DE1291523C2 - Inductive flow meter for liquids in open channels or channels, especially in sewers - Google Patents
Inductive flow meter for liquids in open channels or channels, especially in sewersInfo
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- DE1291523C2 DE1291523C2 DE1964E0028420 DEE0028420A DE1291523C2 DE 1291523 C2 DE1291523 C2 DE 1291523C2 DE 1964E0028420 DE1964E0028420 DE 1964E0028420 DE E0028420 A DEE0028420 A DE E0028420A DE 1291523 C2 DE1291523 C2 DE 1291523C2
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Description
I 291 523 ->I 291 523 ->
1 21 2
Die Erfindung betrifft einen induktiven Durchfloß- abströmenden Abwassermenge auch von einer vom
messer für Flüssigkeiten in offenen Kanälen, Uerin- Meßort entfernten Meßwarte aus gegeben,
nen od. dgl., insbesondere in Abwässerkanälen mit Bei einer bevorzugten Ausführungsfonn des Durchzwei
in einer Meßebene sich erstreckenden und senk- flußmessers wird zur Artige der Durchflußmenge
recht zur Strömungsr.chtung stehenden stabförmigen 5 ein Spannungsmeßgerät einschließlich einer elektri-Elektroden
und in Strömungsrichtung verlaufenden, sehen Fernübertragungseinrichtung verwendet. Auf
ein Magnetfeld erzeugenden elektrischen Wicklungs- diese Weise kann die Kontrolle unabhängig vom
drahten, die auf der vom durchströmenden Medium Meßort erfolgen.The invention relates to an inductive flow-off waste water quantity also given by a control room remote from the knife for liquids in open channels, Uerin measurement location,
nen or the like, especially in sewers with a. see remote transmission device used. On an electrical winding that generates a magnetic field, the control can be carried out independently of the wire, which is carried out on the measuring location of the medium flowing through.
abgewandten Seite der Elektroden angeordnet sind, Zweckmäßigerweise werden beide Elektroden infacing away from the electrodes are arranged, expediently, both electrodes in
zur Bestimmung der mittleren Durchflußgeschwin- i0 der Kanalwand angebracht bzw. ähnlich wie dieto determine the mean flow rate i 0 of the channel wall attached or similar to the
digkeit, sowie mit Einrici-.^ngen zur Bestimmung des Magnetwicklung eingegossen.as well as with Einrici -. ^ ngen for determining the magnet winding.
Niveaus, wobei aus den Weiten der Durchflußge- In einer weiteren Ausführungsform des Durchfluß-Levels, whereby from the widths of the flow- In a further embodiment of the flow-
schwindigkeit und des Niveaus die Durchflußmenge mes?"rs ist vorgesehen, daß eine der beiden Elektro-speed and level the flow rate mes? "rs it is provided that one of the two electric
im offenen Kanal ermittelt und angezeigt wird. den uus mehreren, jeweils mit Hilfe von Wider-is determined and displayed in the open channel. the uus several, each with the help of
Bei bekannten Anlagen kamen bereits Vorrich- i5 ständen hintereinandergeschalteten Teilelektroden tungen zur Anwendung die der allgemeinen Strö- besteht. Damit trifft je nach der Höhe des Flüssigmungsmeßlechnik entnommen sind. So wurde in keitsniveaus ein größerer oder kleinerer Spannungseinen Abwasserkanal ein Überfallwehr eingebaut, abfall zwischen den beiden gegenüberliegenden Elekdas den Abwasserstio.n aufstaut und die Stauhöhe troden auf. Auf diese Weise ist es möglich, mit der mißt. Eine solche Anordnung erfordert zusätzlichen 2o Elektrodenanordnung allein sowohl die Strömungsbaulichen Aufwand und weist den Nachteil auf, daß geschwindigkeit durch den Kanalquerschnitt als auch die Verschmutzungen sich am Meßort ablagern. die Hohe des Flüssigkeitsspiegels gleichzeitig zuIn known systems Vorrich- already arrived i 5 stands cascaded partial electrodes obligations apply to the general currents there. Thus, depending on the level of the liquid metering technology are taken. For example, a larger or smaller voltage level was installed in a sewer, an overflow weir was installed, waste was dammed up between the two opposing Elekdas of the sewage stations and the water level was increased. In this way it is possible to use the measures. Such an arrangement requires an additional 2 o electrode arrangement alone both the flow construction effort and has the disadvantage that the speed through the channel cross-section and the contamination are deposited at the measuring location. the height of the liquid level increases at the same time
Es ist ebenfalls bekannt, die Abwassermenge zu registrieren, so daß nach einer geeigneten EichungIt is also known to register the amount of waste water, so that after a suitable calibration
bestimmen, indem in bestimmten Zeitabständen das der Meßvorrichtung die Abwassermenge direkt er-determine by the measuring device directly determining the amount of wastewater at certain time intervals.
Strömungsprofil manuell mit Hilfe eines Flügelrad- 35 mittelt und angezeigt ν'erden kann ohne daß eineFlow profile manually with the help of an impeller 35 averages and displays ν'erden without a
Zählers od. dgl. ausgemessen wird. Diese Vorrichtun- zusätzliche Einrichtung zur Niveaubestimmung erfor-Counter or the like. Is measured. This device requires additional equipment for level determination
gen besitzen den Nachteil, daß die Überwachung derlich ist. Auch diese Teilelektroden und die Wider-gen have the disadvantage that the monitoring is similar. These partial electrodes and the resistors
nicht ständig erfolgen kann und die Messung und stände können innerhalb der Kanalwand angeordnetcannot take place continuously and the measurement and levels can be arranged within the duct wall
Auswertung sehr zeitraubend ist. sein.Evaluation is very time consuming. being.
Weiterhin sind induktive Durchfl-ißmesser für 30 Da das Eingießen der elektromagnetischen Win-Rohrströmungen
bekannt. Senkrecht zum Rohrquer- düngen in den Beton unter Umständen Schwierigschnitt
wird ein magnetisches Feld erzeugt, das in keiten bereiten kann, und außerdem beim Fehlen
der Rohrströmung eine Spannung induziert, die an einer exakten Parallelität der einzelnen Wicklungszwei diametral in der Rohrwand angeordneten Elek- drahte Störqudlen für das elektromagnetische Feld
troden abgegriffen wird. Die Verbindungslinie der 35 in der Meßebene entstehen können, wird bei einer
Elektroden steht wiederum senkrecht zur Richtung weiteren Ausführungsform nur eine einzige Windung
des Magnetfeldes. Ein solcher Durchflußmesser ist der elektrischen Wicklung im Meßquerschnitt angeauch
als elektromagnetische Durchflußsonde ausge- ordnet. Diese macht zwar ein höheres Einspeisen von
bildet worden, die ebenfalls erlaubt, das Strömungs- elektrischer Energie nötig, jedoch wird die Herstelprofil
einer beliebig gearteten Strömung auszu- 40 lung des Durchflußmessers sehr vereinfacht,
messen. Besonders günstig ist es, wenn das SpulengebildeFurthermore, inductive flow meters for 30 Da pouring electromagnetic win-pipe currents are known. A magnetic field is generated perpendicular to the cross-fertilization of the pipe in the concrete, which may be difficult to cut, and in addition, if there is no pipe flow, a voltage is induced that causes interference at the exact parallelism of the individual windings, two diametrically arranged in the pipe wall for the electromagnetic field electrodes is tapped. The connecting line of the 35 can arise in the measuring plane, if one electrode is again perpendicular to the direction of the further embodiment only a single turn of the magnetic field. Such a flow meter is also arranged as an electromagnetic flow sensor in the measuring cross section of the electrical winding. While this makes a higher feeding forms were, which also allows the flow of electrical energy necessary, but the trainees Herstelprofil is an arbitrary kind of flow of the flow meter 40 lung greatly simplified
measure up. It is particularly favorable if the coil structure
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mit Niederspannung betrieben wird, da dadurch eineThe invention has for its object to be operated with low voltage, as this provides a
induktiven Durchflußmesser der eingangs genannten bessere Isolierung zur Erde erreicht wfden oder aufinductive flow meter with the better insulation to earth mentioned at the beginning or on
Art zu schaffen, welche geeignet is,., bei den in offe- eine Isolierung bei Eingießen der elektrischen Wick-To create a type that is suitable.
nen Kanälen, Gerinnen od. dgl. herrschenden unter- 45 lung in Beton verzichtet wtrden kann, so daß sichNen canals, channels or the like prevailing under- 45 45 can be dispensed with in concrete, so that
schiedlichen und sich stark ändernden Wasserständen auf diese Weise eine bedeutende Vereinfachung beidifferent and strongly changing water levels in this way a significant simplification
eingesetzt zu werden und auch die Wicklungsdrähte der Herstellung der Vorrichtung ergibt,to be used and also results in the winding wires of the manufacture of the device,
vor unbeabsichtigter Beschädigung von außen zu Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand einigerThe invention is shown in the drawing with the aid of some
schützen, sowie diese auf einfache Weise am Kanal- Ausführangsbeispiele veranschaulicht. Es zeigtprotect, as well as this is illustrated in a simple way on the channel examples. It shows
stück anzubringen, ohne daß eine Störung des elek- 50 F i g. 1 eine schematische Darstellung der erfin-piece to be attached without interfering with the electrical 50 F i g. 1 a schematic representation of the invented
trischen Feldes den Meßverlauf beeinträchtigt. dungsgemäßen Vorrichtung in einem Teilstück einestric field affects the measurement process. according to the invention in a portion of a
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge- offenen Kanals, dessen Wandungen durchsichtig dar löst, daß sich die Elektroden vom Boden des Kanals gestellt sind,According to the invention, this object is achieved by an open channel, the walls of which are transparent , in that the electrodes are located at the bottom of the channel,
bis zu der Stelle des maximalen Flüssigkeitsspiegels F i g. 2 einen Querschnitt durch das Kanalteilstückup to the point of the maximum liquid level F i g. 2 shows a cross section through the channel section
erstrecken und die elektrischen Wicklungsdrähte an 55 nach Fig. 1 in der Meßebene, extend and the electrical winding wires at 55 according to Fig. 1 in the measuring plane,
oder in der Kanalwand angeordnet sind und außer- F i g. 3 einen Querschnitt in der Meßebene durch or are arranged in the duct wall and also include FIG . 3 shows a cross section in the measuring plane
halb der Meßebene am oder im Kanalboden verlau- eine andere besonders vorteilhafte Ausführungsform Another particularly advantageous embodiment runs half of the measuring plane on or in the channel bottom
fen, derart, daß sich ein in Strömungsrichtung rinnen- der Erfindung,fen, in such a way that a trough in the flow direction of the invention,
förmiges Spulengebilde ergibt. Fig. 4 einen Querschnitt durch die Meßebeneshaped coil structure results. 4 shows a cross section through the measuring plane
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird 60 eines offenen Kanals mit trapezförmigem Querschnitt, The inventive measures 60 of an open channel with a trapezoidal cross-section,
der Vorteil erzielt, daß die von der Strömungsge- In F i g. 1 ist in einen rechteckigen Kanal 1 «inethe advantage achieved that the flow of the flow In F i g. 1 is in a rectangular channel 1 «ine
schwindigkeit abhängige Meßspannung des indukti- elektromagnetische Wicklung 2 eingegossen, weiche speed-dependent measuring voltage of the inductive- electromagnetic winding 2 cast in, soft
ven Durchflußmessers unabhängig von der Höhe des bei 3 und 4 an ein von dem Transformator 5 regel-ven flow meter regardless of the height of the at 3 and 4 to one of the transformer 5 controlled
eingegossen werden kann. Ferner ist die Möglich- Strömungsrichtung verlaufenden Drähten 6 bzw. 7,can be poured. Furthermore, the possible flow direction running wires 6 or 7,
keil für eine ständige und sichere Überwachung der welche in den seitlichen Kanalwandungen senkrechtwedge for constant and safe monitoring of the vertical ducts in the lateral duct walls
des
für <
au ss
Purof
for <
out of
Pure
untereinander angeordnet sind, so daß beim Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes in der Meßebene"ll ein senkrecht zur Strömungsrichtung 10 stehendes magnetisches Feld erzeugt wird. Außerhalb der Meßebene und in genügender Entfernung von dieser sind die Drähte 6 bzw. 7 rechtwinklig zum Kanalboden hin abgebogen und miteinander durch die senkrecht zur Strömungsrichtung im Kanalboden verlaufenden Drähte 8 bzw. 9 verbunden, welche in der cezeiaten Ausführungsform parallel zur Meßebene, dJi. senkrecht zu den Drähten 6 bzw. 7 verlaufen. Auf diese Weise ergibt sich ein in Strömungsrichtuna cesehen rinneniörmiges Spulengebilde, welches dem hier gezeigten rechteckigen Kanalquerschnitt angepaßt und in das beispielsweise aus Beton bestehende Rinnenstück 1 eingegossen ist.are arranged one below the other, so that when an alternating electric field is applied in the measuring plane "ll a magnetic field perpendicular to the direction of flow 10 is generated. Outside the measuring plane and at a sufficient distance therefrom, the wires 6 and 7, respectively, are at right angles to the channel floor bent towards each other and through the perpendicular to the direction of flow in the channel bottom Wires 8 and 9 connected, which in the cezeiaten embodiment parallel to the measuring plane, dJi. perpendicular to the wires 6 and 7 respectively. This results in a view of the flow direction channel-shaped coil structure, which is similar to the one shown here Rectangular channel cross-section adapted and in the channel piece consisting, for example, of concrete 1 is cast.
In eier Meßebene sind seitlich an den Kanalwaneungen stabförmig ausgebildete Elektroden 12 und 13 angebracht, welche sich von: Boden des Karr:- bis nahezu über die ganze Hohe der Kanalwän;:-1 erstrecken. Zwischen diesen beiden Elektroden ,■in! durch die Bewegung der Flüssigkeil in Richtung ■=<■ '''jiieslO eine Spannung induziert, die als Maß e Strömungsgeschwindigkeit dienen kann. Vorzung ist allerdings, daß die Flüssigkeit beim strömen der Meßebene wie ein in einem iras:-'tischen Feld bewegter Leiter wirk;In a measuring plane, rod-shaped electrodes 12 and 13 are attached to the side of the canal walls and extend from: the bottom of the car: to almost the entire height of the canal walls: - 1 . Between these two electrodes, ■ in! the movement of the liquid wedge in the direction ■ = <■ '''jiieslO induces a voltage that can serve as a measure of the flow velocity. The advantage is, however, that the liquid acts like a conductor moving in an iras: - 'table field when it flows through the measuring plane;
L Fig. 2 ist — schematisch dargestellt -- eine Vo'' -htung 14 zur Bestimmung der Höhe d'"s Flü-;-:ukeitsspiegels 15 vorgesehen, weiche beispiels- \st\- aus einem Schwimmer bestehen kanr.. dessen Ho!- nanzeige durch nicht dargestellte Mittel auf elel. Uchem Wege zu einer entsprechenden Kontrolleur, htung übertragen werden kann, an welcher auch die -nannungswerte der von den Elektroden 12 und 13 ,('gegebenen Spannung registriert werden können. Die on den Elektroden 12 und 13 induzierte Span-HUR. wird in dem Spannungsmeßgerät 19 in Ferniibe iragungswerte umgewandelt, die durch die Leitunr.-n 20 zu einer nicht dargestellten Meß- oder Koniro'lwarte geleitet werden. Beispielsweise kann die · on den Elektroden 12 und 13 induzierte Spannurc an eine Widerstandsbrückenschaltunn angeschlossen sein, wobei der zum Ausgleich der Brücke nötige Ausschlag an den abzugleichenden Widerstand durch einen Nullmotor hervorgerufen wird. Dieser Ausschlag wird beispielsweise über ein mechanisches Gestänge auf eine Fernübertragungseinrichtung, z. B. einen Regeltransformator, oder eine induktive oder photoelektrische veränderliche Spannungs- oder Stromquelle übertragen, die entsprechend diesem Ausschlag Signale an die Kontrollwarte sendet.. L 2 is - schematically shown - a Vo '' -htung 14 for determining the height d '"sFlü-; -: provided ukeitsspiegels 15, soft beispiels- \ st \ - consist of a float whose kanr .. Ho The display can be electronically transmitted by means not shown to an appropriate controller, on which the voltage values of the voltage given by electrodes 12 and 13 can be registered 13 induced span HUR. Is converted in the voltmeter 19 into remote readings, which are passed through the line 20 to a measuring or conical control room (not shown) A resistance bridge switch can be connected, whereby the deflection necessary to compensate the bridge is caused by a zero motor on the resistance to be adjusted a remote transmission facility, e.g. B. a regulating transformer, or an inductive or photoelectric variable voltage or current source, which sends signals to the control room according to this deflection.
Die gezeigte Meßeinrichtung wird vor ihrer Inbetriebnahme durch geeignete Mittel justiert oder geeicht. Die Wicklungsdrähte 6 bzw. 7 sind hinter den Elektroden 12 bzw. 13 auf deren vom strömenden Medium abgewandten Seite angeordnet.The measuring device shown is adjusted or adjusted by suitable means before it is put into operation calibrated. The winding wires 6 and 7 are behind the electrodes 12 and 13 on their from the flowing Arranged side facing away from the medium.
In F i g. 3 ist eine der beiden Elektroden stabförmig ausgebildet (16), während die gegenüberliegende Elektrode aus einzelnen Teilelektroden 17 besteht, welche über Widerstände 18 hintereinander geschaltet sind. Je nach der Höhe des Flüssigkeitsspiegels werden daher mehr oder weniger Widerstände in den Meßkre'j eingeschaltet, so daß je nach der Höhe des Flüssigkeitsspiegels 15 ein mehr oder weniger großer Spannungsabfali auftritt. Die zwischen die Teilelektroden 17 eingeschalteten Widerstände 18 sind in ihrer Größe so gewählt, daß sie etwa das lOOfache des Flüssigkeitswiderstandes aufweisen. Die zwischen den Elektroden 16 und 17 induzierte Spannung wird in dieser Ausführungsform über einenIn Fig. 3, one of the two electrodes is rod-shaped (16), while the opposite Electrode consists of individual partial electrodes 17, which are connected one behind the other via resistors 18 are switched. Depending on the height of the liquid level, there are therefore more or less resistances in the Meßkre'j switched, so that depending on the height of the liquid level 15 a more or less large voltage drop occurs. The resistors 18 connected between the partial electrodes 17 are chosen in their size so that they have about 100 times the fluid resistance. the between the electrodes 16 and 17 induced voltage is in this embodiment via a
Spannungsteiler gemessen. Die Spannung an dem Spannungsmeßgerät 19 ist linear von der Strömungsgeschwindigkeit und von der Wasserhöhe abhängig. In Fig. 4 ist ein offener Kanal21 von trapezförmigem Querschnitt gezeigt, in dem auf einer SeiteVoltage divider measured. The voltage on the voltmeter 19 is linear with the flow rate and depends on the water level. In Fig. 4, an open channel 21 is trapezoidal Cross section shown in which on one side
ίο eine stabförmige Elektrode 22 angeordnet ist, und auf der anderen Seite Teilelektroden 23, die ähnlich wie in Fig. 3 über Widerstände 24 hintereinander geschaltet sind, und je nach der Wasserhöhe einen verschieden starken Spannungsabfall im Meßkreisίο a rod-shaped electrode 22 is arranged, and on the other hand, partial electrodes 23, which, similar to FIG. 3, have resistors 24 one behind the other are switched, and depending on the water level, a different voltage drop in the measuring circuit
hervorrufen. Da das Eingießen der Wicklungsdrähte 6 bzw. 7 in den Beton Schwierigkeiten bereiten kann, ist in der Ausführungsform nach der F i g. 4 nur eine Windung 27 mit je einem in Strömungsrichtung verlaufenden Drahtstück 25 bzw. Z6 zur Erzeugung descause. Since the casting of the winding wires 6 or 7 in the concrete can cause difficulties, in the embodiment according to FIG. 4 only one turn 27, each with a piece of wire 25 or Z6 running in the direction of flow for generating the
ao Magnetfeldes vorgesehen. Dadurcn ist es zwar nötig, zur Erzeugung einer gewissen Feldstärke eir.e größere Stromstärke anzuspeisen, und das Feld wild vor allen Dinren in der Nähe der Ränder des Kanals nicht mehr homogen sein, sondern vielmehr etwa in Rich-ao magnetic field provided. It is therefore necessary to generate a certain field strength eir.e larger Current strength to feed, and the field wild in front of all diners near the edges of the canal no be more homogeneous, but rather in direction
tung der Pfeile 28 verlaufen, doch werden diese Nachteile durch die bedeutend einfachere Herstellung aufgewogen.direction of the arrows 28 run, but these disadvantages are due to the significantly simpler manufacture outweighed.
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