DE102016104656A1

DE102016104656A1 - Method for measuring overflow in overflow systems

Info

Publication number: DE102016104656A1
Application number: DE102016104656.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Richter
Original assignee: Bionik Innovative Technik fuer die Umwelt GmbH
Current assignee: Bionik Innovative Technik fuer die Umwelt GmbH
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2036-03-15
Also published as: DE102016104656B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung von Überlaufmengen in einem Überlaufsystem, insbesondere einem Regenüberlauf- oder Klärbecken, bei dem ein Aufsatzkörper (2) auf eine Überlaufschwelle (1) zumindest bereichsweise aufgesetzt und zur Messung einer Teilüberlaufmenge mittels eines daran integrierten Durchflussmessers (7) verwendet wird. Der Aufsatzkörper (2) umfasst einen daran befestigten Auslaufstutzen (3), wobei der Aufsatzkörper (2) zwei zueinander beabstandete Seitenteile (4) mit Aussparungen zur Aufnahme des Querschnitts der Überlaufschwelle (1), ein Stirnteil (6) und ein Bodenteil (5) mit einer Durchgangsöffnung (9) aufweist, über die der Auslaufstutzen (3) mit dem Bodenteil (5) verbunden ist und in oder an dem Auslaufstutzen (3) ein Durchflussmesser (7) angeordnet ist.The present invention relates to an apparatus and a method for measuring overflow quantities in an overflow system, in particular a rain overflow or clarification tank, in which an attachment body (2) placed on an overflow threshold (1) at least partially and for measuring a partial overflow quantity by means of a flow meter integrated therewith (7) is used. The attachment body (2) comprises a discharge nozzle (3) attached thereto, wherein the attachment body (2) has two mutually spaced side parts (4) with recesses for receiving the cross section of the overflow threshold (1), a front part (6) and a bottom part (5). having a passage opening (9) through which the outlet nozzle (3) is connected to the bottom part (5) and in or on the outlet nozzle (3) a flow meter (7) is arranged.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Überlaufmengen in einem Überlaufsystem, insbesondere einem Regenüberlauf- oder Klärbecken, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Messung von Überlaufmengen gemäß Anspruch 11. The present invention relates to a device for measuring overflow quantities in an overflow system, in particular a rain overflow or clarification tank, according to the preamble of claim 1 and a method for measuring overflow quantities according to claim 11.

Moderne kommunale oder industrielle Abwasserreinigungsanlagen umfassen häufig ein System aus Überlaufbecken, in denen Regenwasser und häusliche Abwasser je nach Bedarf zusammen geführt und aufbereitet werden. Insbesondere bei hohem Regenwasseraufkommen, wie es bei lang andauernden Regenereignissen der Fall ist, ist es erforderlich, die anfallenden Wassermassen abzufangen, um eine Überlastung der Abwasserreinigungsanlagen zu verhindern. Zumeist geschieht dies durch die Anordnung von Regenüberläufen oder Regenüberlaufbecken, welche sich als Regenentlastungsanlagen vor der eigentlichen Abwasserreinigungsanlage befinden. Modern municipal or industrial wastewater treatment plants often include a system of overflow basins in which rainwater and domestic wastewater are combined and treated as needed. Especially with high rainfall, as is the case with long-lasting rain events, it is necessary to catch the accumulating water masses to prevent overloading of wastewater treatment plants. This is usually done by the arrangement of rain overflows or rain overflow basins, which are located as rain relief systems before the actual wastewater treatment plant.

Um ihre Wirksamkeit beurteilen zu können, werden wasserwirtschaftlich bedeutsame Regenüberlaufbecken mit Messeinrichtungen zur Erfassung des Entlastungs- und Betriebsverhaltens ausgestattet. Für die Wasserstandmessung werden Messgeräte mit unterschiedlichen Messprinzipien verwendet, beispielsweise Tauchsonden, Ultraschallsonden, Lufteinperlung und Tauchglocken. Während eine sachgerechte Erfassung des Wasserstandes über solche Messverfahren eine relativ einfach zu lösende Aufgabe darstellt, ist eine genaue Abflussmessung bei Überlaufschwellen allerdings keine einfache Angelegenheit. Bei einem festen Wehr ist diese Überfallhöhe, also die Höhe des Wasserstandes über der Schwelle, ein Maß für den Abfluss. Dabei wird der Becken- oder Klärüberlauf als Messwehr benutzt. In order to be able to assess their effectiveness, water-efficient rain overflow basins are equipped with measuring devices for recording the unloading and operating behavior. For water level measurement, measuring devices with different measuring principles are used, for example immersion probes, ultrasonic probes, air bubbling and immersion bells. Whilst proper detection of the water level by such measurement methods is a relatively easy task to solve, accurate flow measurement at overflow thresholds is not a simple matter. With a fixed weir, this headroom, ie the height of the water level above the threshold, is a measure of the outflow. The basin or sewage overflow is used as a measuring weir.

Eine genaue Bestimmung und Messung der Überlaufmengen ist notwendig, um Entlastungsmengen bzw. Entlastungsraten bei Überlaufsystemen akkurat zu bestimmen. Eine Überlaufmessung ist auch bei Schleusen oder bei industriellen Produktionsanlagen, beispielsweise der Papierverarbeitung, erforderlich, was hohe Anforderungen an die Messgenauigkeit der verwendeten Messeinrichtungen stellt. Dabei sollen die Messeinrichtungen möglichst flexibel einsetzbar sein, um beispielsweise Kontrollmessungen in unterschiedlichen, nicht standardisierten Überlaufsystemen durchführen zu können. Accurate determination and measurement of overflow quantities is necessary to accurately determine discharge rates in overflow systems. An overflow measurement is also required for locks or in industrial production facilities, such as paper processing, which places high demands on the measurement accuracy of the measuring devices used. The measuring devices should be as flexible as possible to be able to perform, for example, control measurements in different, non-standard overflow systems.

Üblicherweise werden überlaufende Wassermengen (Q) in Überlaufsystemen durch Höhenstandsmessung des Überlaufs (Überfallhöhe) in Relation zur Überlaufschwellenhöhe ermittelt. Dies erfolgt durch eine Berechnung nach Poleni über

wobei für

µ: = Überfallbeiwert
b: = Wehrbreite
c: = Abminderungsfaktor
h_ü: = Überfallhöhe
g: = Erdbeschleunigung (9,81 m/s²) gilt.

Usually, overflowing water quantities (Q) in overflow systems are determined by measuring the height of the overflow (raid height) in relation to the overflow threshold height. This is done by a calculation to Poleni about

being for

μ: = Raid factor
b: = Weir width
c: = Reduction factor
h _ü: = Attack height
G: = Gravitational acceleration (9,81 m / s ² ) applies.

Diese Art der Erfassung der Überlaufmenge reicht jedoch oftmals für eine präzise Messung insbesondere bei kleinen Überlaufmengen nicht aus, wenn also h_ü sehr klein ist. Überdies erfordert eine solche Messung eine geeichte Überlaufschwelle mit einer messtechnisch günstigen Geometrie, die den Parameter µ genau definiert, so dass auch der Aufwand und die Kosten für die Konstruktion einer solchen Vorrichtung zur Messung von Überlaufmengen wesentlich ins Gewicht fallen. Die Abhängigkeit von der Schwellengeometrie ist somit ein Hauptnachteil solcher Messverfahren, da die Messvorrichtungen auf die jeweiligen Überlaufschwellen geeicht sein müssen. Eine Übertragung der Messvorrichtungen auf andere Schwellen ist somit nicht möglich, ohne dass die Schwellengeometrie erfasst und der Überfallbeiwert als eigener Parameter in die Berechnung miteinfließt. Zudem führen Montagefehler oder hydraulische Fehler zu einer Verfälschung des Messergebnisses. Aus diesem Grund wird bei der Messung des Wasserstandes an Überlaufschwellen zur Erfassung von Entlastungsereignissen häufig ein kleinerer Messbereich gewählt als bei der Messung in einer Speicherkammer. However, this type of detection of the overflow amount is often insufficient for a precise measurement, especially for small overflow quantities, so if h _{ü is} very small. Moreover, such a measurement requires a calibrated overflow threshold with a metrologically favorable geometry that precisely defines the parameter μ, so that the expense and the costs for the construction of such an apparatus for measuring overflow quantities are also significant. The dependence on the threshold geometry is thus a major disadvantage of such measuring methods, since the measuring devices must be calibrated to the respective overflow thresholds. A transfer of the measuring devices to other thresholds is thus not possible without the threshold geometry detected and the rollover coefficient is included as a separate parameter in the calculation. In addition, assembly errors or hydraulic errors lead to a falsification of the measurement result. For this reason, a smaller measuring range is often chosen when measuring the water level at overflow thresholds for detecting discharge events than when measuring in a storage chamber.

Auf Ultraschall basierende Verfahren haben wiederum den Nachteil, dass keine Messung bei starker Schaumentwicklung oder bei Präzipitationsereignissen wie Schnee erfolgen kann. Zudem ist ein minimaler Blockabstand des Sensors zur Oberfläche erforderlich. On the other hand, ultrasound-based methods have the disadvantage that no measurement can be made in the case of heavy foaming or precipitation events such as snow. In addition, a minimum block distance of the sensor to the surface is required.

Ferner beschreibt die Offenlegungsschrift DE 44 28 421 A1 eine Messeinrichtung für Wassermengen, bei der anstelle oder in Verbindung mit einer stationären Überlaufschwelle ein oder mehrere bewegliche Überlaufschwellen eingebaut werden. Die bewegliche Überlaufschwelle besteht aus einem oder mehreren geometrisch definierten Teilen, die eine messtechnisch günstige Kanalform, beispielsweise in Form eines Rechtecks, Dreiecks oder eine gewölbte Oberkante aufweisen. Über entsprechende Stellglieder ist die bewegliche Überlaufschwelle verstellbar, was somit eine recht aufwändige Antriebseinheit erforderlich macht. Furthermore, the disclosure document describes DE 44 28 421 A1 a measuring device for water quantities, in which one or more movable overflow sleepers are installed instead of or in connection with a stationary overflow threshold. The movable overflow threshold consists of one or more geometrically defined parts having a metrologically favorable channel shape, for example in the form of a rectangle, triangle or a curved upper edge. Via appropriate actuators, the movable overflow threshold is adjustable, which thus makes a rather complex drive unit required.

In der Patentschrift DE 40 16 378 C2 , welche den nächsten Stand der Technik zu dieser Erfindung darstellt, wird eine vertikal aussteuerbare Messwehranlage zur gleichzeitigen Erfassung der Überlaufwassermengen beschrieben, welche die Überlaufmenge bei Bedarf über ein in der Wehrplatte liegendes Fenster mit Überlaufkante mittels Geschwindigkeitsmesssonden, auch magnetisch induktiven Messsonden, erfasst. An der Überlaufkante sind zwei angeformte Holme erforderlich, in denen die Geschwindigkeitsmesssonde angeordnet ist. Aus deren analog verfassten Ausgangssignalen soll über eine Auswerteelektronik die Überlaufwassermenge bestimmt werden. Zudem ist bekannt, dass die Messung der Überlaufhöhe an einer Schwelle mittels Druck- oder Ultraschallsonden insbesondere bei sehr niedrigen Füllstandshöhen oder bei schaumbedeckten Überläufen ungenau ist, was somit den Einsatz alternativer Messverfahren erforderlich macht. In the patent DE 40 16 378 C2 , Which represents the closest prior art to this invention, a vertically controllable Messwehranlage for simultaneous detection of overflow water quantities is described, which detects the overflow amount as needed via a lying in the weir plate window with overflow edge by speed measuring probes, including magnetic inductive probes. At the overflow edge two integrally formed spars are required, in which the speed measuring probe is arranged. From their analogue output signals, the overflow water quantity is to be determined via evaluation electronics. In addition, it is known that the measurement of the overflow height at a threshold by means of pressure or ultrasound probes, especially at very low level heights or with foam-covered overflows, is inaccurate, which thus necessitates the use of alternative measuring methods.

Vor diesem Hintergrund ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung von Überlaufmengen in Überlaufsystemen bereitzustellen, das keine geeichte Überlaufschwelle benötigt und gleichzeitig eine hohe Messgenauigkeit und Mobilität aufweist, um Messungen an verschiedenen, nicht geeichten Überlaufschwellen durchzuführen. Against this background, it is therefore an object of the present invention to provide an alternative apparatus and method for measuring overflow in overflow systems that does not require a calibrated overflow threshold and at the same time has high measurement accuracy and mobility to perform measurements on various unsealed overflow thresholds.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10. This object is achieved by a device according to claim 1 and a method according to claim 10.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der Messung von Überlaufmengen von Wasser in einem Überlaufsystem, insbesondere einem Regenüberlauf- oder Klärbecken, und umfasst einen Aufsatzkörper mit einem daran befestigten Auslaufstutzen. Der Aufsatzkörper umfasst zwei zueinander beabstandete Seitenteile mit Aussparungen zur Aufnahme des Querschnitts einer Überlaufschwelle, ein Stirnteil und ein Bodenteil mit einer Durchgangsöffnung, über die der Auslaufstutzen mit dem Bodenteil verbunden ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in dem Auslaufstutzen ein Durchflussmesser, vorzugsweise ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser, angeordnet ist. The device according to the invention serves to measure overflow quantities of water in an overflow system, in particular a rain overflow or clarification tank, and comprises an attachment body with an outlet connection attached thereto. The attachment body comprises two spaced-apart side parts with recesses for receiving the cross section of an overflow threshold, a front part and a bottom part with a through opening, via which the outlet connection piece is connected to the bottom part. According to the invention, it is provided that a flow meter, preferably a magneto-inductive flow meter, is arranged in the outlet connection.

Der erfindungsgemäße Aufsatzkörper wird an einer beliebigen Position auf einer Überlaufschwelle platziert, so dass der Querschnitt der Überlaufschwelle in die Aussparungen der Seitenteile formschlüssig greift. Vorzugsweise liegen die Aussparungen in austauschbaren Einsätzen innerhalb der Seitenteile, die zur Aufnahme unterschiedlicher Schwellen-Geometrien Aussparungen in unterschiedlichen Formen aufweisen. In der Montageposition sind die Seitenteile somit in Querrichtung zum Längsverlauf der Überlaufschwelle angeordnet. Der Aufsatzkörper deckt somit einen definierten Bereich der Überlaufschwelle zur Aufnahme einer Teilüberlaufmenge des Wassers ab. The attachment body according to the invention is placed at an arbitrary position on an overflow threshold, so that the cross section of the overflow threshold engages positively in the recesses of the side parts. Preferably, the recesses lie in replaceable inserts within the side panels, which have recesses in different shapes for receiving different threshold geometries. In the mounting position, the side parts are thus arranged in the transverse direction to the longitudinal course of the overflow threshold. The attachment body thus covers a defined area of the overflow threshold for receiving a partial overflow quantity of the water.

Die Seitenteile, das Stirnteil sowie das Bodenteil des Aufsatzkörpers bilden einen in seinem Volumen definierten Einstromkörper, welcher den Eintritt einer Teilüberlaufmenge über die beckenseitige Stirnseite des Aufsatzkörpers zulässt, so dass die definierte Teilüberlaufmenge über den Aufsatzkörper vollständig in den an dem Bodenteil angeschlossenen Auslaufstutzen fließt. Somit gelangt immer eine bestimmte Wassermenge in den mit dem Durchflussmesser bestückten Auslaufstutzen, was eine präzise Bestimmung der Überlaufmenge in den Teilbereich der Überlaufschwelle und somit einen Rückschluss auf die Gesamtüberlaufmenge der Schwelle ermöglicht. Dabei ist es erforderlich, dass das Einstromvolumen der Überlaufwassermenge in den Aufsatzkörper erfasst wird. Hierfür umfassen die Aussparungen der Seitenteile des Aufsatzkörpers vorzugsweise entlang ihres Umfangs Dichtungen, welche den Aufsatzkörper gegenüber der umlaufenden Überlaufwassermenge seitlich abdichten. Vorzugsweise handelt es sich bei den Dichtungen um Profildichtungen, beispielsweise Dichtungen mit einem "U-Profil". Ferner können auch Dichtlippen zum Einsatz kommen. Um den Eintritt der Überlaufmenge aus dem Volumen des Aufsatzkörpers in den Auslaufstutzen zu ermöglichen, ist das Bodenteil vorzugsweise mit einer Ablaufschräge ausgerüstet. Die Ablaufschräge leitet die in den Aufsatzkörper einströmende Teilwassermenge in das Bodenteil und dichtet zusätzlich den Übergang von Bodenteil zur Überlaufschwelle ab. Die Ablaufschräge besteht vorzugsweise aus Metall oder einem Kunststoff-Material (z.B. Gummi). The side parts, the front part and the bottom part of the attachment body form a defined inflow body in his volume, which allows the entry of a partial overflow amount on the basin side end face of the attachment body, so that the defined partial overflow quantity flows completely over the attachment body in the outlet connection piece connected to the bottom part. Thus, always enters a certain amount of water in the equipped with the flow meter outlet nozzle, which allows a precise determination of the overflow amount in the subsection of the overflow threshold and thus a conclusion on the total amount of overflow of the threshold. It is necessary that the inflow volume of the overflow water quantity is detected in the attachment body. For this purpose, the recesses of the side parts of the attachment body preferably comprise seals along their circumference, which laterally seal the attachment body against the circulating overflow water quantity. The seals are preferably profile seals, for example seals with a "U-profile". Furthermore, sealing lips can also be used. In order to allow the entry of the overflow amount from the volume of the attachment body in the outlet nozzle, the bottom part is preferably equipped with a drainage slope. The drainage slope directs the inflowing in the attachment body partial water quantity in the bottom part and additionally seals the transition from the bottom part to the overflow threshold. The drainage slope is preferably made of metal or a plastic material (e.g., rubber).

Der kontrollierte Abfluss der Teilüberlaufmenge erfolgt vorzugsweise über ein im Bodenteil integrierten und in den Auslaufstutzen übergehende Durchgangsöffnung. In einer bevorzugten Variante ist der Auslaufstutzen ein Rohr. Der Auslaufstutzen kann gebogen oder gerade sein und wird vorzugsweise durch einen Abstandshalter zwischen Auslaufstutzen und der Wand des Überlaufsystems stabilisiert. Vorzugsweise ist die Durchgangsöffnung des Bodenteils nach unten konisch verjüngt und ist bedarfsweise mit einem Gitter oder einem Sieb ausgerüstet, um den Eintritt von Fremdkörpern in die Vorrichtung zu verhindern. Eine trichterförmige Ausgestaltung der Durchgangsöffnung verhindert ferner einen Flüssigkeitsstau im Bodenbereich des Aufsatzkörpers. In einer alternativen Variante bildet der Auslaufstutzen das Bodenteil. The controlled outflow of the partial overflow quantity preferably takes place via a passage opening integrated in the bottom part and passing into the outlet connection. In a preferred variant of the Outlet a pipe. The spout may be bent or straight and is preferably stabilized by a spacer between spout and the wall of the overflow system. Preferably, the passage opening of the bottom part is conically tapered downwards and if necessary equipped with a grid or a sieve to prevent the entry of foreign bodies into the device. A funnel-shaped configuration of the passage opening further prevents fluid build-up in the bottom region of the attachment body. In an alternative variant, the outlet nozzle forms the bottom part.

Das am Strömungsende des Aufsatzkörpers angeordnete Stirnteil kann entweder gerade oder gebogen ausgeformt sein. Eine gebogene Variante hat den Vorteil, dass aufschwimmende Fremdkörper besser an dem an der Überlaufstelle montierten Aufsatzkörper vorbeigeleitet werden können. Die gegenüberliegenden Enden der Seitenteile können vorzugsweise mit einer Tauchwand bestückt werden, welche aufschwimmende Fremdkörper davon abhält, in den Aufsatzkörper zu gelangen. Alternativ kann an dem erfindungsgemäßen Aufsatzkörper auch eine Tauchwand vorgelagert sein. The arranged at the flow end of the attachment body front part can be formed either straight or curved. A bent variant has the advantage that floating foreign bodies can be conducted past the attachment body mounted on the overflow point better. The opposite ends of the side parts may preferably be equipped with a baffle which prevents floating foreign matter from entering the attachment body. Alternatively, a baffle wall may also be disposed in front of the attachment body according to the invention.

Die Messung der über den Aufsatzkörper gesammelten Durchflussmenge erfolgt vorzugsweise über einen im oder am Auslaufstutzen angebrachten magnetisch-induktiven Durchflussmesser. Die Durchflussmessung basiert auf dem Faraday’schem Induktionsgesetz, welches unter der Bedingung, dass ein leitfähiger Messstoff (im vorliegenden Fall Wasser) ein Rohr (im vorliegenden Fall der Auslaufstutzen der erfindungsgemäßen Vorrichtung) senkrecht zur Richtung eines Magnetfeldes (im vorliegenden Fall durch den am Auslaufstutzen angebrachten Durchflussmesser erzeugt) durchfließt, die messbaren Parameter Messspannung (U_E), magnetische Induktion (B) und Elektrodenabstand (D) sowie die mittlere Fließgeschwindigkeit (ν) in Relation zu einander setzt: U_E ~ B × D × ν The measurement of the flow rate collected via the attachment body is preferably carried out via a magneto-inductive flow meter mounted in or on the outlet connection. The flow measurement is based on the Faraday'schem induction law, which under the condition that a conductive medium (in the present case water) a pipe (in the present case, the outlet nozzle of the device according to the invention) perpendicular to the direction of a magnetic field (in the present case by the at the outlet flowmeter attached), the measurable parameters measuring voltage (U _E ), magnetic induction (B) and electrode spacing (D) as well as the average flow velocity (ν) in relation to each other sets: U _E ~ B × D × ν

Mehrere Elektrodenpaare des magnetisch-induktiven Durchflussmessers erfassen die im Messstoff induzierte Spannung und ermöglichen neben der Messung der mittleren Fließgeschwindigkeit, die Detektion des überlagerten elektrischen Wechselfeldes und damit die Bestimmung der Füllhöhe. Der Volumendurchfluss (qv) ergibt sich daraus folgend durch:

Several pairs of electrodes of the magnetic-inductive flow meter detect the induced voltage in the medium and allow, in addition to the measurement of the average flow velocity, the detection of the superimposed alternating electric field and thus the determination of the filling level. The volume flow (qv) results from the following:

Zum Durchflusszeitpunkt der Teilüberlaufmenge werden die Daten zur Durchflussmenge in dem Auslaufstutzen (Volumendurchfluss/Zeit) erhoben. Der Datentransfer von dem Auslaufstutzen zur einer Empfangs- und Auswerteeinheit kann funk- oder drahtgesteuert werden. At the flow time of the partial overflow quantity, the data on the flow rate in the outlet connection (volume flow / time) are collected. The data transfer from the outlet nozzle to a receiving and evaluating unit can be radio-controlled or wire-controlled.

Die in den Auslaufstutzen übergehende Teilüberlaufmenge ist abhängig von dem Aufnahmevolumen des Aufsatzkörpers. Das Volumen hängt wiederum u.a. von dem Abstand der beiden benachbarten Seitenteile ab. In einer ersten Variante ist der Parallelabstand der beiden Seitenteile vordefiniert. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Abstand der Seitenteile des Aufsatzkörpers über eine Quertraverse verstellbar ist. Durch die Einstellmöglichkeit des Seitenteilabstandes lässt sich somit das Aufnahmevolumen des Aufsatzkörpers und somit der von dem Aufsatzkörper an der Überlaufschwelle abzudeckende Bereich festlegen. Über die in diesem Teilbereich der Überlaufschwelle ermittelte The transition into the outlet spout part overflow amount depends on the receiving volume of the attachment body. The volume depends in turn u.a. from the distance of the two adjacent side parts. In a first variant, the parallel distance of the two side parts is predefined. Alternatively, however, it can also be provided that the distance of the side parts of the attachment body is adjustable via a crossbeam. The adjustment of the side part distance thus allows the receiving volume of the attachment body and thus to be covered by the attachment body at the overflow threshold area. About the determined in this subsection of the overflow threshold

Teilüberlaufmenge lässt sich somit, basierend auf der Gesamtlänge der Überlaufschwelle, die Gesamtüberlaufmenge der Schwelle ermitteln. Dies erfolgt vorzugsweise anhand der durch den Durchflussmesser bestimmten Durchflussmenge ( qν / t) und der anteiligen Schwellenlänge (l (anteilig)) relativ zur gesamten Länge der Überlaufschwelle (l (total)) gemäß: qν / t(total) = qν / t(gemessen) × l(total) / l(antaeilig) Partial overflow quantity can thus be determined based on the total length of the overflow threshold, the total amount of overflow of the threshold. This is preferably done by means of the Flow meter specific flow rate (qν / t) and the pro rata threshold length (l (proportional)) relative to the total length of the overflow threshold (l (total)) according to: qν / t (total) = qν / t (measured) × l (total) / l (antaeilig)

Die Erfassung einer anteiligen Überlaufmenge von > 1% der Gesamtüberlaufmenge ist für die Ermittlung der Gesamtüberlaufmenge ausreichend. Hinsichtlich der Schwellengeometrie ist bevorzugt, dass der erfindungsgemäße Aufsatzkörper einen bestimmten Bereich der Überlaufschwelle abdeckt, so dass eine Teilbefüllung von ≥ 10 Prozenz erfolgt. Je nach Art des verwendeten Durchflussmessers, kann diese Zahl jedoch auch variieren. The acquisition of a proportional overflow quantity of> 1% of the total overflow quantity is sufficient for the determination of the total overflow quantity. With regard to the threshold geometry, it is preferred for the attachment body according to the invention to cover a specific region of the overflow threshold, so that a partial filling of ≥ 10 percent occurs. However, depending on the type of flowmeter used, this number may vary.

In einer bevorzugten Variante, wird der Durchflussmesser über eine Turbine und/oder ein ablaufseitigem Wasserrad, die/das außerhalb oder innerhalb des Auslaufstutzens in Wasserströmungsrichtung angeordnet ist, elektrisch versorgt, was eine autarke Energieversorgung gewährleistet. Ein zusätzliches Modul zur Energieversorgung und/oder Datenverarbeitung kann in einer bevorzugten Variante an dem Aufsatzkörper angeordnet und drahtgebunden oder drahtlos mit dem Durchflussmesser verbunden sein. In a preferred variant, the flow meter via a turbine and / or a drain-side water wheel, the / outside or inside the outlet nozzle in the water flow direction is arranged, electrically supplied, which ensures a self-sufficient energy supply. An additional module for power supply and / or data processing can be arranged in a preferred variant of the attachment body and wired or wirelessly connected to the flow meter.

Ein wesentlicher konstruktiver Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung von Überlaufmengen liegt darin, dass sie portabel installierbar und somit schnell und unabhängig von der Form der Überlaufschwelle in allen üblichen Überlaufbecken eingesetzt werden kann, ohne dass umfassende und kostenintensive bauliche Änderungen am Bauwerk vorgenommen werden müssen. Natürlich ist auch ein Festeinbau des Aufsatzkörpers auf eine Überlaufschwelle möglich. Ferner wird eine durch eine schwellenunabhängige Erfassung der Überlaufmenge eine wesentlich höhere Messgenauigkeit erzielt als bei herkömmlichen Schwellenüberlaufmessungen, beispielsweise auch bei schaumbedeckten Überläufen. An essential constructive advantage of the device according to the invention for measuring overflow quantities is that they can be installed in a portable manner and thus quickly and independently of the shape of the overflow threshold in all conventional overflow tanks, without extensive and costly structural changes to the structure must be made. Of course, a fixed installation of the attachment body on an overflow threshold is possible. Furthermore, a considerably higher measuring accuracy is achieved by threshold-independent detection of the overflow quantity than in conventional threshold overflow measurements, for example also in the case of foam-covered overflows.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Messung von Überlaufmengen von Wasser in einem Überlaufsystem, insbesondere einem Regenüberlauf- oder Klärbecken, bei dem ein auf eine Überlaufschwelle installierbarer aus zumindest zwei beabstandeten Seitenteilen mit Aussparungen zur Aufnahme des Querschnitts einer Überlaufschwelle, einem Stirnteil und einem Bodenteil gebildeter Aufsatzkörper bereitgestellt wird, der in einem vordefinierten Bereich der Überlaufschwelle auf die Überlaufschwelle aufgesetzt wird, wobei das in dem Aufsatzkörper einströmende und durch die Geometrie des Aufsatzkörpers vorgegebene Wasservolumen in ein am Bodenteil befestigten Auslaufstutzen geleitet wird und die darin vorliegenden Durchflussmengen über einen im Auslaufstutzen angeordneten Durchflussmesser ermittelt werden, wobei über die so im Auslaufstutzen ermittelten Durchflussmengen die Überlaufmenge in dem Überlaufsystem bestimmt werden. The present invention further relates to a method for measuring overflow quantities of water in an overflow system, in particular a rain overflow or clarifier, in which an overflow threshold installable from at least two spaced side parts with recesses for receiving the cross section of an overflow threshold, a front part and a bottom part educated attachment body is provided, which is placed in a predefined area of the overflow threshold on the overflow threshold, wherein the inflowing in the attachment body and predetermined by the geometry of the attachment body volume of water is passed into a mounted on the bottom outlet pipe and arranged therein flow rates through a arranged in the outlet nozzle Flow meter can be determined, over the thus determined in the outlet nozzle flow rates, the overflow amount are determined in the overflow system.

Die Bestimmung der Überlaufmenge erfolgt vorzugsweise über eine magnetisch-induktive Durchflussmessung wie oben beschrieben, wobei durch die Bestimmung einer über den Aufsatzkörper vorgegebenen Teilüberlaufmenge auf die Gesamtüberlaufmenge der gesamten Schwelle geschlossen werden kann. The determination of the overflow quantity is preferably carried out via a magnetic-inductive flow measurement as described above, it being possible to conclude the total overflow quantity of the entire threshold by determining a partial overflow quantity predetermined via the attachment body.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren sind insbesondere bei Überlaufschwellen kommunaler oder industrieller Regenüberlaufbecken, aber auch bei anderen Anlagen, welche eine Überlaufmengenmessung erforderlich machen, portabel oder ortsfest installiert einsetzbar. The device according to the invention and the method can be used, in particular, in the case of overflow thresholds of municipal or industrial rain overflow basins, but also in other systems which require an overflow quantity measurement, can be used in a portable or stationary manner.

Die Erfindung wird in den nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen The invention will be explained in more detail in the following drawings. Show it

1A eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung von Überlaufmengen bei Überlaufschwellen, 1A an embodiment of the device according to the invention for measuring overflow quantities at overflow thresholds,

1B eine Querschnittsansicht der Vorrichtung, 1B a cross-sectional view of the device,

1C die Vorrichtung in Längsrichtung, und 1C the device in the longitudinal direction, and

1D die Vorrichtung in Draufsicht. 1D the device in plan view.

2A eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit integrierter Tauchwand, 2A a further embodiment of the device according to the invention with integrated baffle wall,

2B eine Querschnittsansicht der Vorrichtung, 2 B a cross-sectional view of the device,

2C die Vorrichtung in Längsrichtung, und 2C the device in the longitudinal direction, and

2D die Vorrichtung in Draufsicht. 2D the device in plan view.

3A eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer separaten Tauchwand, 3A a further embodiment of the device according to the invention with a separate baffle,

3B eine Querschnittsansicht der Vorrichtung, 3B a cross-sectional view of the device,

3C die Vorrichtung in Längsrichtung, und 3C the device in the longitudinal direction, and

3D die Vorrichtung in Draufsicht. 3D the device in plan view.

4 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem zusätzlichen Modul zur Energieversorgung und/oder Datenverarbeitung, 4 a further embodiment of the device according to the invention with an additional module for power supply and / or data processing,

1A zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung von Überlaufmengen, wie es für ein Überlaufsystem, z. B. bei einem Regenüberlauf- oder Klärsystem, einsetzbar ist. Die Seitenteile 4 bilden mit dem Stirnteil 6 und dem Bodenteil 5 den Aufsatzkörper 2, welcher über die in den Seitenteilen 4 eingebrachten Aussparungen auf den Querschnitt der Überlaufschwelle 1 aufgesetzt wird. In der dargestellten Ausführungsvariante ist die Geometrie der Aussparungen über austauschbare, mit Aussparungen versehene Einsätze (8) dem Querschnitt der Überlaufschwelle anpassbar. Zusätzliche in den Aussparungen angeordnete Dichtungen 10 sorgen für einen wasserdichten Abschluss gegenüber den seitlich umströmenden Wasserüberlaufmengen. Eine zusätzliche Ablaufschräge 12 leitet die in den Aufsatzkörper 2 einströmende Teilwassermenge in das Bodenteil 5 und dichtet zusätzlich den Übergang von Bodenteil 5 zur Überlaufschwelle 1 ab. Die vom Aufsatzkörper 2 aufgenommene Teilüberlaufwassermenge fließt in den an das Bodenteil 5 verbundenen Auslaufstutzen 3, in dem ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser 7 integriert ist. Die Fixierung des Auslaufstutzens 3 erfolgt über einen Abstandshalter 11, welcher den Auslaufstutzen 3 mit der Außenwand der Überlaufschwelle 1 verbindet. 1A shows an embodiment of the inventive device for measuring overflow amounts, as it is for an overflow system, for. B. in a rain overflow or clarification system, can be used. The side parts 4 make up with the front part 6 and the bottom part 5 the tower body 2 , which over the in the side parts 4 introduced recesses on the cross section of the overflow threshold 1 is put on. In the illustrated embodiment, the geometry of the recesses via exchangeable, recessed inserts ( 8th ) adaptable to the cross section of the overflow threshold. Additional seals arranged in the recesses 10 ensure a watertight seal against the laterally flowing water overflow quantities. An additional drainage slope 12 directs the into the attachment body 2 incoming partial flow of water into the bottom part 5 and additionally seals the transition from the bottom part 5 to the overflow threshold 1 from. The of the tower body 2 absorbed partial overflow amount of water flows in the at the bottom part 5 connected outlet pipe 3 in which a magnetic-inductive flowmeter 7 is integrated. The fixation of the outlet nozzle 3 via a spacer 11 , which the spout 3 with the outer wall of the overflow threshold 1 combines.

Die Geometrie des Aufsatzkörpers 2 gibt somit entsprechen dem Abstand der beiden Seitenteile 4 ein definiertes Volumen vor, über das auf die Gesamtüberlaufmenge entlang der gesamten Länge der Überlaufschwelle 1 geschlossen werden kann. The geometry of the tower body 2 Thus, correspond to the distance between the two side parts 4 a defined volume above that on the total overflow amount along the entire length of the overflow threshold 1 can be closed.

1B zeigt den erfindungsgemäßen Aufsatzkörper 2 in seitlichem Querschnitt, wobei die vorzugsweise flexible Ablaufschräge 12 zwischen dem Bodenteil 5 und der Überlaufschwelle 1 erkennbar ist. Der Auslaufstutzen 3 wird zusätzlich über einen konsolenartigen Abstandshalter 11 zwischen dem Auslaufstutzen 3 und der Überlaufschwelle 1 stabilisiert. 1B shows the attachment body according to the invention 2 in lateral cross section, wherein the preferably flexible drainage slope 12 between the bottom part 5 and the overflow threshold 1 is recognizable. The spout 3 In addition, a console-like spacer 11 between the outlet 3 and the overflow threshold 1 stabilized.

In 1C ist der erfindungsgemäße Aufsatzkörper 2 im Längsschnitt gezeigt. Der Aufsatzkörper 2 liegt örtlich montiert auf der Überlaufschwelle 1 auf, wobei die Länge des Aufsatzkörpers 2 und der Abstand der Seitenteile 4 das messbare Volumen der Teilüberlaufmenge vorgeben. In 1C is the attachment body according to the invention 2 shown in longitudinal section. The tower body 2 is locally mounted on the overflow threshold 1 on, with the length of the attachment body 2 and the distance of the side parts 4 specify the measurable volume of the partial overflow quantity.

Dass sich im Aufsatzkörper 2 sammelnde Wasser fließt kontrolliert über den an dem Bodenteil 5 des Aufsatzkörpers 2 angebrachten Auslaufstutzen 3 ab. Dabei wird die Durchflussmenge anhand des Durchflussmessers 7, dessen Messelemente innerhalb des Auslaufstutzens 3 angebracht sind, gemessen. That in the essay body 2 Collecting water flows in a controlled manner over the at the bottom part 5 of the tower body 2 attached outlet 3 from. The flow rate is based on the flow meter 7 , whose measuring elements within the outlet nozzle 3 are attached, measured.

1D zeigt eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Aufsatzkörpers 2 über einen Teilbereich der Überlaufschwelle 1. Erkennbar ist zudem die an dem Bodenteil 5 angebrachte Durchgangsöffnung 9, welche in den Auslaufstutzen 3 übergeht. Die Durchflussmessung erfolgt magnetisch-induktiv über den Durchflussmesser 7, wobei die erhaltenen Daten entweder drahtgebunden oder drahtlos an eine Empfangs- und Auswerteeinheit übertragen werden können. Zusätzlich kann eine autarke Energieversorgung mittels einer innerhalb oder außerhalb des Auslaufstutzens 3 angebrachten Turbine oder eines Wasserrads vorgesehen sein (nicht gezeigt). 1D shows a plan view of the attachment body according to the invention 2 over a partial area of the overflow threshold 1 , Visible is also the at the bottom part 5 attached passage opening 9 , which in the outlet pipe 3 passes. The flow measurement is magnetic-inductive via the flow meter 7 , wherein the data obtained can be transmitted either wired or wireless to a receiving and evaluating unit. In addition, a self-sufficient energy supply by means of an inside or outside the outlet nozzle 3 attached turbine or a water wheel may be provided (not shown).

2A zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung von Überlaufmengen. Diese Variante weist zusätzlich an der dem Stirnteil 6 gegenüberliegenden Seite eine Tauchwand 13 auf, welche mit den Seitenteilen 4 verbunden ist, um das Eindringen von Fremdkörpern oder Feststoffen in den Aufsatzkörper 2 zu verhindern. Die Tauchwand 13 kann wie das Stirnteil 6 gebogen oder gerade ausgeformt sein. 2A shows a further embodiment of the inventive device for measuring overflow quantities. This variant has in addition to the front part 6 opposite side a diving wall 13 on, which with the side parts 4 is connected to the penetration of foreign bodies or solids in the attachment body 2 to prevent. The diving wall 13 can be like the front part 6 bent or straight.

2B zeigt die Variante in seitlichem Querschnitt, bei der die integrierte Tauchwand 13, entsprechend dem Stirnteil 6, mit dem Seitenteil 4 verbunden ist. 2 B shows the variant in lateral cross-section, in which the integrated baffle 13 , according to the front part 6 , with the side panel 4 connected is.

In 2C ist die Ausführungsform im Längsschnitt gezeigt. Die Tauchwand 13 vergrößert den Aufsatzkörper 2 lediglich in Querrichtung, aber nicht in Längsrichtung zur Überlaufschwelle 1. In 2C the embodiment is shown in longitudinal section. The diving wall 13 enlarges the attachment body 2 only in the transverse direction, but not in the longitudinal direction to the overflow threshold 1 ,

In 2D ist eine Draufsicht der Ausführungsform über einen Teilbereich der Überlaufschwelle 1 zu erkennen. Die Tauchwand 13 überspannt den Abstand zwischen den beabstandeten Seitenteilen 4 und verbindet diese miteinander. Dadurch werden auf dem Wasser treibende Fremdkörper davon abgehalten in den Aufsatzköper 2 einzudringen, während die Teilüberlaufwassermenge unter der Tauchwand 13 in den Aufsatzkörper 2 eindringen kann. In 2D is a plan view of the embodiment over a portion of the overflow threshold 1 to recognize. The diving wall 13 spans the distance between the spaced side panels 4 and connects them together. As a result, debris floating on the water is prevented from entering the attachment body 2 penetrate while the partial overflow amount of water under the baffle 13 in the tower body 2 can penetrate.

3A zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung von Überlaufmengen. Diese Variante weist eine separate Tauchwand 14 auf, welche dem Aufsatzkörper 2 in Fließrichtung der Überlaufwassermengen vorgelagert ist, um das Eindringen von Fremdkörpern oder Feststoffen in den Aufsatzkörper 2 zu verhindern. Die separate Tauchwand 14 ist vorzugsweise an einer Wandung des Überlaufsystems angebracht und erstreckt sich parallel zur Überlaufschwelle 1 über den auf die Überlaufschwelle 1 aufgesetzten Aufsatzkörper 2 hinaus. Im Wasser treibende Fremdkörper werden von der externen Tauchwand zurückgehalten oder umgeleitet bevor sie in den Aufsatzkörper 2 eindringen können. 3A shows a further embodiment of the inventive device for measuring overflow quantities. This variant has a separate baffle 14 on which the attachment body 2 upstream in the flow direction of the amounts of overflow to the ingress of foreign bodies or solids in the attachment body 2 to prevent. The separate diving wall 14 is preferably attached to a wall of the overflow system and extends parallel to the overflow threshold 1 over to the overflow threshold 1 attached attachment body 2 out. Foreign bodies floating in the water are retained or diverted from the external baffle before entering the attachment body 2 can penetrate.

In 3B sind die Höhe und Anordnung Tauchwand 14 zu erkennen, welche zum Aufsatzköper 2 vorgelagert und beabstandet ist. Das untere Teil der Tauchwand 14 liegt vorzugsweise tiefer als der Aufsatzkörper 2, um Fremdkörper bei variablen Überlaufwasserständen vor dem Eindringen in den Aufsatzköper 2 abzuhalten. In 3B are the height and arrangement baffle wall 14 to recognize which to essay body 2 is upstream and spaced. The lower part of the diving wall 14 is preferably lower than the attachment body 2 to foreign bodies with variable overflow water levels before penetrating into the attachment body 2 hold.

3C zeigt die Variante im Längsschnitt. 3C shows the variant in longitudinal section.

In 3D ist erkennbar, dass die externe Tauchwand 14, welche an einer Wandung des Überlaufsystems montiert ist, zum Aufsatzkörper 2 beabstandet ist. Auf dem Wasser treibende Fremdkörper werden abgehalten in den Aufsatzköper 2 einzudringen, während die Teilüberlaufwassermenge ungehindert in den Aufsatzkörper 2 fließen kann. In 3D it can be seen that the external diving wall 14 , which is mounted on a wall of the overflow system, to the attachment body 2 is spaced. Foreign bodies floating on the water are prevented from entering the attachment body 2 penetrate while the part overflow water quantity unhindered into the tower body 2 can flow.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung von Überlaufmengen. Diese Variante weist einen Aufsatzkörper 2 mit einer vorgelagerten separaten Tauchwand 14 auf, wobei zusätzlich ein Modul zur Energieversorgung und/oder Datenverarbeitung 15 mit dem Durchflussmesser 7 am Auslaufstutzen 3 des Aufsatzkörpers 2 verbunden ist. Die Kommunikation kann drahtlos oder drahtgebunden erfolgen. 4 shows a further embodiment of the inventive device for measuring overflow quantities. This variant has an attachment body 2 with an upstream separate diving wall 14 on, with an additional module for power and / or data processing 15 with the flow meter 7 at the outlet 3 of the tower body 2 connected is. The communication can be wireless or wired.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4428421 A1 [0008]
DE 4016378 C2 [0009]

Claims

Device for measuring overflow quantities of water in an overflow system, in particular a rain overflow or clarification basin, comprising an attachment body ( 2 ) and an attached outlet spout ( 3 ), wherein the attachment body ( 2 ) two spaced-apart side parts ( 4 ) with recesses for receiving the cross section of an overflow threshold ( 1 ), a front part ( 6 ) and a bottom part ( 5 ) with a passage opening ( 9 ), via which the outlet nozzle ( 3 ) with the bottom part ( 5 ) and in or at the outlet nozzle ( 3 ) a flow meter ( 7 ) is arranged.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the recesses of the side parts ( 4 ) of the attachment body ( 2 ) via exchangeable inserts ( 8th ) variable in geometry and along its circumference with seals ( 10 ) are equipped.

Device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the outlet nozzle ( 3 ) a lateral spacer ( 11 ) for mounting to a side wall of the overflow threshold ( 1 ) having.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bottom part ( 5 ) additionally a drainage slope ( 12 ) is provided.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that opposite the front part ( 6 ) of the attachment body ( 2 ) one with the side parts ( 4 ) connected baffle wall ( 13 ) is arranged and / or a separate baffle ( 14 ) is upstream of the attachment body.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the passage opening ( 9 ) of the bottom part ( 5 ) tapers conically downwards and is equipped, if necessary, with a grid or a sieve.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the distance between the side parts ( 4 ) of the attachment body ( 2 ) is adjustable via a crossbeam.

Device according to claims 1 to 7, characterized in that in or at the outlet nozzle ( 3 ) arranged flow meter ( 7 ) is a magnetic-inductive flow meter.

Device according to claims 1 to 8, characterized in that outside or inside the outlet nozzle ( 3 ) in the water flow direction, a turbine or a water wheel for powering the flow meter ( 7 ) is arranged.

Method for measuring overflow quantities of water in an overflow system, in particular a rain overflow or clarification tank, in which an attachment body which can be installed on an overflow threshold and comprises at least two spaced-apart side parts with recesses for receiving the cross section of an overflow threshold, a front part and a bottom part is provided is placed in a predefined area of the overflow threshold on the overflow threshold, wherein the inflowing in the attachment body and predetermined by the geometry of the attachment body volume of water is passed into a bottom part attached to the outlet nozzle and the flow rates present therein are determined via a arranged in the outlet nozzle flow meter, over the flow rates thus determined in the outlet connection, the overflow quantity in the overflow system can be determined.