DE19806316A1

DE19806316A1 - Sensor zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Abwässern in Abwasserkanälen

Info

Publication number: DE19806316A1
Application number: DE1998106316
Authority: DE
Inventors: Joerg Dr Ing Himmel; Axel Dipl Ing Helmerth
Original assignee: Ish Himmel & Partner GmbH
Current assignee: Ish Himmel & Partner GmbH
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1998-02-06
Publication date: 1999-08-12

Description

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Messung der Strö mungsgeschwindigkeit von Abwässern in öffentlichen Abwasser kanälen.

Stand der Technik

Die Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Abwässern in öffentlichen Abwasserkanälen und/oder Rohrleitungen erfolgt heute mit Hilfe von induktiven Durchflußmeßgeräten, Venturi rinnen in Verbindung mit Ultraschallmeßsystemen zur Höhen messung oder Sohlensensoren auf Basis von Ultraschall.

Kritik am Stand der Technik

Eine Abflußmengenmessung wird nur in Einzelfällen in verteilten Abwassersystemen durchgeführt. In aller Regel sind in den Abwassernetzen in großen Städten an zentralen Punkten Meßgeräte fest eingebaut. Diese können z. B. induk tiv oder nach dem Venturiprinzip arbeiten. Zur Beurteilung des Ablaufverhaltens ist jedoch eine mobile Meßeinrichtung, die für einen vorgegebenen Zeitraum an einer beliebigen Stelle des Kanalnetzes eingesetzt werden kann, erforder lich. Die Meßeinrichtung muß so preiswert sein, daß es wirtschaftlich vertretbar ist, an vielen verschiedenen Stellen gleichzeitig Messungen durchzuführen, um die Eigen schaften des Kanalnetzes in Abhängigkeit der verschiedenen Ablaufzustände bewerten zu können. Stationäre Meßeinrichtun gen verursachen große Einrichtungs- und Baukosten. Die bekannten mobilen Meßeinrichtungen arbeiten nach dem Ultra schallprinzip. Ein kombinierter Ultraschallsensor für den Höhenstand des Abwassers und die Strömungsgeschwindigkeit wird auf der Sohle des Rohres oder Kanals befestigt. Diese Sensoren sind so groß, daß sie nur für größere Kanal- und/oder Rohrquerschnitte geeignet sind. Die Befestigung auf der Sohle ist aufwendig. Der Bediener muß dazu den Sensor im Abwasserstrom am Boden befestigen. Der Sensor und seine elektrische Verbindung mit der Datenerfassungseinheit stellen eine Barriere für die über die Sohle abfließenden Schlämme und Dickstoffe dar. Bei größeren Abflußvolumina besteht grundsätzlich immer die Gefahr, daß der Sensor durch mitgeschleppte Gegenstände mit- bzw. abgerissen und/oder zerstört wird. Diese Art von Sensoren läßt sich nicht miniaturisieren. Die Messung ist nur in großen Kanal querschnitten möglich.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Messung der Strömungsgeschwindigkeiten bzw. der damit verbundenen Abwas servolumina gleichzeitig an verschiedenen Punkten im Entsorgungsnetz preiswert zu ermöglichen. Die Installation in den Bewirtschaftungsschächten soll möglichst einfach sein. Beschädigungen an der Sensorik sollen kostengünstig ohne Kalibration beim Hersteller vom Bediener repariert werden können.

Lösung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Anwendung der Ansprüche 1 bis 14 gelöst.

Vorteile

Der erfindungsgemäße Aufbau des Sensors zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Abwässern in Abwasserkanälen ermöglicht eine preiswerte Bestimmung des Abflußverhaltens verteilter Abwasserkanalsysteme. Sein mechanischer Aufbau ermöglicht eine Messung von Höhenstand und Strömungsge schwindigkeit, ohne daß die Kanal und/oder Rohrsole in ihren Transporteigenschaften eingeschränkt wird. Im Abwas ser befindet sich nur der Störkörper mit den Druckleitun gen. Der Bediener kann ohne großen Aufwand und ohne Sensor befestigung auf der Rohrsole das Meßsystem in den Schacht einbringen. Die Haltemechanik ist so aufgebaut, daß der Sensor, die Druckleitungen und der Datalogger mit Hilfe einer einfachen Spreizbefestigung im Bewirtschaftungs schacht befestigt wird. Es befinden sich keine elektrischen oder elektrisch betriebenen Komponenten im Abwasser. Der Störkörper, an dem die Druckänderung durch das strömende Abwasser hervorgerufen wird, ist ein auswechselbares Stan dardteil. Gemessen werden Ablaufereignisse, die den Kanal mehr als 50% auslasten. Die Abwässer sind bei diesen Ereig nissen weniger verschmutzt, so daß die Meßeinrichtung nicht so stark beeinträchtigt wird.

Beschreibung

Bild 1 und Bild 2 zeigen eine erfindungsgemäße Ausführung des Sensors. Der Bewirtschaftungsschacht (8) dient zur Reinigung und Überwachung des Abwasserrohres (9). Das Abwasserrohr tritt auf der einen Seite in den Schacht ein und auf der anderen Seite wieder aus. Der Schacht wird in Richtung (7) vom Abwässer durchströmt. Die Schachtsohle wird üblicherweise wie eine Hälfte eines in Längsrichtung geteilten Rohres ausgebildet. Das Meßsystem wird aus dem Datalogger (2), dem Differenzdrucksensor (11), der Ver rohrung für die Drücke zur Messung des Höhenstandes (6) und der Strömungsgeschwindigkeit (4) sowie der gemeinsamen Zuführung als Doppelrohr (3) sowie dem Störkörper (10) gebildet. Die Messeinrichtung wird mit Hilfe der Spreizbe festigung (1) in den Schacht geklemmt.

Der Störkörper befindet sich idealerweise in der Mitte des Rohrquerschnittes des Abwasserrohres und ist parallel zum Längsvektor des Rohres ausgerichtet. Der Störkörper sollte mindestens mit dem einfachen Rohrquerschnitt in das Rohr ragen. Da sich die Auslastungsmessung auf die Grenzbela stung des Kanalsegmentes bezieht, kann der hochverschmutzte Trockenwetterabfluß ungehindert unter dem Sensor vorbeiflie ßen. Der Störkörper bleibt unverschmutzt. Der Sensor kann, je nach Bedarf, auch tiefer oder höher montiert werden. Seine Position muß bei der Berechnung der Abflußvolumina berücksichtigt werden. Jeder Position des Sensors ent spricht eine vom Höhenstand des Abwassers abhängige Volumen stromkurve. Sobald der Störkörper, der erfindungsgemäß z. B. eine Kegel oder Paraboloidform aufweist, in das Abwasser eingetaucht ist, ergibt sich ein von der Strömungsgeschwin digkeit abhängiges Drucksignal. Mit Hilfe des Meßröhrchens für das Höhenstandsdrucksignal (6) wird zum Einen die Füll standsabhängigkeit des Drucksignals des Störkörpers kompen siert und zum Anderen der tatsächliche Höhenstand gemessen. Der Höhenstand wird benötigt, um den mit Abwasser gefüllten Rohrquerschnitt zu berechnen. Mit Hilfe des Signals für die Strömungsgeschwindigkeit und der Fläche des mit Abwas ser gefüllten Rohrquerschnittes wird von der Auswerteein heit mit integriertem Datalogger (2) der Volumenstrom des Abwassers berechnet. Zur Verbesserung der Reproduzierbar keit ist es empfehlenswert, die Abwassertemperatur zu messen und den Meßwert entsprechend zu korrigieren.

Claims

1. Sensor zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit von Abwässern in Abwasserkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Störkörpers im Medium ein von der Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers abhängi ges Drucksignal erzeugt wird, dessen Füllstandsab hängigkeit durch ein zweites Drucksignal, welches nur von der Höhe der Wassersäule der strömenden Flüssigkeit abhängt, kompensiert wird und oder das Höhenstandsdrucksignal gleichzeitig zur Berechnung des wirksamen Ablaufquerschnittes bei bekannter Rohr- und/oder Kanalgeometrie verwendet wird.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper im Abstand eines Teilers des Durch messers über der Sohlenlinie des Rohres oder Kana les angebracht- wird, so daß zu beiden Seiten der gleiche Abstand zur Rohrwandung entsteht und der Sohlenabfluß von Dickstoffen oder Feststoffen ungehindert erfolgen kann.

3. Sensor nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die geometrische Form des Störkörpers durch zwei ineinanderliegende Kegel mit der glei chen Mittel senkrechten gebildet wird und das Druck rohr in eine Bohrung durch den Störkörper zentrisch zur Mittelsenkrechten geschoben wird.

4. Sensor nach Anspruch 1, 2 und/oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß Höhenstands- und/oder Durchflußsi gnal einem Differenzdrucksensor zugeführt werden und das elektrische Signal eine Funktion der Strö mungsgeschwindigkeit ist.

5. Sensor nach Anspruch 1, 2, 3 und/oder 4, dadurch ge kennzeichnet, daß Höhenstands- und Durchflußdrucksi gnal je einem Absolutdrucksensor zugeführt und die Ausgangssignale elektronisch und/oder mathematisch verknüpft werden.

6. Sensor nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und/oder 5 , da durch gekennzeichnet, daß der Kegel des Störkörpers sich in Richtung des Strömungsabtriebs öffnet, ein Unterdruck entsteht und/oder der Störkörper durch die strömungsgünstige Form sich nicht mit Schweb stoffen zusetzen kann.

7. Sensor nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 und/oder 6, da durch gekennzeichnet, daß der Störkörper die Form eines Paraboloiden hat, wobei die Störkörper durch rotierende Prabeln um die Y-Achse und/oder um die X-Achse beschrieben werden können.

8. Sensor nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper einfach auswechselbar ist.

9. Sensor nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfluß der Me dientemperatur durch gleichzeitige Messung der Tem peratur und entsprechende Korrektur des Signales für die Strömungsgeschwindigkeit beseitigt wird.

10. Sensor nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und/o der 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor und/oder Störkörper mit Hilfe von Spreizbefestigun gen in den Bewirtschaftungsschacht geklemmt wird.

11. Sensor nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und/oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte mechanik mit einem Ausrichtehilfsmittel ausgerüstet ist, das den lagerichtigen Einbau und/oder die lage richtige Ausrichtung vereinfacht.

12. Sensor nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 und/oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensor signale mit einem Datalogger erfaßt und gespeichert werden.

13. Sensor nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 und/oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Da talogger unabhängig vom öffentlichen Stromversor gungsnetz arbeitet.

14. Sensor nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und/oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitsysnchron gemessenen Daten mehrerer Datalogger in einem PC als Gangliniendiagramme grafisch gegen übergestellt werden können.