DE1919613B2

DE1919613B2 - Vorrichtung zur messung der durchflussmenge eines in einer stroemenden fluessigkeit suspendierten stoffes

Info

Publication number: DE1919613B2
Application number: DE19691919613
Authority: DE
Inventors: Romke van der Prof Dr Jutphaas Veen (Niederlande)
Original assignee: N V Ingenieurbureau voor Systemen en Octrooien Spanstaal, Rotterdam (Nie derlande)
Priority date: 1968-04-24
Filing date: 1969-04-17
Publication date: 1973-06-07
Also published as: BE731902A; JPS4931909B1; DE1919613A1; US3554009A; GB1271717A; NL6805777A; FR2006836A1; DE1919613C3

Description

Nahezu jeder Bagger ^der Anschüttungsauftrag wird auf der Grundlage des geförderten Gutes verrechnet. Gewöhnlich wird vorher der Preis pro m³ oder pro kg Baggergut vereinbart. Für eine derartige Verrechnung ist es wichtig, daß die Baggergutmenge genau gemessen werden kann.

Bei Bagger- oder Anschüttungsarbeiten wird die geförderte Menge Baggergut mittels Peilungen im angeschütteten Gelände, im ausgebaggerten Wasser oder in den Prahmen, die das Baggergut zu der Schüttstelle förderr ermittelt. Das Peilen bringt viel Arbeit mit sich und ist mit großen Meßfehlern verbunden. Da es sich hierbei um menschliche Fehler handelt, können diese nicht mit Hilfe einer entsprechenden Eichung ausgeglichen werden.

Ein Verfahren zum Messen oder Regeln der von einer fließenden Trübe pro Zeiteinheit geförderten Feststoffmenge ist bereits bekannt (deutsche Auslegeschrift 1119 529, deutsche Patentschrift 497154, USA.-Patentschrift 2 776 566), bei dem die Feststoffkonzentration der geförderten Suspension aus dem Druckunterschied in einem Leitungsabschnitt, der den

ίο Suspensionsstrom vertikal nach oben führt, bestimmt und mit der Strömungsgeschwindigkeit der Suspension multipliziert wird. Dieses Meßverfahren ist jedoch mit prinzipiellen Meßfehlern behaftet, da der Druckunterschied an dem Leitungsabschnitt nicht nur vom spezifischen Gewicht abhängt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die die genaue Bestimmung der Durchnußmenge eines in einer strömenden Flüssigkeit suspendierten Stoffes gestattet.

Diese Aufsabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Messung der Durchnußmenge eines in einer strömenden Flüssigkeit suspendierten festen Stoffes, z. B. in Wasser geförderten Baggergutes, die die Förderkonzentration des Feststoffes aus einem Druckunterschied in eir^m eine erste Meßstrecke bildenden Leitungsabschnitt, der den Strom der Suspension im wesentlichen vertikal nach oben führt, bestimmt und den aus dem Druckunterschied bestimmten Wert mit der Strömungsgeschwindigkeit der Suspension multipliziert, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein eine zweite Meßstrecke bildender zweiter Leitungsabschnitt vorgesehen ist. der den Strom der Suspension im wesentlichen vertikal nach unten führt und an dem ebenfalls der Druckunterschied gemessen wird, und daß die Förderkonzentration aus der Summe der an den beiden Meßstrecken gemessenenDruckunterschied bestimmt und das dem Produkt aus Fördergeschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeit entsprechende Signal einem Integrator zugeführt wird.

Die erfihdungsgemäße Vorrichtung gleicht den Meßfehler in dem ersten Leitungsabschnitt durch einen entsprechenden Meßfehler in dem zweiten Leitungsabschnitt aus. Damit kann z. B. auf sehr genaue Art und Weise die geförderte Baggergutmenge gemessen werden und auf die bisherigen aufwendigen Methoden verzichtet werden.

In der folgenden Beschreibung werden an Hand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. In der Zeichnung stellen schematich dar

F i g. 1 und 3 Leitungen für eine Suspension aus Baggergut und Wasser, die mit verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet sind,

F i g. 2 und 4 ein Diagramm der gemessenen Drücke an verschiedenen Meßpunkten der Vorrichtungen nach den F i g. 1 bzw. 3,

F i g. 5 und 6 je ein Schema von zwei verschiedenen besonderen Verfahren zur gleichzeitigen Durchführung von zwei Erdarbeiten und Messung der entsprechenden Fördermengen.

In einer Leitung, durch welche eine Suspension aus Baggergut und Wasser strömt, ist ein Meßabschnitt angeordnet, der die Form eines umgekehrten U mit vertikalen Schenkeln besitzt. Diese Schenkel bilden einen Leitungsabschnitt /, der die Suspension vertikal nach oben, und einen Leitungsabschnitt k, der die Suspension vertikal nach unten führt.

An den dargestellten Meßpunkten 1. 2, 3 und 4 gegenüber dem abwärts fließenden Strom voraus-

. Meßabschniu sind Anschlüsse 13. 14. 15 bzw. 16 zueilen, ausgeglichen. . ,

m Messen der Förderkor.zsntration des Bagger- Die Volumenkonzentration C₁. an Baggergut in aer

utes'Π der Suspension vorgesehen. Die Anschlüsse Suspension ist wie folgt zu berechnen:

und 14 stehen über Leitungen 17 und 18 mit den 5 j ₂ S- - 1,2 S_k = 1 - C_v - C₁. · S„ .

^pniiberliesenden Seiten eines Druckauinehmers 19 ' r-^.-^ht Ηρς Ba^-

^ge Ϊ hmen der Druckdifferenz zwischen dem worin S₁, das bekannte spezifische Gewich d« ^

Zck in'dem Leitungsabschnitt / beim Meßpunkt / gergutes ohne Hohlräume ist das be.spiekweis.

S dem Druck beim Meßpunkt 2 in Verbindung. gleich 2.65 kg dnv' ist. Aus dieser Gleichung tolgt dann

Ebenso stehen die Anschlüsse 15 und 16 über io 1.65 C₁. = (S_; — S* —2) · 0.5 .

Leitungen 20 und 21 mit den gegenüberliegenden _{an Ba2}„_{er2Ut pro d}nv> Suspension

Seiten eines Druckautnehmers 22 zum Aufnehmen . ." ^u — ~

_der Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem ^{De ra}° _

Leitun°sabschnitt A: beim Meßpunkt 3 und dem G_ft = 2.6d C₁. — (o,· . -H ->*-■-■

Druck beim Meßpunkt 4 in Verbindung. 15 Multipliziert man G_b mit der Anzahl Liter geför-

rcrner ist in einem horizontalen Leitungsabschnitt Werter Suspension pro Sekunde, so gibt O_b das ue-

ein an sich bekannter, mit einem inhomogenen wicht an Basaeraut pro Sekunde an: Masneifeld arbeitender Geschwindigkeitsmesser 24 ^r~

Di- Meßwerte der Druckaufnehmer 19 undI 22 *o ; _{F die mit Hüfe} des Geschwindigkeitsmessers 24 _%verd,n mit Hilfe einer Rechenmaschine 2a addiert _ene Geschwindigkeit der Suspension und A

und mit dem Meßwert des Geschwindigkeitsmessers ~: _Durc)-_5trömunesoberfläche des Geschwindigkeits-

24 multipliziert. Dieses Produkt wird über die ge- ^ -

sam* Strömungszeit integriert und von einem Zahler ^^ _Tntec,_{ration von} _o„ über die Strömungszeit

56 rc-iNtriert. ²⁵ erhält man die in dieser Zeit insgesamt gelieferte Oe-

In ^ F ie. 2 sind die Drucke an den Meßpunkten ^"_ησ(. Barerem. Vorzugsweise befinden sich

und die "gemessenen Druckunterschiede: /i_f mit dem _Meßpun_kte fund 3 auf demselben Niveau und

Index '· des Leitungsabschnitts / und Ii_k des Leitungs- .__t ^ ^_1eßbereich ;_n bezus auf die AnschluU-

abschnitts k dargestellt. krümmunaen vollkommen symmetrisch angeordnet

_Fiir /,, und h_t gelten die nachstehenden Glei- 30 _ßd ^^ _{Leitunesinnend}urchmesser von 60 cm ist

chunsen: _{der v},_rtikale Abstand zwischen den Meßpunkten 1

;,. _{= L}. ₍₅. _ _c.. Vi). unö 2 beispielsweise 4 m. Ferner ist das Bestimmen

h_k= L_k(S_k-C_k-Vf). des Mittelwertes der Werte J'' und ^ leichter.

35
Hierin stellen dar: L₁ und L_k die Länge der Leitung falls L₁ = L₁..

pez Se Gewicht der Suspension in den Leitungs- aus den Bezugsziffern ents

scnniuen / und k und C₁ und C_k Strömungswider- 117. 118, 120 und 121 gelangt, wird mit Hüte einer

standskonstanten. Pumpe 126 Wasser als ein Purgiermedium durch vier

Wenn die Leitungsabschnitte; und k identisch sind. im wesentlichen identische enge Purgierleitungen

ist C,-C_k. Bei gleichem Durchmesser der Leitungs- 45 127. 128. 129 und 130. die mit den Anschlüssen 101,

abschnitte /und k gilt V₁^V₁.. 102. 103 bzw. 104 verbunden sind, in den Meß-

. abschnitt gepumpt (s. F i g. 3).

-'' = S,- -^u Cj -V-. Der Druckverlaut in den Purgierleitungen ist in

L, ' ' ' Fig. 4 dargestellt. Falis die Drücke in den Purgier-

fi 50 leitungen über eine Leitungslänge =U„, von der

■ - = S_k — Cr, · V_k-, Pumpe 126 an gemessen werden und die Gesamt-

£* leituneslänge von der Pumpe an bis ~n die An-

/,j /„. Schlüsse 113, 114. 115 und 116 der Meßpunkte 101,

- -f - ' = Sj + S_k. 102,103 bzw. 104 gleich U_n ist, dann ist

^; ^k 55

Bei Addition der Terme -(— und ~ entfallen It₁ = h_jm und /;,, = h_bm · - " .

die Stromungswiderstandsterme.

Der Prozentsatz des Volumens an Baggergut in Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit werden die

der Suspension ist aus dem spezifischen Gewicht der 60 Meßpunkte auf den Purgierleitungen 127 bis

geförderten Suspension, das gleich dem Mittelwert dicht bei den Meßpunkten 101 bis 104 gewählt

von Sj und S_k ist, zu berechnen. Vorzugsweise wird die Strömungsgeschwindigkeit

Zwar hat das Baggergut in dem Leitungsabschnitt / der Suspension V_s statt mit Hilfe eines Geschwindiginfolge seines größeren spezifischen Gewichtes die keitsmessers 24 in dem Leitungsabschnitt 23 mittels Neigung, gegenüber dem aufwärts fließenden Strom 6g zweier Geschwindigkeitsmesser 124_; und 124_ft bezurückzubleiben. Diese Neigung wird jedoch in dem stimmt. Bei einer Geschwindigkeitsmessung in einem Leitungsabschnitt k durch die Neigung des Bagger- horizontalen Leitungsabschnitt 23 der F i g. 1 könsutes, infolge des größeren spezifischen Gewichtes nen Meßfehler dadurch entstehen, daß sich Bagger-

gut unten in diesen Leitungsabschnitten absetzt, wodurch der Strömungsquerschnitt vermindert und eine andere als die wahre Strömungsgeschwindigkeit gemessen wird. Die Absetzung von Baggergut ist in einem vertikalen Leitungsabschnitt ausgeschlossen. Wohl tritt dabei das Problem auf, daß in einem aufwärts fließenden Strom die Wassergeschwindigkeit größer ist als in einem abwärts fließenden Strom, weil das Baggergut im ersten Fall gegenüber dem Wasser zurückbleibt und im zweiten Fall gegenüber dem Wasser voreilt. Die sich gegebenenfalls daraus ergebenden Meßfehler beim Aufnehmen von V₁ und V_k werden jedoch beim Mitteln von V₁ und V_k ausgeglichen.

Die vor unbefugten Zugang zu schützenden Teile der Meßvorrichtung wie die Rechenmaschine und das Zählwerk müssen durch einen Wächter, der dem Werkmeister und dem Auftraggeber zuverlässig erscheint, gesichert werden. Vorzugsweise werden diese Teile in einem oder mehreren abzuschließenden Räumen untergebracht, welche Räume von jedem der beiden versiegelt werden. Vorzugsweise sind für jeden abzuschließenden Raum zwei verschiedene Schlösser vorgesehen, von denen das eine Schloß nur von dem Auftraggeber und das andere Schloß nur von dem Werkmeister geöffnet werden kann, so daß nur der Auftraggeber und der Werkmeister zusammen zu den zu schützenden Teilen gelangen können. Vorzugsweise sind die Zählwerke hinicr cificf durchsichtigen Scheibe angeordnet. Ferner können die Meßwerte außer einer in einem abgeschlossenen Raum aufgestellten Rechenmaschine bzw. Zählwerk auch einem anderen, beispielsweise gut zugänglichen Anzeiger oder einem Regelorgan der Baggervorrichtung zugeführt werden.

In F i g. 5 und 6 ist der Fall dargestellt, daß von einem Werkmeister gleichzeitig Erdarbeiten an zwei Arbeitsstellen 40 und 41 für zwei verschiedene Auftraggeber durchgeführt werden.

Bei diesem Verfahren wird der von einem Saugbagger 44 aufgesaugte Boden für die Anschüttungsarbeitsstellen 40 und 41 von der Baggerstelle 42 her mittels Klappenrahmen 43 zu einer Sauggrube 45 gefördert, in die Sauggrube geschüttet, mit Hilfe eines Saugbaggers 46 aus der Sauggrube aufgesaugt und S durch eine gemeinsame Leitung 47 zu einer Abzweigung 48 gefördert. Nach F i g. 5 führen von der Abzweigung 48 her zwei Zweige 49 und 51, in denen vertikal angeordnete U-Krümmungen 50 bzw. 52 mit der vorstehend beschriebenen Meßvorrichtung und

ίο eventuell Ventile 53 bzw. 54 angeordnet sind, zu den Aiischüttungsarbeitsstellen 40 bzw. 41.

Die gelieferten Baggergutmengen werden aus den bei den U-Krümmungen 50 und 52 gewonnenen Meßwerten für die beiden Anschüttungsarbeitsstellen genau ermittelt. Vorteilhaft ist dabei, daß das Baggergut aus einer gemeinsamen Sauggrube 45 statt aus Prahmen, die den Boden von der Baggerstelle 42 her zu einem Spüler fördern, aufgesaugt wird. Beim Saugen von Baggergut aus Prahmen ist der Saugprozeß nicht so kontinuierlich und nicht so wirtschaftlich durchzuführen wie beim Aufsaugen von Baggergut aus einer Sauggrube.

In Fig.6 ist an Stelle von zwei Krümmungen in den Zweigen eine U-Krümmung in der gemeinsamen

»5 Leitung 147 angeordnet. An dieser U-Krümmung ist im wesentlichen eine Meßvorrichtung nach F i g. 1 angeordnet, die jedoch mit zwei Zählwerken 56 a und 566 vorgesehen ist, an die die Rechenmaschine 125 über einen Schalter 57 Wahlweise anschließbar

2« ist. Der Schalter 47 wird mittels eines pneumatischen Widders 58 betätigt, der über ein Steuerorgan 59 unter Einfluß derselben Luftquelle 60 steht wie die Widder 61 und 62. Diese Widder werden derart von dem Steuerorgan 59 umgeschaltet, daß jeweils das eine Ventil 153 geschlossen und das andere Ventil 154 geöffnet ist oder umgekehrt, wobei das Zählwerk 56 a bzw. das Zählwerk 566 an dem Ausgang der Rechenmaschine angeschlossen ist. Auf diese Weise registriert das Zählwerk 56 a das zu der Erdarbeitsstelle 141 und das Zählwerk 56 ft das zu der Erdarbeitsstelle 140 geförderte Baggergut.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung der üurchflußmenge eines in einer strömenden Flüssigkeit suspendierten festen Stoffes. z.B. in Wasser geförderten Baggergutes, die die Förderkonzentration des Feststoffes aus einem Druckunterschied in einem eine erste Meßstrecke bildenden Leitungsabschnitt, der den Strom der Suspension im wesentlichen vertikal nach oben führt, bestimmt und den aus dem Druckunterschied bestimmten Wert mit der Strömungsgeschwind^:.gkt it der Suspension multipliziert, dadurch gekennzeichnet, daß eio eine zweite Meßstrecke bildender zweiter Leitungsabschnitt (A') vorgesehen ist, der den Strom der Suspension im wesentlichen vertiV;tl nach und führt und an dem ebenfalls der Druckunterschied gemessen wird, und daß die Förderkonzentration aus der Summe der an den beiden Meßstrecken gemessenen Druckunterschiede bestimmt und das dem Produkt aus Fördergeschwindigkeit und Strönuingsgeschwindigkeit entsprechende Signal einem 'ntegrator zugeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Leitungsabschnitt (/ und k) gleich hoch sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß .ine Q eile (60) eines Purgiermediums — vorzugsweise Wasser — über Purgierleitungen (127 bis 130) an ei ; Anschlüsse (113 bis 116) des ersten und des zweiten Leitungsabschnitts (/ und k) angeschlossen ist und daß Mittel (119. 122) zum Messen der Druckunterschiede in diesen Purgierleitungen (127 bis 130) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Meßpunkt (101, 102, 103 und 104). an dem der Druck gemessen werden soll, eine Purgierleitung (127. 128. 129 bzw. 130) mündet und daß ein Druckaufnehmer oder ein Differenzdruckaufnehmer (119, 122) an diese Purgierleitung (127, 128, 129 bzw. 130) in der Nähe ihrer Mündung angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit der Suspension in jeder der beiden Leitungsabschnitte je ein Geschwindigkeitsmesser (124/, 124 A:) angeordnet ist.