsprechend unter schiedliche Ausnehmungen 3 ausgebildet sind.To this end, it can advantageously be provided that, for the exact determination of volumes, there are correspondingly different recesses 3 formed with considerable differences in their liquid quantities.
Mit Hilfe der Einschnürung E im Bereich der Ausnehmung 3 wird bei vergleichsweise kleinen Volumenströmen V eine exakte Bestimmung derselben vorgenommen.With the aid of the constriction E in the region of the recess 3 , the exact determination of the volume flow V is carried out.
Die Ausnehmungen 3 können mit beliebigen geometrischen Formen wie Teile eines Kreises, einer Parabel, einer Ellipse, einer Sinus- oder sonstigen ebenen trigonometri schen bzw. treppenartig oder dergleichen ausgebildet sein. Im gezeigten Beispiel ist die Ausnehmung 3 gemäß Fig. 2 ähnlich einem Elliptoid ausgebildet. Andere Formen der Geometrie wie Rotationsparaboloide, Kugelschalen oder Kugelkappen können mit Vorteil Verwendung finden.The recesses 3 can be formed with any geometric shapes such as parts of a circle, a parabola, an ellipse, a sine or other flat trigonometric or stair-like or the like. In the example shown, the recess 3 according to FIG. 2 is designed similar to an elliptoid. Other forms of geometry such as paraboloid of revolution, spherical shells or spherical caps can be used with advantage.
Die Meßkante 1 und die Ausnehmung 3 können aus Beton oder Metall oder aus Kunststoff oder aus einer Kombination derselben bzw. aus anderem Material oder de ren Kombinationen hergestellt sein.The measuring edge 1 and the recess 3 can be made of concrete or metal or plastic or a combination of the same or a different material or de ren combinations.
Die Erfassung des Meßwertes der Flüssigkeitshöhe im Bereich von Einschnürungen E kann mittels Ultraschallmessung, Druckmessung oder anderer geeigneter Meßverfah ren durchgeführt werden. Fallweise kann wenigstens eine Höhenstandsmessung der Füllhöhe H eines vor der Meßkante 1 einer Überlaufschwelle liegenden Flüssigkeits beckens 5 mit herangezogen werden.The detection of the measured value of the liquid level in the area of constrictions E can be carried out by means of ultrasound measurement, pressure measurement or other suitable measuring methods. In some cases at least one level measurement of the filling height H of a liquid tank 5 lying in front of the measuring edge 1 of an overflow threshold 5 can also be used.
Eine Vorrichtung zur Bestimmung des Volumenstromes einer Flüssigkeit nach Maß gabe von deren Überlaufmenge über die Meßkante 1 einer Schwelle an einer bauli chen Anlage 2 zeigt, daß die Meßkante 1 an wenigstens einer Stelle durch eine Aus nehmung 3 unter Ausbildung einer Strömungseinschnürung E unterbrochen ist. Im Bereich der Ausnehmung 3 ist eine Meßeinrichtung vorhanden, mit welcher die Höhe der Flüssigkeit über einer Messkante festgestellt und daraus in einer Auswertelektro nik 6 der Volumenstrom V errechnet wird.A device for determining the volume flow of a liquid made to measure the amount of overflow over the measuring edge 1 of a threshold on a construction site 2 shows that the measuring edge 1 is interrupted at least at one point by a recess 3 from forming a flow constriction E. In the area of the recess 3 there is a measuring device with which the height of the liquid is determined above a measuring edge and the volume flow V is calculated therefrom in an evaluation electronics 6 .
Der Abfluß wird oder kann stabilisiert werden durch ein oder mehrere Stabilisatoren 7 (Leitwände), um einen gleichmäßigen Abfluß zu realisieren.The outflow is or can be stabilized by one or more stabilizers 7 (guide walls) in order to achieve a uniform outflow.
Die vorgeschaltete Tauchwand 8 verhindert den Abfluß, und Austrag von Feststoffen die an der Wasseröberfläche sich befinden, und nur einen definierten Abfluß aus der Klarwasser-Schwebstoffzone zulassen in Verbindung mit den Stabilisatoren 7.The upstream baffle 8 prevents the outflow and discharge of solids that are located on the upper water surface and only allow a defined outflow from the clear water suspended area in connection with the stabilizers 7 .
Claims (12)
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