DE102010022500A1

DE102010022500A1 - Verfahren zum Bestimmen des Vorhandenseins eines Stromes einer Flüssigkeit durch eine Rohleitung

Info

Publication number: DE102010022500A1
Application number: DE201010022500
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2011-12-08

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Wasserversorgungstechnik und kann Anwendung in Industrie und im Alltag finden. Solange der Hahn 4 geschlossen ist, erlaubt der Block 7 nicht, die Pumpe 1 einzuschalten. Wenn der Hahn 4 geöffnet wird, schaltet der Block 7 die Pumpe 1 ein. Diese beginnt Wasser aus dem Behälter 2 in die Rohrleitung 3 zu pumpen. Dabei misst der Geber 5 den Druck des Wassers in der Rohrleitung 3 und übergibt die Daten dem Analysierblock 6, der aus diesen Daten eine (einige) Druckschwingung(en) mit einer Frequenz im Bereich von 1 Hz bis zu 20 kHz aussondert und dem Steuerblock 7 das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein solcher Druckschwingungen mitteilt. Beim Vorhandensein solcher Schwingungen zeigt der Block 7 auf dem Display 8 eine Mitteilung über die normale Arbeit der Anlage. Beim Verschwinden solcher Schwingungen zeigt der Block 7 auf dem Display 8 eine Mitteilung über der Abwesenheit eines turbulenten Stroms. Falls im Laufe einer vorgegebenen Zeitspanne, zum Beispiel 5 Sekunden, die Schwingungen bei dem geöffneten Hahn 4 noch ein Mal nicht erschienen, schaltet der Block 7 die Pumpe 1 aus und zeigt auf dem Display 8 eine Mitteilung über das Ausschalten der Pumpe und den Grund des Ausschalten. In diesem Fall kann ein wiederholtes Einschaltrn der Pumpe nur vom Operator durchgeführt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Wasserversorgungstechnik und kann Anwendung in Industrie und im Alltag finden.
Es gibt heute kein Verfahren, das ohne der Anschließung einiger zusätzlicher Geräte festzustellen erlaubt, ob die Flüssigkeit durch eine sich vor uns befindenden Rohrleitung mit einer Geschwindigkeit fließt, welche die Geschwindigkeit einer laminaren Strömung überschreitet oder nicht. Gerade eben solche Wassergeschwindigkeiten sind in der Praxis, in lokalen Wasserversorgungssystemen oder in Wassersauspumpensystemen von Interesse. Bei einer Flüssigkeitsströmung mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit einer laminaren Strömung überschreitet, wird Lärm und Getöse hörbar und Vibration fühlbar, wobei für solche Bestimmungen ein Mensch notwendig ist. Für automatisierte Systeme kommt solches Verfahren – «auf das Gehör» – nicht in Frage.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, das für automatisierte Systeme brauchbar ist.
Bei einer Flüssigkeitsbewegung durch ein Rohr mit einer Geschwindigkeit, welche die Geschwindigkeit einer laminaren Strömung dieser Flüssigkeit durch dieses Rohr überschreitet, entstehen in ihr unvermeidlich einige Druckschwingungen in einem breiten Frequenzbereich, von einigen Hertz bis zu Dutzenden Kilohertz und einer Amplitude bis zu 0,5 Bar. Sie sind durch Ungleichströmigkeiten hervorgerufen, und von Parametern der Rohrleitungen, wie etwa verschiedenen Durchmessern der Rohrbereiche, Wendungen, Stufen der Eröffnung der Absperrhähne usw., abhängig.
Bei seiner Arbeit mit Wasserversorgungssystemen hat der Autor bei Beobachtung der Manometeranzeigen bemerkt, dass die Manometerzeiger Schwingungen aufweist und die Amplitude dieser Schwingungen mit einer Reduzierung des Durchflusses sich verkleinert. Der Autor hat die Messungen und die Analyse der Frequenz und der Amplitude dieser Schwingungen durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass die Tatsache eines Vorhandenseins der Druckschwingungen im Bereich von 1 Hz bis zu 20 kHz für die Bestimmung des Vorhandenseins oder des Nichtvorhandenseins einer Strömung mit einer Geschwindigkeit, welche die Geschwindigkeit einer laminaren Strömung überschreitet, am brauchbarsten ist. Wenn in den Daten eines Druckgebers (eines Manometers) solche Schwingungen vorhanden sind, ist es ein vollkommen eindeutiges Zeichen des Vorhandenseins einer Strömung im Rohr. Der Autor hat seine Messungen in den Wasserversorgungssystemen mit dem Rohrdurchmesser von 1 Zoll bis zu ½ Zoll und für diese Wasserversorgungssysteme typischen Druckmessungsgeräten mit einer Genauigkeit bis zu 0,1 Bar durchgeführt Da die Rohrleitungen, in der Regel, mit Druckmessgeräten versorgt sind, und viele Manometer in der letzten Zeit einen elektrischen Ausgang haben, stellt eine Verwirklichung des vorgeschlagenen Verfahrens keine großen Schwierigkeiten dar: Eine Schwingungsanalyse wird mittels eines Computers oder eines Mikroprozessors, in den die Daten von Druckgeber (Manometer) eingegeben werden, leicht verwirklicht.
Auf der Zeichnung ist das Schema einer Wasserversorgungseinrichtung mit einer Pumpe, welche die Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens erklärt, abgebildet.
Eine Pumpe 1, die sich in einem Brunnen oder Wassersammelbehälter 2 befindet, pumpt das Wasser eine Rohrleitung 3 hinauf. Die Rohrleitung ist auf einem Ende mit einem Wasserhahn 4 ausgestattet. Der Druck in der Rohrleitung wird mittels eines Gebers 5 gemessen, dessen Daten in einen Analysierblock 6 übertragen werden. Der Block 6 sendet die Daten über die Größe des Druckes und das Vorhandensein einiger Schwingungen des Druckes im Bereich von 1 Hz bis zu 20 kHz einem Steuerblock 7. In dem Block 7 werden auch die Daten, ob der Hahn 4 geöffnet ist oder nicht eingespeist. Der Block 7 steuert die Arbeit der Pumpe 1 und übergibt die Information einer Benachrichtigungseinrichtung 8 (zum Beispiel, eine Informationstafel oder ein Display).
Die vorgeschlagene Einrichtung arbeitet folgendermaßen:
Solange der Hahn 4 geschlossen ist, erlaubt der Block 7 nicht, die Pumpe 1 einzuschalten. Wenn der Hahn 4 geöffnet wird, schaltet der Block 7 die Pumpe 1 ein. Diese beginnt Wasser aus dem Behälter 2 in die Rohrleitung 3 zu pumpen. Dabei misst der Geber 5 den Druck des Wassers in der Rohrleitung 3 und übergibt die Daten dem Analysierblock 6, der aus diesen Daten eine (einige) Druckschwingung(en) mit einer Frequenz im Bereich von 1 Hz bis zu 20 kHz aussondert und dem Steuerblock 7 das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein solcher Druckschwingungen mitteilt. Beim Vorhandensein solcher Schwingungen zeigt der Block 7 auf dem Display 8 eine Mitteilung über die normale Arbeit der Anlage. Beim Verschwinden solcher Schwingungen zeigt der Block 7 auf dem Display 8 eine Mitteilung über der Abwesenheit eines turbulenten Stroms. Falls im Laufe einer vorgegebenen Zeitspanne, zum Beispiel 5 Sekunden, die Schwingungen bei dem geöffneten Hahn 4 noch ein Mal nicht erschienen, schaltet der Block 7 die Pumpe 1 aus und zeigt auf dem Display 8 eine Mitteilung über das Ausschalten der Pumpe und den Grund des Ausschalten. In diesem Fall kann ein wiederholtes Einschaltrn der Pumpe nur vom Operator durchgeführt werden.
Als Geber 5 ist jeder trägheitsarme Druckgeber geeignet. Natürlich reagieren die Geber von verschiedenen Typen wegen ihrer Konstruktionsbesonderheiten auf verschiedene Schwingungsfrequenzen des Stroms aus dem erwähnten Bereich. Dem Autor insbesondere gelang es auch, insbesondere einige Manometer mit Bourdonrohr auszuwählen, die auf die Druckschwingungen mit der Frequenz im Bereich von 2 bis zu 10 Hz reagierten.

Claims

Verfahren zum Indizieren des Vorhandenseins eines Stromes einer Flüssigkeit durch eine Rohrleitung mit einer Geschwindigkeit, welche die Geschwindigkeit einer laminaren Strömung dieser Flüssigkeit durch diese Rohrleitung übertritt, dadurch gekennzeichnet, dass – der Wasserdruck in einem Punkt der Rohrleitung mittels eines oder anderen Gerätes gemessen wird, – Schwingungen der gemessenen Größe ausgesondert werden – beim Vorhandensein der Schwingungen aus dem Bereich von 1 Hz bis zu 20 kHz das Vorhandensein eines Wasserstromes mit einer Geschwindigkeit, welche die Geschwindigkeit einer laminaren Strömung dieser Flüssigkeit durch diese Rohrleitung übertritt, festgestellt wird