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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Abscheiders sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Die Abtrennung von Schmutz und Schadstoffen aus Abwässern ist ein wichtiger Beitrag zum Umweltschutz. Daher sind Trennanlagen für die verschiedensten Anwendungen schon seit vielen Jahren vorgeschrieben und Stand der Technik. Als Beispiel seien genannt die Abscheider im Bereich von industriellen Produktionsprozessen, aber auch die Reinigung von Oberflächenwässern, wie sie an Straßen oder Tankstellen bei Regenfällen auftreten. Diese Schmutzwässer enthalten Schwebeteilchen, aber häufig auch sogenannte Leichtflüssigkeiten. Die Reinigung kann, wenn nicht zusätzliche nicht trennbare Chemikalien in dem Schmutzwasser enthalten sind, in sogenannten Abscheidern erfolgen. Derartige Abscheider sind daher in großen Stückzahlen im Einsatz.
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Ein Abscheider weist einen Behälter (Kammer) mit einem Zulauf für verschmutztes Wasser und einem Ablauf des gereinigten Wassers in den Regenwasserkanal auf. Derartige Abscheider sind an vielen Stellen im Einsatz, z.B. an Tankstellen zum Reinigen des Niederschlagswassers und des Wassers der Waschanlage, aber auch in Reparaturwerkstätten und in Waschstraßen für landwirtschaftliche Maschinen oder LKWs. Im Einlaufbereich eines Abscheiders setzen sich die Schwebeteilchen ab und bilden dort eine Schlammschicht. Die im Schmutzwasser vorhandenen Leichtflüssigkeitsanteile sammeln sich an der Wasseroberfläche und bilden dort eine Leichtflüssigkeitsschicht. Der Ablauf eines Abscheiders ist so gestaltet, dass ein Abfließen von Leichtflüssigkeit vermieden wird.
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Ein derartiger Abscheider ist aus der
EP 3 120 908 A1 bekannt. Bei diesem Abscheider taucht ein Rohr, das eine Rohröffnung aufweist, in die schwerere Flüssigkeit (also in der Regel Wasser) ein. Das Rohr (Ablaufrohr) ist mit einem oberhalb der Rohröffnung aus der Kammer herausführenden Ablauf verbunden, der ein Ablaufniveau definiert. Im normalen Betrieb des Abscheiders fließt überschüssiges Wasser über das Rohr ab, wenn der hydrostatische Druck in der Kammer geringfügig höher ist als der dem Ablaufniveau entsprechende hydrostatische Druck. Die sich in der Kammer über dem Wasser sammelnde Leichtflüssigkeit könnte nur dann in die Rohröffnung gelangen, wenn die Grenzfläche zwischen dem Wasser und der Leichtflüssigkeit infolge einer übermäßigen Menge an Leichtflüssigkeit so weit nach unten verschoben ist, dass sie die Rohröffnung erreicht. Bei dem Abscheider gemäß
EP 3 120 908 A1 ist ein magnetostriktives Positionsmesssystem vorgesehen, mit dessen Hilfe der Pegelstand der Grenzfläche mittels eines dort befindlichen Schwimmers bestimmt wird, um dies rechtzeitig zu verhindern.
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Wenn z.B. durch eine Havarie an einer Zapfsäule eine größere Menge an Leichtflüssigkeit in den Abscheider gelangt, könnte es zu einem unerwünschten Abfließen von Leichtflüssigkeit in das öffentliche Kanalsystem kommen, selbst wenn bei einem Abscheider gemäß
EP 3 120 908 A1 ein Warnsignal abgegeben würde. Daher wird als finale Sicherung gegen den Durchtritt von Leichtflüssigkeit bei einem solchen Ereignis eine selbsttätige Verschlusseinrichtung vorgeschrieben (DIN EN 858-1:2002 Kapitel 6.5.3). Eine solche Verschlusseinrichtung ist über einer nach oben weisenden Rohröffnung des Ablaufrohrs montiert und enthält einen in einem mit seitlichen Durchtrittsöffnungen versehenen Führungsrohr geführten Schwimmer, der an seinem unteren Ende eine Ventilplatte trägt. Der Schwimmer ist von seinem Volumen und seiner Masse so justiert, dass er an der Grenzfläche (Trennschichtgrenze) zwischen dem Wasser und der Leichtflüssigkeit schwimmt (schwebt). Wenn die Schichtdicke der Leichtflüssigkeit zu sehr anwächst, sinkt dieser Schwimmer soweit ab, dass die Ventilplatte die Rohröffnung selbsttätig und ohne Hilfsenergie verschließt, bevor die Leichtflüssigkeit abfließen kann.
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Die korrekte Funktion eines derartigen Abscheiders wird überwiegend durch eine manuelle monatliche Inspektion kontrolliert. Dies ist in der DIN 1999-100:2016 im Kapitel 12.3 „Eigenkontrolle“ beschrieben. Dafür muss der Abscheider geöffnet werden, und es werden durch eine Sichtkontrolle die wesentlichen Parameter bestimmt. Hierzu gehören u.a. Bestimmungen des Schlammpegels, der Leichtflüssigkeitsschichtdicke und der Beweglichkeit der selbsttätigen Verschlusseinrichtung. Im laufenden Betrieb werden durch einfache Sensoren noch die Grenzwerte der Schlammschicht und der Grenzwert der Leichtflüssigkeitsschichtdicke überwacht, wie es in den Normen EN 1999-100, DIN EN 858-1 und DIN EN 858-2 vorgeschrieben ist.
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Um die elektronische Überwachung noch aussagekräftiger und sicherer zu machen, werden bei neuartigen erweiterten Überwachungssystemen die Pegel des Wassers (Grenzfläche zwischen Wasser und Leichtflüssigkeit) und auch der Leichtflüssigkeit kontinuierlich gemessen und überwacht, wie in der
EP 3 120 908 A1 dargestellt. Weiter kann auch der Schlammpegel kontinuierlich überwacht werden, z.B. mit Hilfe des Systems „COMS“ der Fafnir GmbH, Hamburg. Damit lässt sich eine bedarfsgerechte Reinigung und Wartung realisieren.
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Die Eigenüberwachung nach DIN 1999-100 ist weitgehend mit derartigen modernen elektronischen Überwachungssystemen durchführbar. Eine Lücke besteht noch in der Überwachung der Funktion der selbsttätigen Verschlusseinrichtung. Denn der Schwimmer der selbsttätigen Verschlusseinrichtung könnte sich unter der Einwirkung von Schmutz festsetzen, was zur Funktionsuntüchtigkeit der selbsttätigen Verschlusseinrichtung führen würde. Bisher können sich diesbezüglich anbahnende Probleme nur im Rahmen der manuellen monatlichen Inspektion festgestellt werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Überwachungsmöglichkeiten für die selbsttätige Verschlusseinrichtung bei einem Abscheider zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren zum Überwachen eines Abscheiders nach Anspruch 1 sowie die Vorrichtung zur Überwachung eines Abscheiders nach Anspruch 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Abscheider überwacht, bei dem sich in einer Kammer eine leichtere Flüssigkeit über einer schwereren Flüssigkeit sammelt, in die ein Rohr eintaucht, das eine Rohröffnung aufweist und mit einem oberhalb der Rohröffnung aus der Kammer herausführenden Ablauf verbunden ist, der ein Ablaufniveau definiert. Die Rohröffnung ist durch eine selbsttätige Verschlusseinrichtung verschließbar, die einen mechanisch mit einem Schwimmer, der sich an der Grenzfläche zwischen der schwereren und der leichteren Flüssigkeit befindet, gekoppelten Öffnungsverschluss aufweist und dazu eingerichtet ist, die Rohröffnung zu verschließen, wenn der Pegelstand dieser Grenzfläche einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Soweit handelt es sich um einen herkömmlichen Abscheider mit selbsttätiger Verschlusseinrichtung.
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Erfindungsgemäß ist der Schwimmer mit einem Magneten gekoppelt, und neben dem Bewegungsweg des Magneten ist ein magnetostriktiver Messdraht eines ersten magnetostriktiven Positionsmesssystems angeordnet. Die Bewegung des Schwimmers wird über eine Steuer- und Auswerteeinrichtung für das erste magnetostriktive Positionsmesssystem überwacht. Der Magnet kann z.B. in oder an dem Schwimmer oder dem Öffnungsverschluss eingebaut sein. Es können auch mehrere Magnete verwendet werden. Dabei sollte ein ausreichendes Magnetfeld den magnetostriktiven Messdraht durchfluten.
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Der Schwimmer ist von seiner Masse und seinem Volumen so eingestellt, dass er unter Berücksichtigung der von dem Öffnungsverschluss (der ja mit dem Schwimmer gekoppelt ist) ausgehenden Kräfte und der Gewichtskraft des Magneten an der Grenzschicht zwischen der schwereren Flüssigkeit (im allgemeinen Wasser) und der leichteren Flüssigkeit (Leichtflüssigkeit) schwimmt (schwebt). Damit die selbsttätige Verschlusseinrichtung funktionsfähig ist, müssen sich der Schwimmer und der damit gekoppelte Öffnungssverschluss frei bewegen können. Denn im Falle einer Blockade (z.B. durch Verschmutzung) könnte die selbsttätige Verschlusseinrichtung ihre Funktion nicht erfüllen.
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Die Funktionssicherheit wird durch die Erfindung signifikant erhöht, weil durch das erste magnetostriktive Positionsmesssystem die Bewegung des Schwimmers überwacht und damit seine Beweglichkeit nachweisbar gemacht wird. Das heißt, es wird überwacht, ob sich der Schwimmer überhaupt bewegt, zumindest manchmal (siehe unten). Durch die verwendete Überwachungseinrichtung darf der Schwimmer in seiner Beweglichkeit jedoch nicht eingeschränkt werden. Die Überwachung mit Hilfe eines magnetostriktiven Positionssmesssystems ist dabei besonders vorteilhaft, weil der Schwimmer dadurch bei seiner Bewegung nicht behindert wird. Zum Beispiel kann der Schwimmer in einem Rohraufsatz geführt werden, an dessen Außenseite ein magnetostriktives Füllstandmesssystem angebracht ist, das einen magnetostriktiven Messdraht eines magnetostriktiven Positionsmesssystems aufweist. Derartige, auf ein Magnetfeld reagierende Positionsmesssysteme sind als solche bekannt (siehe z.B.
US 4 939 457 A ). Durch die Genauigkeit des magnetostriktiven Positionsmesssystems können selbst kleinste Bewegungen des Schwimmers der selbsttätigen Verschlusseinrichtung registriert werden.
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Um eine zuverlässige Funktionsweise der selbsttätigen Verschlusseinrichtung zu erleichtern, die ja erfindungsgemäß einen oder auch mehrere Magnete enthält, sollten sich in der Nähe des Magneten keine magnetisierbaren Materialien befinden. Daher werden vorzugsweise unmagnetische Materialien wie Kunststoffe, Edelstahl, Messing, Aluminium oder sonstige unmagnetische, aber beständige Materialien verwendet.
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Der Schwimmer der selbsttätigen Verschlusseinrichtung bewegt sich nur, wenn sich der Pegel der Grenzfläche zwischen der schwereren und der leichteren Flüssigkeit ändert. Im Betrieb des Abscheiders kommen Bewegungen dieser Grenzfläche und damit des Schwimmers unter den folgenden Bedingungen vor:
- - Es erfolgt ein Zulauf von Leichtflüssigkeit, dann wird der Pegelstand der Grenzfläche absinken.
- - Es erfolgt ein starker Zustrom von Wasser (z.B. bei stärkerem Regen), dann wird infolge der unter der Dynamik im Abscheider auftretenden Druckverhältnisse der Pegel ansteigen.
- - Es erfolgt ein gemischter Zufluss, dann wird sich ein Zwischenzustand ergeben, aber nach Ende des Ereignisses wird sich ein niedrigerer Pegel der Grenzfläche einstellen, da auch Leichtflüssigkeit zugelaufen ist.
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Wenn eine Bewegung nachgewiesen wird, ist dies ein Hinweis, dass die Beweglichkeit des Funktionsschwimmers gewährleistet ist und dass in einem Havariefall die selbsttätige Verschlusseinrichtung ihre Funktion erfüllen würde.
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Bei vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens überwacht die Steuer- und Auswerteeinrichtung für das erste magnetostriktive Positionsmesssystem die Position des Schwimmers als Funktion der Zeit. Dazu kann die Position des ersten Schwimmers als Funktion der Zeit auch aufgezeichnet werden. Diese Daten eröffnen die Möglichkeit, nicht nur die Position über die Zeit zu erfassen, sondern auch die Änderung der Position pro Zeiteinheit, also die Geschwindigkeit einer Bewegung des Schwimmers, was die Dynamik widerspiegelt und Rückschlüsse auf die Art der obengenannten Bedingungen erlaubt.
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Ferner kann ein zweites magnetostriktives Messsystem vorgesehen sein, z.B. in der aus der
EP 3 120 908 A1 bekannten Art, um auch die in der
EP 3 120 908 A1 beschriebenen Überwachungsmöglichkeiten zu nutzen. Dabei taucht in die Flüssigkeiten eine Führungseinrichtung des zweiten magnetostriktiven Positionsmesssystems ein, die einen magnetostriktiven Messdraht enthält und einen mit einem Magneten versehenen unteren Schwimmer führt, der zum Schwimmen an der Grenzfläche zwischen der schwereren und der leichteren Flüssigkeit eingerichtet ist, wobei die Position des unteren Schwimmers über eine Steuer- und Auswerteeinrichtung für das zweite magnetostriktive Positionsmesssystem überwacht wird. Zusätzlich kann die Führungseinrichtung des zweiten magnetostriktiven Positionsmesssystems auch einen mit einem Magneten versehenen oberen Schwimmer führen, der zum Schwimmen an der Oberfläche der leichteren Flüssigkeit eingerichtet ist, wobei die Position des oberen Schwimmers über die Steuer- und Auswerteeinrichtung für das zweite magnetostriktive Positionsmesssystem überwacht wird. Hierbei können die Steuer- und Auswerteeinrichtungen des ersten und des zweiten magnetostriktiven Positionsmesssystems in einer gemeinsamen Einheit zusammengelegt sein. Bei Bedarf kann auch ein externer Rechner genutzt oder mitgenutzt werden.
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Wenn der Bewegungsablauf des Schwimmers der selbsttätigen Verschlusseinrichtung mit dem Bewegungsablauf mindestens eines Schwimmers des zweiten magnetostriktiven Positionsmesssystems verglichen wird, lassen sich besonders zuverlässige Schlüsse zur Beweglichkeit des Schwimmers der selbsttätigen Verschlusseinrichtung ziehen. Dazu kann mit Hilfe des zweiten magnetostriktiven Positionsmesssystems überprüft werden, welche der obengenannten Bedingungen für Bewegungen der Grenzfläche zwischen der schwereren und der leichteren Flüssigkeit vorliegt. Wenn sich der Schwimmer der selbsttätigen Verschlusseinrichtung nicht entsprechend bewegt, lässt dies auf einen Störfall schließen. Hier wird der Begriff „Bewegungsablauf“ verwendet, um auf die Dynamik der Vorgänge in dem Abscheider hinzuweisen.
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Vorzugsweise überwacht die Steuer- und Auswerteeinrichtung für das zweite magnetostriktive Positionsmesssystem die Position des unteren Schwimmers und optional die Position des oberen Schwimmers als Funktion der Zeit. Die erhaltenen Daten können auch aufgezeichnet werden und repräsentieren den Bewegungsablauf des unteren bzw. oberen Schwimmers.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Überwachung eines Abscheiders der oben erläuterten Art eingerichtet. Dabei ist der Schwimmer mit einem Magneten gekoppelt und neben dem Bewegungsweg des Magneten ist ein magnetostriktiver Messdraht eines ersten magnetostriktiven Positionsmesssystems angeordnet. Eine Steuer- und Auswerteeinrichtung für das erste magnetostriktive Positionsmesssystem ist dazu eingerichtet, die Bewegung des Schwimmers zu überwachen.
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Wenn die Rohröffnung nach oben weist, kann der Schwimmer in einem mit Öffnungen versehenen Rohraufsatz geführt werden, der nach oben von der Rohröffnung ausgeht, wobei der magnetostriktive Messdraht des ersten magnetostriktiven Positionsmesssystems nahe dem Rohraufsatz, außerhalb des Bewegungswegs des Schwimmers und entlang des Bewegungswegs des Magneten angeordnet ist.
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Ein solcher Rohraufsatz mit Schwimmer, Magnet und magnetostriktivem Messdraht (vorzugsweise in einem Schutzrohr) lässt sich auch separat als Nachrüstsatz für einen bestehenden Abscheider vermarkten. Dabei kommen vorzugsweise (bis auf den Magneten) unmagnetische Materialien zum Einsatz. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung für das erste magnetostriktive Positionsmesssystems lässt sich bei Bedarf unabhängig von dem Rohraufsatz (mit Schwimmer, Magnet und magnetostriktivem Messdraht) vermarkten. Dies kann auch in Form mehrerer Komponenten erfolgen, z.B. als Standardelektronik oder erweiterter Elektronik für das magnetostriktive Positionsmesssysstem (die in einem Gehäuse über dem Messdraht montiert wird) und als Software für ein bestehendes Computersystem, um die Bewegungen des Schwimmers zur Überwachung auszuwerten.
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Eine weitere Komponente der Vorrichtung kann ein zweites magnetostriktives Positionsmesssystem sein, die eine zum Eintauchen in die Flüssigkeiten eingerichtete Führungseinrichtung aufweist, die einen magnetostriktiven Messdraht enthält und einen mit einem Magneten versehenen unteren Schwimmer führt, der zum Schwimmen an der Grenzfläche zwischen der schwereren und der leichteren Flüssigkeit eingerichtet ist. Dabei ist eine Steuer- und Auswerteeinrichtung für das zweite magnetostriktive Positionsmesssystem dazu eingerichtet, die Position des unteren Schwimmers zu überwachen. Die Führungseinrichtung kann zusätzlich einen mit einem Magneten versehenen oberen Schwimmer führen, der zum Schwimmen an der Oberfläche der leichteren Flüssigkeit eingerichtet ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung für das zweite magnetostriktive Positionsmesssystem dazu eingerichtet ist, die Position des oberen Schwimmers zu überwachen.
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Mit Hilfe der Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich die weiter oben erläuterten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen weiter beschrieben. Die Figuren zeigen in
- 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Abscheider, bei dem sich in einer Kammer eine leichtere Flüssigkeit über einer schwereren Flüssigkeit sammelt, mit einer selbsttätigen Verschlusseinrichtung für die Rohröffnung des Ablaufs, und
- 2 eine Ausschnittsvergrößerung aus 1, bei der neben der selbsttätigen Verschlusseinrichtung erfindungsgemäß ein magnetostriktives Positionsmesssystem angeordnet ist.
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Die 1 zeigt einen handelsüblichen Abscheider 1, mit dem Leichtflüssigkeiten wie z.B. Ottokraftstoffe, Dieselkraftstoffe und/oder Öle von Wasser separiert und außerdem Feststoffe abgetrennt werden können. Derartige Abscheider finden sich z.B. an der Entwässerung von Tankstellen, wo Regenwasser in der Regel zusammen mit Leichtflüssigkeit und festen Schmutzteilchen anfällt.
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Der Abscheider 1 weist eine Kammer 2 mit einem geschlossenen Boden und einem Deckel 3 auf. Über einen Zulauf 4 gelangt eine Mischung aus Wasser, Leichtflüssigkeit und Schmutzteilchen in die Kammer 2. Ein im Ausführungsbeispiel gekröpftes Rohr 6 mit einer nach oben weisenden Rohröffnung 7 an seinem freien Ende ist mit einem Ablauf 8 verbunden, der durch die Wandung der Kammer 2 nach draußen und zum Kanalisationsnetz führt.
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Wenn die über den Zulauf 4 in die Kammer 2 gelangende Mischung zur Ruhe kommt, scheidet sich das Wasser als (spezifisch) schwerere Flüssigkeit 10 von der (spezifisch) leichteren Flüssigkeit 12 ab, da sich die Leichtflüssigkeit allenfalls geringfügig in Wasser löst. Bei Bedarf kann eine zusätzliche Beruhigungskammer verwendet werden (in 1 nicht eingezeichnet), um eine effizientere Trennung zu erreichen. Zwischen der schwereren Flüssigkeit 10 (im Folgenden: Wasser) und der leichteren Flüssigkeit 12 (im Folgenden: Leichtflüssigkeit) bildet sich eine Grenzfläche 14 aus. Die Oberfläche der Leichtflüssigkeit 12 ist mit 16 bezeichnet. Unter dem Zulauf 4 sammeln sich Feststoffe 18 an.
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Die Rohröffnung 7 befindet sich so weit über dem Boden der Kammer 2, dass die Kammer eine größere Menge an Feststoffen 18 aufnehmen kann, ohne dass die Rohröffnung 7 verstopft. Wenn über den Zulauf 4 zusätzliche Flüssigkeit in die Kammer 2 gelangt, wird durch den von dem Wasser 10 und der Leichtflüssigkeit 12 ausgeübten hydrostatischen Druck Wasser 10 (aber keine Leichtflüssigkeit 12) über die Rohröffnung 7 durch das Rohr 6 in den Ablauf 8 gedrückt. In dem Ablauf 8 bildet sich ein Ablaufniveau 19 aus, das unter normalen Abflussverhältnissen (kein Starkregen) geringfügig unter der Oberfläche 16 liegt. Im Laufe der Zeit kann sich so immer mehr Leichtflüssigkeit 12 in der Kammer sammeln, wobei die Oberfläche 16 nur geringfügig ansteigt und die Grenzfläche 14 nach unten wandert. Die Oberfläche 16 steigt nur deshalb an, weil die Leichtflüssigkeit 12 eine geringere Dichte als das Wasser 10 hat und daher zum Ausüben eines gegebenen hydrostatischen Drucks mehr Flüssigkeitssäule braucht als Wasser.
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Um zu verhindern, dass bei wachsender Menge an Leichtflüssigkeit die Leichtflüssigkeit 12 in das Rohr 6 und den Ablauf 8 gelangt, ist eine selbsttätige Verschlusseinrichtung 20 vorgesehen. Die selbsttätige Verschlusseinrichtung 20 verschließt die Rohröffnung 7 automatisch, wenn die Grenzfläche 14 so weit sinkt, dass sie in die Nähe der Rohröffnung 7 gekommen ist.
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Wie in 1 dargestellt (aber in 2 besser zu erkennen ist), weist die selbsttätige Verschlusseinrichtung 20 einen Öffnungsverschluss 22 auf, der im Ausführungsbeispiel als Verschlussplatte mit einem Teller 24 und einer Dichtung 26 gestaltet ist. Diese Verschlussplatte ist über einen Stab 28 mit einem Schwimmer 30 verbunden. Der Schwimmer 30 wird in einem als Führungsrohr 32 gestalteten Rohraufsatz geführt, der mit Öffnungen 34 versehen ist, damit das Wasser 10 sowie die Leichtflüssigkeit 12 problemlos in den Innenraum des Führungsrohrs 32 gelangen können, wodurch der Schwimmer 30 Auftrieb erhält. Der Schwimmer 30 ist von seiner Masse und seinem Volumen so eingestellt, dass er aufgrund der auf ihn wirkenden Auftriebskräfte unter Berücksichtigung der Masse des Schwimmers und der an ihm befestigten Massen an der Grenzfläche 14 schwimmt bzw. schwebt.
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Wie oben erläutert, sinkt die Grenzfläche 14, wenn immer mehr Leichtflüssigkeit 12 in die Kammer 2 gelangt. Dabei sinkt auch der Schwimmer 30, bis die Dichtung 26 am Rand der Rohröffnung 7 aufliegt, womit die selbsttätige Verschlusseinrichtung 20 die Rohröffnung 7 verschlossen hat. Auf diese Weise wird verhindert, dass Leichtflüssigkeit 12 in den Ablauf 8 und damit in das öffentliche Kanalnetz gelangen kann.
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Soweit handelt es sich bei dem Abscheider 1 um einen herkömmlichen Abscheider.
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Im Betrieb des Abscheiders 1 kann sich der Schwimmer 30 in dem Führungsrohr 32 festsetzen, insbesondere durch Schmutz. In einem solchen Fall kann die selbsttätige Verschlusseinrichtung 20 ihre Funktion nicht mehr erfüllen. Um diesen Störfall zu verhindern, wird die Beweglichkeit des Schwimmers 30 überwacht, solange sich die Grenzfläche 14 noch in ausreichender Höhe über der Rohröffnung 7 befindet. Das heißt, es wird überwacht, ob sich der Schwimmer 30 bewegt. Zu diesem Zweck ist der Schwimmer 30 mit einem Magneten 36 gekoppelt, siehe 2, der im Ausführungsbeispiel in Form mehrerer Magnete in den Teller 24 eingebaut ist. Der Magnet 36 könnte z.B. auch direkt an dem Schwimmer 30 angeordnet sein. Das Volumen des Schwimmers 30 und die gesamte Masse der mit dem Schwimmer 30 bewegten Teile sind wiederum so eingestellt, dass der Schwimmer 30 an der Grenzfläche 14 schwimmt bzw. schwebt.
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Der Magnet 36 ist Bestandteil eines ersten magnetostriktiven Positionsmesssystems 40, das in einem Schutzrohr 42 einen magnetostriktiven Messdraht 44 sowie einen in 2 nicht eingezeichneten Rückdraht enthält. Das Schutzrohr 42 ist mit Hilfe von Halterungen 46 an dem Führungsrohr 32 angebracht. Am oberen Ende des Schutzrohrs 42 befindet sich ein Gehäuse 48, in das eine Messelektronik eingebaut ist. Die Messelektronik ist über in den Figuren nicht eingezeichnete Leitungen mit einer ebenfalls nicht eingezeichneten Steuer- und Auswerteeinrichtung für das erste magnetostriktive Positionsmesssystem 40 verbunden. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung kann externe Elektronikkomponenten und/oder handelsübliche Computer-Hard- und Software enthalten. Auch die Messelektronik kann Funktionen der Steuer- und Auswerteeinrichtung übernehmen.
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Magnetostriktive Positionsmesssysteme als solche sind bekannt und werden auch in der in der
EP 3 120 908 A1 beschriebenen Vorrichtung zur Überwachung eines Abscheiders verwendet. Sie weisen eine hohe Messgenauigkeit auf.
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Daher kann das erste magnetostriktive Positionsmesssystem 40 auch geringe Bewegungen wahrnehmen, die eine Beweglichkeit des Schwimmers 30 und somit die Funktionstüchtigkeit der selbsttätigen Verschlusseinrichtung 20 signalisieren. Wenn die Steuer- und Auswerteeinrichtung für das erste magnetostriktive Positionsmesssystem 40 die Position des auf den magnetostriktiven Messdraht 44 wirkenden Magneten 36 als Funktion der Zeit überwacht und vorzugsweise auch aufzeichnet, lässt sich nicht nur die statische Position des Schwimmers 30, sondern auch seine Geschwindigkeit erfassen, also die Dynamik im System.
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Letzteres kann ausgenutzt werden, um die Zuverlässigkeit der Überwachung der Bewegung des Schwimmers 30 zu erhöhen. Im normalen Betrieb des Abscheiders 1 sammelt sich allmählich immer mehr Leichtflüssigkeit 12 an, was zu einem Absinken der Grenzfläche 14 und damit zu einer allmählichen Bewegung des Schwimmers 30 nach unten führt. Wenn es dagegen stark regnet, muss pro Zeiteinheit viel Wasser über den Ablauf 8 abfließen, so dass ein etwas höherer hydrostatischer Druck über dem Ablaufniveau 19 erforderlich wird, was zu einem Anstieg der Grenzfläche 14 und somit einer Bewegung des Schwimmers 30 nach oben führt. Wenn der Schwimmer 30 nicht blockiert ist, erfasst das erste magnetostriktive Positionsmesssystem 40 derartige Bewegungsabläufe des Schwimmers 30 und erkennt, dass kein Störfall vorliegt.
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Der Abscheider
1 kann ferner ein zweites magnetostriktives Positionsmesssystem
50 (siehe
1) aufweisen, bei dem sich in einem Schutzrohr
52 ein Messdraht und ein Rückdraht und am oberen Ende des Schutzrohrs
52 ein Gehäuse
54 mit Messelektronik befinden. Das Schutzrohr
52 führt einen unteren Schwimmer
56 an der Grenzfläche
14 zwischen dem Wasser
10 und der Leichtflüssigkeit
12 sowie einen oberen Schwimmer
58, der an der Oberfläche
16 der Leichtflüssigkeit
12 schwimmt. Das zweite magnetostriktive Positionsmesssystem
50 ist so aufgebaut und arbeitet so, wie in der
EP 3 120 908 A1 beschrieben, mit dem Unterschied, dass der obere Schwimmer
58 permanent an der Oberfläche
16 schwimmt und nicht erst in einem Störfall auf der Oberfläche
16 aufschwimmt.
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Die in den Figuren nicht eingezeichnete Steuer- und Auswerteeinrichtung für das zweite magnetostriktive Positionsmesssystem 50 überwacht im Ausführungsbeispiel die Position des unteren Schwimmers 56 und des oberen Schwimmers 58 als Funktion der Zeit und zeichnet diese Daten auf. Wie bei dem ersten magnetostriktiven Positionsmesssystem 40 kann die Messelektronik in dem Gehäuse 54 einen Teil der Steuer- und Auswertefunktionen für das zweite magnetostriktive Positionsmesssystem 50 übernehmen. Ferner können dafür externe Elektronikkomponenten und/oder handelsübliche Computer-Hard- und Software vorgesehen sein. Solche externen Komponenten können auch gemeinsam mit dem ersten magnetostriktiven Positionsmesssystem 40 genutzt werden.
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Da mit dem zweiten magnetostriktiven Positionsmesssystem 50 unabhängig von dem ersten magnetostriktiven Positionsmesssystem 40 Daten für die Bewegung der ersten Grenzfläche 14 erhalten werden, lassen sich die Bewegungsabläufe des Schwimmers 30 und des unteren Schwimmers 56 vergleichen und daraus auch Schlüsse zur Beweglichkeit des Schwimmers 30 der selbsttätigen Verschlusseinrichtung 20 ziehen. Wenn sich z.B. der Schwimmer 30 nicht bewegt, aber der untere Schwimmer 56 sinkt, liegt eine Blockade des Schwimmers 30 vor. Denn es kann nicht an mangelndem Zulauf an Leichtflüssigkeit 12 liegen, dass der Schwimmer 30 nicht absinkt. Bei starkem Regen sollten die Positionen des unteren Schwimmers 56 und des oberen Schwimmers 58 ansteigen. Wenn sich das nicht im Bewegungsablauf des Schwimmers 30 widerspiegelt, ist die selbsttätige Verschlusseinrichtung 20 nicht funktionstüchtig.
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Es gibt also vielfältige Möglichkeiten, die Bewegungsabläufe der Schwimmer 30 sowie 56 und 58 miteinander zu vergleichen und daraus Schlüsse auf die Beweglichkeit des Schwimmers 30 der selbsttätigen Verschlusseinrichtung 20 zu ziehen.
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In 1 ist noch ein Schlammpegelsensor 60 eingezeichnet, der die Menge an abgelagerten Feststoffen 18 erfassen kann, z.B. in Art eines Echolots.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3120908 A1 [0004, 0005, 0007, 0019, 0038, 0041]
- US 4939457 A [0014]
