DE2247453B2 - Vorrichtung zum Messen von Differenzdrücken in Wasser- und Abwasser-Reinigungsanlagen, bei stauerzeugenden Einrichtungen mit einer Ober- und Unterwasserseite - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen von Differenzdrücken in Wasser- und Abwasierreinigungsanlagen bei stauerzeugenden Einrichtungen mit einer Ober- und Unterwasserseite.

Derartige Vorrichtungen werden vorzugsweise zur automatischen Steuerung von stauerzeugenden Vorlichtungen benutzt Hierzu gehören automatische Rechenanlagen und Siebanlagen. Das Wasser durchströmt die Maschine und die Schmutzstoffe werden von der Maschine aus dem Wasser en; ernt. Die Schmutzstoffe belegen einen Teil der freien Durchströmungsflache, so daß allein durch diese Querschnittsveränderung der Stau hervorgerufen wird. Andererseits ist der Stau aber tuch für die Aufrechterhaltung des Strömungsvorgangs durch die Maschine hindurch notwendig.

Vom Einsatzgebiet her muß eine Vorrichtung zum Messen dieses Staus außerordentlich robust und einfach sein. Die unterschiedlichsten Verschmutzungen im Wasser gehören zu den Normalbedingungen und dürlen keinerlei Betriebsstörungen verursachen. Die Ver- Ichmutzungen bestehen entweder aus groben, vom Wasser mitgeführten Stoffen, wie Fasern, Laub, Sand lisw, oder aus gelösten Stoffen.

In der Wasser- und Abwassertechnik wurden bisher die im folgenden beschriebenen Gattungen von Meß-Vorrichtungen eingesetzt, deren Nachteile hier ebenfalls genannt sind.

Die schwimmergesteuerten Meßvorrichtungen hatten im Ober- und Unterwasser jeweils einen Schwimmerschacht, so daß die mit mechanischen Mit-IeIn verbunden Schwimmer eine Messung der Wasserhöhen im Ober- und Unterwasser bzw. des Staus zulie-Oen. Die schwimmergesteuerte Meßvorrichtung erwies tich bei zunehmender Verschmutzung des Wassers als ungeeignet, weil die Schwimmerbewegungen durch die Schmutzstoffe beeinträchtigt wurden. Siebvorrichtungen vor den Schwimmerschächten könnten keine Abhilfe schaffen, weil diese selbst durch die Treibstoffe verlegt wurden. Außerdem stellten die Schwimmerschächte ein aus hygienischen Gründen nicht zufrieden- stellendes Totwasser dar.

Im detitschen Gebrauchsmuster 1 878 990 wurde ein Differenzdruckmesser beschrieben, welcher an einem Verbindungsstutzen zwischen Ober- und Unterwasser aufgeflanscht war und welcher mit zwei Membranen eeeenüber Ober- und Unterwasser eine Druck- und Meükammer bildet Die Auslenkung der beiden über einen Druckstab miteinander verbundenen Membranen wurde gemessen und der Meßwert elektrisch nach außen geführt Die Membranen unterlagen jeweils der Druckbeanspruchung des Wasserdrucks aus der Ober- und Unterwasserseite gegenüber der Druck- und MeB-kammer Da die Auslenkung der beiden Membranen durch den genannten Druckstab gleich groß war, wurde die mit dem geringeren Druck belastete Membrane zusätzlich auch noch elastisch beansprucht. Da die Membranen auch ständig aggressiven Angriffen ausgesetzt sind und durch das schwankende Druckspiel ständig mechanisch beansprucht wurden, waren diese Meßvorrichtungen für den Dauerbetrieb nicht befnedigend. Ein einfacher Austausch der ganzen Vorrichtung im Falle einer Membranzerstörung war kompliziert Der durch den Austausch entstandene freie Durchfluß zwischen Ober- und Unterwasser mubte zusätzlich abgeschiebert werden.

So haben sich in der letzten Zeit sogenannte pneumatische Druckmeßvorrichtungen eingeführt. Sie arbeiten auf dem Prinzip des Lufteinperlverfahrens. Bei einem unten offenen, in das Wasser eingetauchten und mit Druckluft beaufschlagten Rohr stellt sich bei geeignete Wahl der Druckbeaufschlr.gung in dem Rohr ein Druck von der Größenordnung der Eintauchtiefe ein. Wenn man je ein solches Einperltauchrohr in der Ober- und Unterwasserseite anordnet und mit den Drücken der beiden Rohre die Vorder- und Rückseite einer Membrane in einer Druckkammer beaufschlagt, kann man an der Auslenkung der Membrane den Difierenzdruck messen und abgreifen. Üblicherweise wird der Druck in den beiden Rohren durch zwei getrennte Kleinkompressoren oder mit einem Kleinkompressor und mittels eines Düsensystems erzeugt. Das Düsensystem ist eine sehr empfindliche Schwachstelle der Meßvorrichtung. Bei den extreo kleinen Luftmengen und bei den relativ kleinen Drücken, welche zur Messung benötigt werden, spielen schon die geringsten Änderungen oder Abweichungen in der Justierung eine erhebliche Rolle. Auch die Länge der Pneumatikleitungen ist relativ aufwendig, was sich einerseits auf ihren Preis andererseits auf die Gefahr von Wassertassen oder Vereisungen bezieht.

Erfindungsaufgabe war daher, eine Vorrichtung zum Messen von Differenzdrücken zu schaffen, die besser als die bekannten Vorrichtungen für den speziellen Einsatzfall in Wasser- und Abwasserreinigungsanlagen geeignet ist

Die Erfindungsaufgabe wird ausgehend von der eingangs genannten Vorrichtung, wobei diese als Druckkammer ausgebildet ist, in welcher eine Membran mit einem Weg-Meßwert-Umformer mechanisch gekoppelt und auf der einen Seite vom Wasserdruck in einer bestimmten Tiefe des Oberwassers, auf der anderen Seite über eine am Ende offene Pneumatikleitung vom Wasserdruck in derselben geodätischen Höhe des Unterwassers beaufschlagt ist, wobei in die Pneumatiklei' tung zusätzlich der Druckstutzen einer Luftversorgungsanlage mündet, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckkammer einseitig wenigstens teilweise mit de» Membran verschlossen und die Membran in der vorgegebenen Tiefe unmittelbar dem Druck des Oberwassers ausgesetzt ist

Die Erfindung wird an Hand der Abbildung in Form

eines schematischen Schnitts du'ch die stauerzeugende Einrichtung naher erläutert Das Wasser oder Abwasser bildet beim Durchgang durch eine stauerzeugende Einrichtung 3 in Durchströmungsrichtung 12 ein Oberwasser 1 und ein Unterwasser 2. In beliebiger Höhe. S z. B. PX, ist im Oberwasser I die Vorrichtung zum Messen des Differenzdrucks eingehängt Sie besteht in der Hauptsache aus einer Druckkammer 4, die mti einer Membrane 5 gegenüber dem Oberwasser 1 abgedichtet ist Aus der Druckkammer 4 fährt eine Pneumatiklei· »ο lung 7 um die stauerzeugende Einrichtung 3 herum in das Unterwasset Z Das freie Ende 14 der Pneumatikleitung 7 ist in der gleichen geodätischen Höhe H angeordnet wie die Membrane 5 der Druckkammer 4. Durch eine Pneumatikpumpe 8 wird in der Pneumatikleitung ein Druck aufgebaut, welcher er Eintauchtiefe Pl des freien Endes 14 der Pneumatikleitung 7 im Unterwasser 2 entspricht Dieser Druck im Unterwasser Pl wird über die Pneumatikleitung 7 auch auf das Innere der Druckkammer 4 übertragen, so daß mit der Membrane 5 ein aus dem Differenzdruck sich ergebender Weg-Meßwert abgegriffen werden kann. Hierzu ist ein Weg-Meßwert-Umforrner 6 vorgesehen, welcher durch eine Leitung 13 mit einem Verstärk τ 9, Regler 10 und gegebenenfalls Schreiber 11 verbunden ist. Bei der beschriebenen Anordnung der Membrane 5 und des freien Endes 14 der Pneumatikleitung 7 in einer geodätischen Höhe H ist die Messung des Differenzdrucks unabhängig von dem tatsächlichen Wert der geodätischen Höhe H. Der Differenzdrurk DP stellt sich immer als Differenz der beiden Eintauchtiefen bzw. Drücke Pi und Pl im Ober- und Unterwasser ein. Die Vorrichtung weist verschiedene Vorzüge auf. Zunächst wird die eine Meßgröße hydraulisch, d. h. in ihrer natürlichen Form abgegriffen, während die andere pneumatisch mittelbar herangeführt wird. Die Membrane ist nur mit dem Differenzdruck beaufschlagt und nicht mit einem hiervon abweichenden, eigenen Druck in der Druckkammer, wie er sich z. B. in dem deutschen Gebrauchsmuster 1 878 990 beim Zusammenbau des Geräts außerhalb des Wassers nach den Umgebungsbedingungen eingestellt hatte. Die Zuleitung des Unter- Wfwserdrucks Pi fiber die Pneumatikleitung ist mit dem beschtiebenen Anschluß der Pneumatikpumpe 8 an die Pneumatikleitung 7 besonders einfach. An sich kann die Pneumatikpumpe oder im allgemeinen eine andersartige Luft oder Gasversorgungsanlage an einem beliebigen Ort angeordnet werden, vorzugsweise jedoch oberhalb des Wasserspiegels.

Der Meßwert entsteht jedoch unmittelbar am Ort der zu messenden Größe, so daß heraus im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen weniger Störungen entstehen können.

Üblicherweise waren bisher bei den pneumatischen Differenzdruckmessern die ganzen Einrichtungen mit Ausnahme der beiden offenen Pneumatikleitungen außerhalb angebracht beispielsweise in einem gemeinsamen Schrank und in vielen Fällen gemeinsam für mehrere Einheiten in einer größeren Anlage. Die Einrichtungen bestanden in den Meßumformern, welche nicht an der Meßstelle selbst angebracht werden konntea Die erheblichen Störungen aus dem Verteilungssystem, gerade bei großen Anlagen, haben zur Aufgabenstellung geführt. Die jetzt vorliegende elektrische Übertragung des Meßwertes unmittelbar vom Ort der Meßgröße hin zu einem Schalt- od:r Registrierschrank ist eine besonders für den praktischen Betrieb hoch einzuschätzende Verbesserung.

Besonders vorteilhaft ist durch die unmittelbare Anordnung der Vorrichtung an der Meßstelle selbst, daß hiermit die Betriebsbereitschaft der Vorrichtung überwacht wird. Bei Ausfall der Pumpe kann die vol'e Aussteuerung der Meßgröße als Notsignal verwendet werden, d. h. bei eingeschalteter Vorrichtung existiert ein Signal »Betrieb« und bei unterbrochenem Betrieb existiert ein gegenteiliges Signal. Da die Anordnung das Düsensystem vermeidet, entfallen auch Düsenverstoplungen und die entsprechenden Wartungsarbeiten. Die Justierung entfällt ebenfalls, wodurch die Störanfälligkeit verringert wird. Vor allem wird der Einsatz von Membranpumpen, welche wartungsfrei und billig sind und für hohe Absolutwasserdrücke, z.B. iOm Wassersäule, geeignet sind, ermöglicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Messen von Differenzdrücken in Wasser- und Abwasser-Reinigungsanlagen bei stauörzeugenden Einrichtungen mit einer Ober- und Unterwasserseite, wobei die Vorrichtung als Druckkammer ausgebildet ist, in welcher eine Membran mit einem Weg-Meßwert-Uraformer mechanisch gekoppelt und auf der einen Seite vom Wasserdruck in einer bestimmten Tiefe des Oberwassers, auf der anderen Seite Ober eine am Ende offene Pneumatikleitung vom Wasserdruck in derselben geodätischen Höhe des Unterwassers beaufschlagt ist, wobei in die Pneumatikleitung zusätzlich der Druckstutzen einer Luftversorgungsanlage mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (4) einseitig wenigstens teilweise mit der Membran 5 verschlossen und die Membran in der vorgegebenen Tiefe unmittelbar dem Druck des Oberwassers ausgesetzt ist