DE2531592A1 - Durchflussmessanordnung - Google Patents

Durchflussmessanordnung

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DE2531592A1
DE2531592A1 DE19752531592 DE2531592A DE2531592A1 DE 2531592 A1 DE2531592 A1 DE 2531592A1 DE 19752531592 DE19752531592 DE 19752531592 DE 2531592 A DE2531592 A DE 2531592A DE 2531592 A1 DE2531592 A1 DE 2531592A1
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Allen Craven Bradham
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Badger Meter Inc
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    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/002Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow wherein the flow is in an open channel
    • GPHYSICS
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    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/40Details of construction of the flow constriction devices
    • G01F1/44Venturi tubes

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Description

OR 'SI· DIPL-INS M. 8C. . Oi^.-l·«». DR. DIPL.-PHVI. HÖGER - STELLRECHT - GRIE3SBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE /N STUTTGART
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14.JuIi 1975
BADGER METER INC. 4545 West Brown Deer Road Milwaukee, Wisconsin 53 223, USA
Durchflussmessanordnung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Durchflussmessanordnung, insbesondere für offene Fliessrinnen, in Kanalschachten, Abwasserleitungen mit einem Reservoir und dergleichen, zur Bestimmung des Flüssigkeitsdurchflusses durch eine Leitung.
Ein wesentliches Anwendungsgebiet findet vorliegende Erfindung bei der Messung und Bestimmung des Volumendurchflusses von
Flüssigkeiten in und aus Leitungen, hauptsächlich bei Kanal-
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schachten von Abwässersystemen.
Es ist häufig erwünscht oder erforderlich, dass der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem offenen Kanal oder im Raum eines Reservoirs oder Tanks gemessen wird, wenn die Flüssigkeit in oder aus einer begrenzten Leitung strömt. Als erstes Beispiel, für welches die im nachfolgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung geeignet sind, sei die Messung des Flüssigkeitsflusses in Abwasserleitungen genannt, zu denen der Zugang durch Kanalschächte oder sogenannte Mannlöcher möglich ist. Der Bedarf für solche Messeinrichtungen und Messverfahren im Bereich der Abwässersysterne hat sich seit kurzem beträchtlich verstärkt, da der Überwachung von Verschmutzungen erhöhte Aufmerksamkeit zukommt. In diesem Zusammenhang müssen bestimmte Vorschriften und Anordnungen eingehalten werden, so dass häufig die Messung des Abwasserflusses von Fabriken und dergleichen erforderlich ist, die mit dem Abwassersystem von grösseren Anlagen, beispielsweise mit städtischen Abwassersystemen verbunden sind.
Die Messung der veränderlichen Flussraten der Flüssigkeiten durch offene Kanäle und in Leitungen, die durch die strömende Flüssigkeit nicht gefüllt sind, wie dies bei typischen Abwasserleitungen der Fall ist, erfordert die Erfassung der Tiefe der fliessenden Flüssigkeit. Wird diese Tiefe oder Standhöhe der Flüssigkeit in normalen Flusskanälen bei normalen Fliessgeschwindigkeiten gemessen, dann sind sehr genaue Standhöhenmessungen erforderlich, wobei bei manchen Anordnungen und Systemen auch noch Geschwindigkeitsmessungen notwendig sind.
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Indem man im Fliessbereich der Flüssigkeit eine Barriere bekannter Konfiguration, beispielsweise ein Wehr oder ein Flutgerinne errichtet, lässt sich oberhalb dieser Barriere eine langsamere oder ruhige Flusszone mit grösserer Tiefe bilden. Durch Standhöhenmessungen in dieser ruhigen Zone können Angaben über die Volumenrate des Flusses mit beträchtlicher Genauigkeit vorgenommen werden, entsprechend den bekannten Grundsätzen des hydraulischen Flusses.
Es sind schon verschiedene Messysteme und Messeinrxchtungen bekannt geworden, die entsprechend diesen allgemeinen Grundsätzen arbeiten und die in eine Leitung, beispielsweise in eine Abwasserleitung eingesetzt werden, um den Flüssigkeitsfluss durch diese Leitung zu bestimmen. Genannt seien an dieser Stelle das US-Patent 2 283 906, welches den Durchfluss durch eine volle Leitung erforderlich macht, desgleichen das US-Patent 3 633 417, die US-Patente 2 028 273 und 3 427 878, die innerhalb eines Kanales offene Wehre und Schwemmen verwenden; schliesslich noch die US-Patente 3 301 O5O und 3 727 459, die ebenfalls auf einer Messung der Flusstiefe innerhalb des Querschnitts einer Leitung beruhen. Zur Anwendung bei offenen Kanälen oder Leitungen sind auch tragbare Dämme bekannt, die begrenzte Durchflussöffnungen aufweisen, wie beispielsweise dem US-Patent 2 928 251 entnommen werden kann.
Die bisher bekannten Anordnungen und Systeme, die sich einen begrenzten Durchfluss und die Erfassung der Tiefe einer ruhigen Wasserzone bei vorhandenen Leitungen und Kanälen zunutze machen, sind auf die Verwendung bei relativ niedrigen Flussraten und Geschwindigkeiten bestimmt, da ein ruhiger Fluss
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nicht bei hydraulischen Standhöhen und damit Drücken erhalten werden kann, die grosser sind als die Tiefe der Leitung oder des Kanals. Daher waren Messungen mit hohen Volumenraten nicht verfügbar oder es waren Messungen bei Schnellflussbedingungen erforderlich, die normalerweise Geschwindigkeitsmessungen zusätzlich zu den Höhenstandsmessungen umfassten, um hier zu genauen Volumenflussbestiiranungen zu gelangen.
Die Messung des Durchflusses in Abwasserleitungen erfordert eine Anzahl besonderer Wirkungsparameter, die sich bei der Messung anderer Flüssigkeiten nicht ergeben. In diesem Zusammenhang seien insbesondere genannt die Notwendigkeit, mit Abwässern fertig zu werden, die Feststoffmaterialien in verschiedener Form und Abmessungen mit sich führen, ohne dass es zu einer Blockierung oder zu einer Anhäufung von Abfällen kommt. Daher muss die Verwendung von sich bewegenden Messelementen im Strom des fliessenden Mediums vermieden werden. Darüber hinaus muss eine solche Messanordnung selbstreinigend sein, damit die Anhäufung von Sand oder Gesteinen und dergleichen vermieden werden kann. Schliesslich ist es erforderlich dass solche Messanordnungen bevorzugt sehr einfach und preiswert hergestellt und in bestehenden Aufbauten installiert werden können; dennoch müssen solche Messanordnungen betriebssicher sein und eine genaue Angabe der vorliegenden Flussverhältnisse bieten können, bevorzugt in einer solchen Weise, dass eine Fernablesung möglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,eine bei offenen Kanälen einsetzbare Durchflussmessanordnung zu schaffen, die die Nachteile bekannter Anordnungen vermeidet und präzise
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Messergebnisse mit einer kostensparenden Herstellung und einem einfachen Aufbau verbindet.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der eingangs genannten Durchflussmessanordnung und besteht erfindungsgemäss darin, dass ein eine Venturi-Verengung bildender Abschnitt mit Bodenwand und Seitenwänden vorgesehen ist, dass sich an das eine Ende des Verengungsabschnitts ein Schachtabschnitt anschliesst, bestehend aus Seitenwänden und Endwänden, die einen abgeschlossenen, mit der Verengung in Flussverbin-
sich dung stehenden Schacht bilden, dass/im unteren Bereich der Schachtwände zum Flüssigkeitsdurchfluss mit einer angeschlossenen Leitung eine öffnung befindet, dass die Seitenwände und Endwände der Verengung und des Schachtes sich über den Oberteil der Öffnung erstrecken und eine Höhe aufweisen, die wesentlich grosser als die öffnung ist, derart, dass die Wände jeden Flüssigkeitsfluss durch die Messeinrichtung zu oder von
der angeschlossenen Leitung verhindern und den Flüssigkeitsausschließlich
fluss/durch diese Öffnung und durch den Endbereich leiten, der sich gegenüberliegend zum Schachtbereich an die Verengung anschliesst.
Die Erfindung ist besonders geeignet zur Verwendung bei der Messung von Flüssigkeiten, die in offenen Rinnen oder Leitungen fHessen; gedacht ist hierbei insbesondere an den Einsatz der Messanordnungen bei Abwässersystemen, wo die Messung durch ein Mannloch oder einen Kanalschacht erfolgen kann. Der Erfindung gelingt die Schaffung eines Bereichs mit ruhigen Flussbedingungen mit wesentlich grösserer möglicher Tiefe, als dies bei den bisherigen Messanordnungen erzielt werden konnte.
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Die erfindungsgemässe Durchflussmessanordnung erzielt eine hohe Auflösung und Genauigkeit bei der Erfassung von Flüssigkeitsdurchflussmengen, indem die hydraulische Standhöhe (hydraulic head) über dem vollen Bereich an Durchflussraten durch eine Leitung abgetastet und bestimmt wird. Die erfindungsgemässe Durchflussmessanordnung lässt sich leicht in vorhandenen Mannlöchern ohne wesentliche Modifikationen einsetzen.
Besonders vorteilhaft ist bei vorliegender Erfindung, dass der Hauptbestandteil der Messanordnung einen einstückigen und in einfacher Weise verbindbaren oder einschiebbaren Aufbau umfasst.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die vorliegende Durchflussmessanordnung eine Venturi-Verengung, die aus einer Bodenwand und Seitenwänden gebildet ist, sowie einen Schachtabschnitt, der sich von dem einen Ende des durch den Venturi-Teil gekennzeichneten Verengungsabschnitt anschliesst und ebenfalls aus Boden, Seiten- und Endwänden besteht. Dieser Schachtabschnitt bildet einen geschlossenen Schacht, der mit dem einen Ende des die Verengung aufweisenden Abschnittes in offener Verbindung steht. Durch den unteren Bereich der Schachtwände erstreckt sich dann noch eine Zugangsöffnung, die in abgeschlossener und abgedichteter Verbindung mit einer Leitung steht, mit welcher die gesamte Messeinrichtung verbunden wird. Die Breite des Venturi-Teils ist dabei wesentlich geringer als die Breite dieser Öffnung. Beim Betrieb bildet sich auf der Einlasseite des Verengungsabschnittes ein Becken, in welchem eine ruhige Flussbedingung vorherrscht (tranquil flow pool); dieses Becken weist eine grössere Wassertiefe auf als der normal schnellfliessende Fluss in der mit dem System verbundenen
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Leitung. Dabei ist die Höhe der Seiten- und Endwände sowohl des Verengungsabschnittes als auch des Schachtes von einer Höhe, die wesentlich grosser ist als die Höhe der Zugangsöffnung; die Wände von Schacht und Verengungsabschnitt erstrecken sich über die Öffnung im unteren Teil des Schachtes hinaus. Auf diese Weise wird jeder Flüssigkeitszufluss, der nicht durch diese Öffnung zum entgegengesetzten Ende der Venturi-Verengung gelangt, unterbunden, und zwar bis zu einer Flüssigkeitsstandhöhe im Bereich des ruhigen Flusses, die wesentlich über der Schachtöffnung liegt. Im übrigen kann die erfindungsgemässe Durchflussmessanordnung so angeordnet werden, dass die Verbindung mit einer Leitung, die an die Öffnung des Schachtes angeschlossen wird der Einführung von Flüssigkeit in die Messanordnung oder aus dieser heraus dient, je nach den vorhandenen Anwendungsmöglichkeiten.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt. Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen vorliegender Erfindung anhand der Zeichnungen im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 in schaubildlicher Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, wobei Teile zur besseren Darstellung weggebrochen sind; es handelt sich um den unteren Teil eines Kanalschachtes, in welchem die erfindungsgemässe Messanordnung zur Bestimmung der Durchflussmenge in die Auslassleitung angeordnet ist;
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Fig. 2 in ebenfalls schaubildlicher Darstellung die
Messanordnung der Fig. 1 in grösserer Darstellung, wobei eine die stromaufwärtige Standhöhe abtastende Sensor/Transmitteranordnung vorgesehen ist,
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Darstellung der Fig. 2 bei weggenommener Transmitteranordnung,
Fig. 4 zeigt einen vertikalen Querschnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 3,
Fig. 5 zeigt ebenfalls einen vertikalen Schnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 3 und
Fig. 6 zeigt eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung mit einer unterschiedlichen Montagemöglichkeit der Durchflussmessanordnung.
Den Zeichnungen und insbesondere der Fig. 1 lässt sich der untere Teil eines Kanalschachtes oder Mannlochs entnehmen, bestehend aus einer zylindrischen Seitenwand 10 und einem Boden 12, an dem eine Mehrzahl von Einlassleitungen, nämlich Leitungen 14, 16 und 18 und eine Abflussleitung 20 befestigt sind. Die Abflussleitung der meisten Kanalschächte befindet sich am Boden des Kanalschachtes, wobei entweder der untere Umfang der Abflussleitung coplanar zur Bodenfläche 12 verläuft, also auf dieser aufliegt, oder axial auf eine halbkreisförmige Rinne im Boden ausgerichtet ist, so dass eine mittlere Durchmesserebene des Abflussrohrs annähernd auf der Höhe der Bodenfläche verläuft, wie dies die Auslassöffnung 120 am Ende der
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Rinne 121 in Fig. 6 zeigt. Es ist offensichtlich, dass die vertikale Stelle der Auslassleitung mit Bezug auf den Boden des Kanalschachtes bei den hier dargestellten Heßsystemen zur Durchflussmessung nicht kritisch ist. Andererseits bestimmt selbstverständlich die relative Vertikalposition der Auslassleitung, ob über dem Boden des Kanalschachtes eine Resthöhe an Flüssigkeit zurückbehalten wird, wenn kein Ausfluss mehr stattfindet, auch wird die Tiefe dieser restlichen Flüssigkeit durch die Vertikalposition der Auslassleitung festgelegt.
Dem freiliegenden Einlassende der Auslassleitung 20 ist eine Messanordnung 22 zugeordnet. Die Verbindung zwischen der Messanordnung 22 und der Auslassleitung 20 ist eine abgeschlossene bzw. abgedichtete Verbindung und kann, um Dichtigkeit zu erzielen, ausgegossen oder mit Zement untergossen sein. Die Fig. 2 bis 5 zeigen die Messanordnung 22, die aus einer Messeinrichtung 24 für Rinnen, Kanäle und sonstige ähnliche Systeme ausgebildet ist und auf welcher ein Transmitter oder Umsetzer 26 montiert ist, der auf eine Höhenanzeige reagiert. Die Messeinrichtung 24 besteht aus einem einstückigen Guss- oder Formkörper beispielsweise aus mit Glasfasern verstärktem Polyesterharz und verfügt über eine innere Wandoberfläche von solcher Konfiguration, dass ein tiefer Venturi-Kanalbereich definiert ist, der im allgemeinen einer "Parshall"-Rinne (Parshall flume) entspricht.
Die Messeinrichtung 24 umfasst einen verengten Abschnitt 30 (throat section), der in seinem Querschnitt allgemein rechteckförmig ausgebildet ist, wie dies am besten der Darstellung der Fig. 5 entnommen werden kann. Dieser verengte Abschnitt
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besteht aus einer horizontalen Bodenwand 32 und parallelen vertikalen Seitenwänden 34 und 36. Ausgehend von den entgegengesetzten Endbereichen des verengten Abschnitts erstrecken sich weitere Abschnitte 40 und 42, die, wie dargestellt, auf den verengten Abschnitt ausgerichtet sind. Der Endabschnitt bildet einen offenendigen Übergangsabschnitt und besteht aus sich nach aussen öffnenden vertikalen Seitenwänden 44 und 46, die sich von den Seitenwänden 34 und 36 des verengten Abschnitts aus erstrecken und aus einer gebogenen oder gekrümmten Bodenwand 48. Die Bodenwand 48 ist mit den beiden Seitenwänden 44 und 46 verbunden; ihr unterer Abschnitt erstreckt sich nach aussen und, wie Fig. 4 am besten entnommen werden kann, nach unten noch unterhalb der Bodenwand 32 des verengten Abschnitts. Das abgewandte, freie Ende der Bodenv/and 48 ist im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet und weist einen Durchmesser auf, der dem inneren Durchmesser einer Leitung entspricht, mit welcher die Messanordnung zur Verwendung verbunden wird, so dass, wie dies in Fig. 6 vorgenommen ist, die Verbindung und Einführung bei einer Anordnung innerhalb einer Rinne erleichtert wird.
Der weiter vorn schon erwähnte Teilbereich 42 besteht aus einem Übergangsbereich 50 und einem Endabschlussbereich 52. Der Übergangsbereich 50 weist ebenfalls nach aussen sich öffnende oder erweiternde vertikale Seitenwände 54 und 56 und eine gekrümmte oder gebogene Bodenwand 58 auf, die sich von dem jeweiligen Ende des verengten Abschnitts in der gleichen Weise wie beim Endabschnitt 40 erstreckt, allerdings in gegebenenfalls zum Teil unterschiedlichen Winkeln, wie dies ebenfalls am besten den Fig. 2 und 4 entnommen werden kann. Der Endab-
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Schlussbereich 52 umfasst eine bogenförmige vertikale Endwand 60, die sich von den Seitenwänden 54 und 56 ausgehend erstreckt und eine horizontale bogenförmige Bodenwand 62, die in die Bodenwand 58 und die vertikale Endwand 60 übergeht. Der Endbereich 52 weist an seinem unteren Teil eine Öffnung 66 auf, die axial auf die vertikale Mittelebene des verengten Bereichs 30 ausgerichtet ist. Ein Verbindungs- oder Montageflansch 70 ist dabei weiterhin vorgesehen und geht um die Öffnung 6 6 in die bogenförmige Bodenwand 62 und die bogenförmige vertikale Endwand 60 über. Der Flansch besteht aus einer im wesentlichen horizontalen zylindrischen Wand, die zur Bodenwand 62 konzentrisch verläuft und von einer Erstreckung dieser Bodenwand gebildet ist. Dieser Anschlussflansch oder Stutzen 70, wie er im folgenden bezeichnet wird, ist so ausgebildet, dass eine durch ein Einschieben mögliche Passverbindung mit dem offenen Ende einer kreisförmigen Leitung, beispielsweise der Abflussleitungen 20 oder 116 in den Fig. 1 und 6 möglich ist. Um eine solche Verbindung zu erleichtern, weist der Stutzen einen geringfügig kleineren äusseren Durchmesser auf, verglichen mit dem inneren Durchmesser der zu verbindenden Leitungen. An den Seiten des Stutzens 70 ist jeweils ein sich verjüngender Montageansatz 72 vorgesehen, ein ähnlicher, jedoch dickerer Montageansatz 74 befindet sich am Oberteil des Stutzens. Diese Montageansätze verfügen über äussere Oberflächen, die sich in schwach konvergierender winkelmässiger Beziehung zur Mittelachse des Stutzens 7O erstrecken und stellen sicher, dass der Stutzen sicher nach Art eines Reibungs-Preßsitzes in der Leitung gelagert ist, wobei der untere Teil des Stutzens auf der inneren Oberfläche des Leitungsendes aufliegt. Die Verbindung zwischen der äusseren Oberfläche des Sutzens 70 und der inneren
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Oberfläche der passenden Leitung, in welche der Stutzen eingesetzt ist, wird dann noch, wenn erforderlich, mit geeignetem Material vergossen, so daß man eine abgeschlossene oder abgedichtete Verbindung erhält, aus Gründen, auf die weiter unten noch eingegangen wird.
Am Verbindungsbereich der Bodenwände 58 und 62 ist eine nach aussen sich erstreckende Vorstülpung oder Rippe 76 vorgesehen; die Form dieser Rippe ist ähnlich dem äusseren Ende der Bodenwand 48, so dass ein einwandfreier Sitz innerhalb der Rinne 121 entsprechend Fig. 6 erzielt werden kann. Der untere äussere Kanten- oder Randbereich der Wand 48 und der Rippe 46 sind dann die Bezugslagerbereiche, die falls erforderlich, in Bearbeitungsgängen nach der Formung oder Giessung noch bearbeitet werden, um eine einwandfreie vertikale und horizontale Orientierung der Messanordnung 22 sicherzustellen, insbesondere auch bezüglich des von dieser zu lagernden Transmitter 26, wenn eine normale Installation erfolgen soll.
Des weiteren umfasst die Messeinrichtung 24 noch eine innere Kreuzstange oder einen Verbindungsbolzen 78, der zur gegenseitigen Verstärkung der Seitenwände der Messeinrichtung 24 dient und die gewünschte Breite der Verengungsstelle über die gesamte Höhe der Messeinrichtung aufrechterhalten soll. Die Kreuzstange 78 besteht aus einem hohlen Rohr, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, dessen Endbereiche aufgeschnitten und ventilatorähnlich auseinandergedrückt und in der jeweiligen Seitenwand während des Formvorganges eingebettet sind.
Der bisherigen Beschreibung lässt sich entnehmen, dass der Endabschnitt 72 einen abgeschlossenen Schacht bildet, der den
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Zulauf und Ablauf von Flüssigkeit lediglich durch die Verengung des Abschnitts 30 und durch die Einlassöffnung 66 ermöglicht, und zwar bis zu einer Höhe, die den oberen Bereichen der Seiten- und Endwänden entspricht. Darüber hinaus erstrecken sich diese Wände, wie den Zeichnungen entnommen werden kann, wesentlich über den Oberteil des Auslassdurchlasses 66 und der damit verbundenen Leitung hinaus. Ist daher die Messeinrichtung 24 in einer normalen horizontalen Position installiert und befindet sich der Auslassdurchlass 66 in abgedichteter Verbindung mit der Auslassleitung 20, wie in Fig. 1 gezeigt, dann verhindert die Messeinrichtung 24 den Zufluss von Flüssigkeit zur Auslassleitung, es sei denn, dieser erfolgt durch die Verengung des Abschnittes 30. Dies gilt für sämtliche Standhöhen der Flüssigkeit innerhalb des im Kanalschachts gebildeten Beckens P um die Messeinrichtung herum bis zu einer maximalen Tiefe, an welcher die Standhöhe sich dann im wesentlichen oberhalb der Leitung befindet. Bei dem Aufbau der Fig. 1 dient daher der gesamte untere Teil des Kanallochs 10 als Beruhigungskammer oder Wasserbecken für die Messanordnung 22.
Wie weiter vorn schon erwähnt v/orden ist, ist es durchaus bekannt, dass die Volumenflussrate einer Flüssigkeit durch einen Venturi-Bereich oder venturi-ähnlich ausgebildeten Kanal gegebener Form und bekannter Verengungsbreite, wie dies für den verengten Abschnitt der Messeinrichtung 24 zutrifft, eine vorgegebene bestimmte Funktion des hydraulischen Drucks oder der hydraulischen Standhöhe der Flüssigkeit auf den Einlassbereich der Verengung ist. Misst man daher die Standhöhe der Flüssigkeit in der so gebildeten Flüssigkeitskammer P auf der Einlassseite der Verengung 30, wenn die Messeinrichtung 24 verwendet
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wird, oder misst man, genauer gesagt,die Standhöhe der freien Flüssigkeitsoberfläche mit Bezug auf den Boden 32, dann lässt sich auf diese Weise die Volumenflussrate durch die Abflussleitung 20 zur Zeit der Messung bestimmen. Solche Flüssigkeitsstandhöheiunessungen können durch eine Vielzahl von möglichen Techniken, darin eingeschlossen die optische Beobachtung, durchgeführt werden.
Die erfindungsgemässe Messanordnung 22 ist jedoch in der Weise ausgelegt, dass sie in sich abgeschlossen selbsterhaltend ist und dafür verwendet werden kann, kontinuierlich eine Fernanzeige der Flussrate zu vermitteln. Zu diesem Zweck ist ein elektrischer Sensor-Transmitter 26 auf der Messeinrichtung 24 montiert. Der Sensor-Transmitter 26 verfügt über einen schwenkbaren Tastarm 80 mit einem Schwimmkörper 82, der in der Weise auf der stromaufwärtigen Seite des Wasserbeckens P (Fig. 1) aufschwimmt, dass die Position des Tastarms 80 der Höhe der Oberfläche der Flüssigkeit in dem beruhigten Flussbereich auf der Einlassseite der Verengung entspricht. Solche Sensor-Transmittersystemc sind für sich gesehen bekannt und können beispielsweise dem US-Patent 3 124 000 entnommen werden. In diesem Zusammenhang sind zwei im Handel erhältliche Systeme besonders für die vorliegende Aufgabe geeignet, als Standhöhenmess-Transmitter zu dienen; es handelt sich hier um induktive Brückentransmitter, die von der Firma Badger Meter, Inc., Milwaukee, Wisconsin unter der Bezeichnung "ML" und "MN" vertrieben werden. Der "MN"-Transmitter wird für integrale einheitliche Meßsysteme bevorzugt, bei denen der Transmitter direkt in der Weise auf der Messeinrichtung montiert ist, wie dies auf den Transmitter 26 in Fig. 1 zutrifft. Es versteht sich jedoch, dass der Sensor-
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Transmitter auch an anderer Stelle, also im Abstand zur Messeinrichtung montiert werden kann, beispielsweise auf einer unabhängigen Lagerung an der Wand des Mannloches, wobei eine geeignete Beziehung der abgelesenen Standhöhe zur Höhe des Bodens der Verengung herzustellen ist.
Die Messeinrichtung 24 umfasst Anordnungen, um den Transmitter 26 in geeigneter Weise und mit vorgegebener, mit ihr in Bezug stehenden Justierung zu montieren. Zu diesem Zweck werden während des Guss- oder Formvorgangs der Messeinrichtung in die Seitenv/ände 34 und 54 Montageblöcke 84 und 86 eingebettet. Diese Blöcke sind aus einem Material, welches in geeigneter Weise ein Bohren oder ein Gewindebohren zulässt, beispielsweise also Blöcke aus Holz oder aus einem zusammengepressten fasrigen Erzeugnis, welches unter der Bezeichnung "Benelex" von der Masonite Corporation in Chicago, Illinois, vertrieben wird. Die Gussflächen über diesen Blöcken können fertig bearbeitet werden, um in präziser Weise einwandfrei orientierte Bezugsoberflächen zu erzielen. Mit Hilfe von Schrauben oder Bolzen 89, die in die Blöcke 84 und 86 eingeschraubt werden, werden an der Messeinrichtung 24 dann ein Paar Montagebügel 88 befestigt; auf diesen Bügeln wird der Sensor-Transmitter 26 montiert. Darüber hinaus kann auch noch ein röhrenförmiger, teleskopartig einstellbarer Lagerpfosten 90 verwendet werden, um den Transmitter 26 zu lagern. Von dem Transmitter erstrecken sich dann elektrische Leitungen 92 an eine geeignete, entfernte Ablesungsstelle und/oder zu einem Registriergerät.
Bei der Messeinrichtung 24 können verschiedene Flussbedingungen auftreten. So sind in Fig. 4 als Beispiel typische freie Ober-
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flächen-Standhöhen, die sich beim Fliessen ergeben, schematisch durch die gestrichelten Linien L1, L2 und L3 angegeben. Die Linie L1 gibt das'Muster einer Flusshöhe an, die bei niedriger Flussrate auftritt, d.h. wenn weniger als die Hälfte der Kapazität der verbindenden Leitung, wie sie bei schnellen oder freien Durchflussgeschwindigkeiten auftritt, in Anspruch genommen wird. Die Linie L2 zeigt das Muster eine Flusshöhe bei einer mittleren Durchflussrate an, die grosser ist als die Flussvolumenkapazität einer verbindenden Leitung oder Abflussleitung bei einer freien Flusstiefe von der Hälfte des Durchmessers der Abflussleitung. Wenn die Flussrate die Kapazität des Durchflussauslasses 66 oder der verbindenden Leitung übersteigt, dann ergibt sich ein Anstieg auf eine Standhöhe in dem Schacht, also ein Fallwasserbereich oder eine freie Fallhöhe, und es ergibt sich ein übergang auf eine unter dem Wasserspiegel liegende Flussbedingung für den Auslassbereich. Die Flussbedingung wirktdann ähnlich einem Durchfluss durch eine untergetauchte Auslassöffnung; ein solches Flussmuster ist in der Messeinrichtung 24 durch die Linie L3 angegeben. Der Fluss durch eine Messeinrichtung 24 bei einer solchen untergetauchten Flussbedingung folgt einem charakteristischen Kurvenverlauf von Standhöhe über Flussrate, dieser Kurvenverlauf erstreckt sich über die Flussraten bei normalem Betrieb von Standhöhe über Ausflussrate hinaus. Darüber hinaus ist jedoch die Beziehung der Flussrate in untergetauchtem Zustand zur Standhöhe für jede Installation bestimmbar. Auf diese Weise lässt sich eine Angabe der Flussrate durch Erfassung der Standhöhe mit Hilfe des Transmitters 26 sowohl bei untergetauchten Flussbedingungen (hinsichtlich der Auslassöffnung) als auch bei freien Durchflussraten im Rinnenbereich durch entsprechende Kalibrie-
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rung und Justierung der Lesesysteme erreichen, v/enn dies erwünscht ist. Dies kann immer dann erfolgen, v/enn das Auftreten solcher untergetauchten Flussbedingungen wahrscheinlich ist und spezielle Messungen dann erwünscht sind, wenn diese Bedingungen auftreten.
Der horizontale Querschnittsbereich des Schachtabschnittes 42 sollte in entsprechender Weise ausgelegt sein, um bis zur vollen Flusskapazität des Auslassdurchlasses 66 und der damit verbundenen Leitung einen freien Ausfluss durch die Verengung zu ermöglichen, wobei je nachdem, welche Flusskapazität geringer ist, entweder auf den Auslassdurchlass G6 oder auf die damit verbundene Leitung abgestellt wird. Auf diese Weise begrenzt der Schacht nicht die Flussrate und veranlasst nicht die Bildung einer Standhöhe oder eines Anstiegs im Flüssigkeitspegel am stromabwärtigen Ende der Verengung. Der Schacht ist weiterhin so auszulegen, dass er über einen entsprechenden Flächenbereich verfügt, so dass die Bildung eines Wirbels im Falle der untergetauchten Flussbedingung vermieden wird.
Da der Stutzen 70 teleskopartig zur Bildung einer Passverbindung in die weiterführende Leitung eingeschoben wird, ist der innere Durchmesser des Stutzens notwendigerweise geringer als der Durchmesser der Leitung, so dass der Stutzen üblicherweise einen den Durchfluss stärker begrenzenden Bereich bildet, verglichen mit der Leitung. Dementsprechend ergibt sich für eine Messeinheit 24 auch bei unterschiedlichen Installationsfällen jeweils das gleiche vorhersagbare Verhältnis von Durchflussrate zur Einlasstandhöhe, so dass sich auch kein Bedarf für individuelle Justierung der Ableseergebnisse des Sensors bei
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den meisten Installationen ergibt. Es können jedoch auch andere Verbindungen in Betracht gezogen werden, beispielsweise eine stumpf angesetzte Verbindung oder eine Verbindung, bei welcher der Stutzen übergeschoben wird, was dann zweckmässig ist, wenn eine Flusskapazität der Messeinrichtung sichergestellt werden soll, die gleich oder grosser als die Kapazität der Leitung ist.
In Fig. 6 ist schliesslich noch ein weiteres Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung dargestellt, welche die gleichen grundsätzlichen Komponenten und den gleichen Grundaufbau der Einzelteile verwendet wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1. Daher sind die verschiedenen Einzelelemente auch mit Bezugszeichen versehen, die den Bezugszeichen der Fig. 1 entsprechende Elemente in der Weise entsprechen, dass die Zählung mit der Zahl 100 beginnt. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist eine einzige Einlassleitung 116 und eine einzige Auslassleitung 120 vorgesehen, wobei im Boden 112 des Mannloches oder Kanalschachtes ein halbzylindrischer offener Kanal oder eine Rinne 121 eingeformt ist, die sich zwischen diesen beiden Leitungen erstreckt und die dazu bestimmt ist, unter Normalbedingungen den Durchfluss an Flüssigkeit zu begrenzen und zu führen. Die Messanordnung 122 ist mit ihrem unteren Teil innerhalb des Kanals 121 angeordnet, wobei der Stutzen 170 mit dem Auslassbereich der Einlassleitung 116 verbunden ist. Die bogenförmige Konfiguration der Bodenwand 162, des Stutzens 170 und das äussere Ende der Bodenwand 148 entsprechen allgemein der Form der Rinne oder des Kanals 121, um die Positionierung und Verbindung der Messeinrichtung durch einfaches Einsetzen, Einschieben und Abdichten zu erleichtern. Ist die Messeinrichtung
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122 in der Weise wie in Fig. 6 angegeben mit dem Auslassende der Einlassleitung 116 verbunden, dann befindet sich der den Endbereich 142 bildende Schacht an der Einlasseite der Verengung 130 und stellt hier das Einlass- oder Beruhigungsbecken für die Flüssigkeit dar. Der abgeschlossene Endbereich 142 veranlasst daher sämtliche Flüssigkeit aus der Leitung 116 dazu, durch die Verengung des Abschnitts 160 zu fHessen, und zwar bis zu einer Flussrate, an v/elcher die Tiefe der Standhöhe im Beruhigungsbecken die Höhe der Schachtwände übersteigt. Indem die Wände so ausgebildet werden, dass sie mit Bezug auf die Breite -Isr Verengung und die Flusskapazität der angeschlossenen Leitung eine angemessene Höhe aufweisen, leistet die Messeinrichtung 124 eine Messung der Flussrate über den Schnellfluss-Kapazitätsbereich der Leitung 116. Darüber hinaus ist der Messvorgang auch dann sichergestellt, wenn die freie Standhöhe oder die freie Schnellflusskapazität des Kanals 121 überschritten ist und die fliessende Flüssigkeit die unteren Bereiche des Mannlochs überflutet.
Der Schachtabschnitt der Messeinrichtung 124 sollte auch von ausreichendem Querschnitt sein, um bei den normalerweise zu erwartenden Flussraten eine unangemessene Turbulenz der Flüssigkeit in dem Schacht zu vermeiden. Die Länge und die Winkeleinstellung der Seiten- und Bodenwände der Übergangsbereiche können zu denen der Messeinrichtung 124 unterschiedlich und modifiziert sein, wobei beispielsweise der Abschnitt 150 in seiner Auslegung dem beschriebenen Abschnitt 40 und der Abschnitt 140 in seiner Auslegung und seinem Aufbau dem beschriebenen Abschnitt 5o entspricht. Der Transmitter 126 ist in einer umgekehrten Position mit Bezug zum Ausführungsbeispiel der Fig.
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1 montiert. Der Tastarm erstreckt sich in den abgeschlossenen Schacht, wobei der Schwimmkörper 182 so angeordnet ist, dass er der Höhenstandsänderung der freien Oberfläche der Flüssigkeit in dem Schacht folgt, da dies die hydraulische Druckstandhöhe darstellt, die den Fluss durch die Messverengung veranlasst.
Bei beiden Messeinrichtungen 24 und 124 erstreckt sich der abgeschlossene Endbereich (Schacht) und der die Verengung aufweisende Bereich bis zu einer vertikalen Höhe, die im wesentlichen oberhalb des oberen Bereichs der Einlassöffnung liegt, die mit einer Auslassleitung verbunden werden soll; daher liegen diese Teile auch oberhalb der obersten Bereiche der zu verbindenden Leitung. Das bedeutet, dass die Messeinrichtung den eindringenden Zufluss von dem Abfluss trennt und separiert und daher sicherstellt, dass sämtliche Flüssigkeit durch den Verengungsabschnitt fliesst, und zwar bis hinauf zu Standhöhen in der Beruhigungskammer oder dem Wasserbecken, die wesentlich höher liegen als die Durchmesser der Einlassöffnung und der Verbindungsleitung, d.h., dass sich die freie ruhige Oberfläche im wesentlichen über die oberen Randbereiche der Einlassdurchlässe und oberhalb der Auslässe der Ablaufröhren befindet, siehe Fig. 1 und 6.
Jede der Messeinrichtungen 24 und 124 ermöglicht einen hohen statischen Anstieg der Standhöhe mit Bezug auf die Höhe bei normal schnellem freien Durchfluss in den angeschlossenen Leitungen und damit mit Bezug auf die Volumenrate des Flusses. Dieser Standhöhenanstieg scheint sich akkumulativ zu ergeben sowohl aus der hydraulischen Sprungwirkung bei Verringerung der
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schnell fliessenden freien Flüssigkeit in der oder den Einlassleitungen auf die niedrigere Geschwindigkeit in dem Beruhigungsbecken, wodurch ein Teil der kinetischen Flussenergie in statische Druckenergie der Standhöhe umgewandelt wird, als auch aus der statischen Standhöhe, die auf die höhere Anordnung von entfernteren Teilen der Einlassleitungen zurückzuführen ist, was schliesslich zu der Ansammlung beruhigter Flüssigkeitsmasse in dem Wasserbecken führt. Auf jeden Fall erlauben die grossen Veränderungen der statischen Standhöhe auf der Einlasseite der Messeinrichtungen 24 und 124 relativ zu den entsprechenden Flussratenänderungen die Verwendung von üblichen Messausrüstungen für die Standhöhe, um die Durchflussrate mit hoher Auflösung bestimmen zu können. Darüber hinaus lässt sich eine genaue Messfunktion über den gesamten Bereich der schnellen Flussrate der Leitung, bis zum Fluss bei voller Leitung erzielen.
Die erfindungsgemässen Messanordnungen können in einer Vielzahl von Umgebungen eingebaut werden, beispielsv/eise in Mannlöchern, in denen die Leitung, deren Durchfluss gemessen v/erden soll, sich in einer Vielzahl von Positionen befinden kann, ohne dass sich einschränkende oder nachteilige Wirkungen hinsichtlich der Funktion der Messanordnungen ergeben. So können beispielsweise Messanordnungen in einer Rinne oder einem Kanal wie dem Kanal 121 der Fig. 6 installiert werden oder in einer Leitung, deren unterer Randbereich sich auf der Höhe des Mannlochbodens befindet, des weiteren auch in einer Leitung, die sich oberhalb des Bodens öffnet, wobei dann geeignete Mittel hinzugefügt werden, um eine vertikale Lagerung der Messanordnung zu erreichen. Der Aufbau und Entwurf der Messeinrichtungen 24 und 124 ist so getroffen, dass es sich um einstückige Systeme handelt,
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die wie dargestellt, schnell und ohne Schwierigkeiten direkt im Bereich der primären Flussleitung installiert werden können. Darüber hinaus können solche Messanordnungen in ein Mannloch abgesenkt und in dem Flussleitungssystem installiert werden, ohne dass grössere Veränderungen in der Struktur des Mannlochs erforderlich sind; ein Sensor-Transmitter wird dann lediglich noch ohne Schwierigkeiten beigegeben und in entsprechender Position angeordnet, um die Standhöhe der Flüssigkeit auf der Einlasseite zu messen.
Die Ausbildung der Verengung bei diesem Messysteme mit offener Verengung für Kanäle und Leitungen (open throat flume-type design) gewährleistet eine Selbstreinigung oder Selbstwaschwirkung insofern, als der Fluss der Flüssigkeit kontinuierlich Boden und Seitenwände des so gebildeten Kanals reinigt und scheuert, so dass die Anhäufung von Sand, Steinchen oder sonstigen Abfällen vermieden wird. Darüber hinaus stellt die Verwendung einer Durchflussmessanordnung mit einem Kanal mit angehobenem Bodenteil, wie sich dies aus den Bezugszeichen und 132 ergibt, sicher, dass ein Flüssigkeitsreservoir im Beruhigungsbecken aufrechterhalten wird, so dass der Schwimmkörper 82 auch dann in einem schwimmenden Zustand verbleibt, wenn sich durch die Verengung selbst kein Durchfluss ergibt, so dass man zu einem Betrieb mit einer "lebendigen Null-Oberfläche" gelangt. Darüber hinaus sind die erfindungsgemässen Messeinrichtungen und Systeme in Aufbau und Entwurf einfach und seine Herstellung preiswert, sie sind kompakt und erfordern lediglich eine kurze freie Aufbaulänge; auch lassen sich solche Messeinrichtungen leicht mit zugehörigen Leitungen verbinden, so dass auch bei bestehenden Anlagen ohne Modifizierung der-
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selben eine wirtschaftliche Installation der Meßsysteme möglich ist.
Bei der bevorzugten Installationsart nach Fig. 1 werden mehrere, besondere Vorteile erzielt. Zunächst ergibt sich der Vorteil, dass der Ausfluss einer Vielzahl von .Sammelleitungen, beispielsweise die Einlassleitungen 14, 16 und 18 durch eine einzige Messanordnung 22 bestimmt und gemessen v/erden kann. Darüber hinaus sind die Überhöhungen oder höheren Anordnungen der Einlassöffnungen relativ zur Auslassöffnung und relativ zum Boden des Mannloches oder auch zueinander nicht kritisch, um eine präzise Messung der gesamten Durchflussmenge zu erreichen. Die Abmessungen des Beruhigungsbeckens, welches von dem unteren Teil des Mannlochs zur Verfügung gestellt wird, schliessen normalerweise sonstige erforderlichen Massnahmen aus, um dynamische Fluss- und Stromeinwirkungen auf die Messanordnung zu unterbinden. Muss jedoch in bestimmten Fällen mit einer solchen Einwirkung gerechnet werden, wenn sich beispielsweise ausgerichtet auf und nahe zur Verengung ein Auslass mit hoher Ausschlussgeschwindigkeit ergibt, dann brauchen lediglich geeignete und einfache Prellsysteme hinzugefügt werden.
Ein Vorteil der Installation nach Fig. 6 liegt darin, dass es gelingt, den Boden des Mannlochs bei Flussbedingungen bis zur Durchflusskapazität des Kanals 121 in einen trockenen Zustand zu erhalten; diese Flussbedingung entspricht etwa annähernd der Hälfte der freien Standhöhenkapazität der Auslassleitung 120.
Die Breite der Verengung bei den Messeinrichtungen 24 und 124 in Verbindung mit der Verwendung bei Abwässerleitungen liegt
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bevorzugt innerhalb des Bereiches von etwa 3,81 cm bis zur Hälfte des nominellen Durchmessers des Auslass- oder Einlassdurchmessers 66 und der Leitung, mit der die Messeinrichtung verbunden wird. Solche minimalen Abmessungen von etwa 3,81 cm der Verengung sind bei Abwässerleitungen und Meßsystemen für diese erwünscht, um in sinnvoller Weise sicherzustellen, dass auch der Durchlass von Feststoffmaterialien ohne die Gefahr möglich ist, dass sich solche Abfälle innerhalb der Messanordnung anhäufen und zu einer Blockierung führen. Innerhalb der angegebenen Abmessungen für die Verengung erhält man einen relativ hohen Anstieg der Standhöhe im Beruhigungsbecken, bezogen auf die Flussrate durch die Messeinrichtung. Dies führt seinerseits dann wieder zu einem hohen Mass an Auflösung für das die Standhöhe abtastende Element und somit zu der oben erwähnten genauen Flussratenmessung. Die Seitenwände sollten eine solche Höhe aufweisen, dass eine Abtrennung des Beruhigungs beckens von der Auslassöffnung möglich ist, ohne dass es zu einem Uberfliessen der Seitenwände kommt, und zwar bis zu der Schnellflusskapazität der mit dem System verbundenen Leitungen. Daher steht die gewünschte Wandhöhe in Bezug zur ausgewählten Breite der Verengung und übersteigt in sämtlichen Fällen beträchtlich den Durchmesser der verbundenen Leitungen. Bezüglich der Abmessungen von besonderen Ausführungsbeispielen sei darauf hingewiesen, dass sich Wandhöhen von etwa 50,8 cm als zufriedenstellend herausgestellt haben für bestimmte Messeinrichtungen 24, dabei ist die Wandhöhe gemessen von einer horizontalen Bezugsebene, die definiert ist durch die äusseren Ränder der Wand 48 und der Rippe 76. Solche Messeinrichtungen 24 mit Wandhöhen bis etwa 50,8 cm verfügen über Auslassöffnungen, die durch den Stutzen 7O gebildet sind mit folgenden Abmessungen,
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12,7 cm, 17,8 cm, 22,86 cm und 27,94 cm; solche Stutzen dienen der Verbindung mit Leitungen 20 mit folgenden Abmessungen 15,24 cm, 20,32 cm, 25,4 cm und 30,48 cm. Darüber hinaus passen solche Messordnungen mit 50,8 cm Abmessungen leicht durch die Zugangsöffnungen üblicher Mannlöcher, so dass die Installation von aus einem Stück hergestellten, vorfabrizierten Einheiten in bestehende Mannlöcher möglich ist.
Der nachfolgenden Tabelle können noch weitere spezielle Ausführungsbeispiele verschiedener anderer Dimensionen der oben erwähnten 6", 8", 1O" und 12" Messeinrichtungen (15,24 cm, 20,32 cm, 25,4 cm und 30,48 cm) entnommen v/erden, wobei die Dimensionen mit den Buchstaben A,B,C,D,F,H,T und W bezeichnet sind und in entsprechender Weise auch in den Fig. 3 und 4 angegeben sind.
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TABELLE I (Sämtliche Dimensionen in cm)
Grosse Breite der
Verengung
T
Breite des
Schachtes und
Durchmesser
der Auslass
öffnung
W
Höhe der
Verengung
H
Länge des
horizont.
Bodenteils
F
Länge des
Endabschnitts
40
A
Länge der
Verengung
B
Länge des
Ubergangs-
abschnitts
50 c
Länge des
abgeschloss.
Endbereichs
D
NJ
cn
CO ;
-Jk
cn
N)
σ\
cn 15,24 3,81 12,7 4,45 10,41 15,24 7,62 7,62 8,89 CO I
σ 15,24 4,45 12,7 4,45 10,41 14,22 9,14 7,11 8,89 NJ
OO 15,24 5,08 12,7 4,45 10,41 13,46 10,41 6,60 8,89
co
cn
20,32 3,81 17,78 5,72 18,54 15,24 10,16 7,62 11 ,43
"S 20,32 6,35 17,78 5,72 18,54 12,45 14,22 6,35 11,4:
20,32 8,89 17,78 5,72 18,54 . 9,65 18,54 4,83 11 ,43
(J)
OO
25,4 3,81 22,86 6,99 23,37 15,24 12,7 7,62 13,97
25,4 6,35 22,86 6,99 23,37 13,21 15,75 6,60 13,97
25,4 8,89 22,86 6,99 23,37 11,18 18,80 5,59 13,97
25,4 12,7 22,86 6,99 23,37 8,13 23,37 4,06 13,97
30,48 3,81 27,94 8,26 26,16 15,24 15,24 7,62 13,97
30,48 6,35 27,94 8,26 26,16 13,72 17,53 6,86 13,97
30,48 8,89 27,94 8,26 26,16 11,94 20,07 6,10 13, 91
30,48 11,43 27,94 8,26 26,16 10,41 23,35 5,33 i.i gz
3.0,48 15,24 27,94 8,26 26,16 8,13 26,16 3,81 12 Sf
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Es versteht sich, dass die im vorhergehenden ausführlich beschriebenen Ausführungsbeispiele auch zahlreichen Modifikationen und Veränderungen zugänglich sind, ohne dass der erfindungsgemässe Rahmen verlassen wird. So können anstelle des Transmitters 26 beispielsweise verschiedene, die Standhöhe abtastende und anzeigende Vorrichtungen verwendet werden, auch können unterschiedliche, den Durchfluss begrenzende Verengungen bei der Messeinrichtung angewendet werden und es sind verschiedene Möglichkeiten zur Durchführung einer geschlossenen oder abgedichteten Verbindung zwischen dem Einlassbereich zum Schacht und der Leitung möglich, mit welcher die Messanordnung verbunden ist. Auch die Übergangsabschnitte des Durchflussrinnenbereiches, der von der Messanordnung gebildet wird, können von unterschiedlichem Aufbau und Konfigurationen sein, je nach den gewünschten Flussbedingungen. Die dargestellten, sich verjüngenden oder erweiternden Entwürfe für solche Abschnitte stellen jedoch vom hydraulischen Standpunkt besonders günstige Annäherungen dar, um einen angenähert glatten linearen Fluss in, durch und aus der Verengungsstelle zu erhalten.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche :
    Durchflussraessanordnung, insbesondere für offene Fliessrinnen, in Kanalschächten, Abv/asserleitungen mit einem Reservoir und dergleichen, zur Bestimmung des Flüssigkeitsdurchflusses durch eine Leitung, dadurch gekennzeichnet, dass ein eine Venturi-Verengung bildender Abschnitt (30) mit Bodenwand (32) und Seitenwänden (34, 36) vorgesehen ist, dass sich an das eine Ende des Verengungsabschnitts (30) ein Schachtabschnitt (50,52) anschliesst, bestehend aus Seitenwänden (54,56) und Endwänden (60), die einen abgeschlossenen, mit der Verengung in Flussverbindung stehenden Schacht bilden, dass im unteren Bereich der Schachtwände (60) zum Flüssigkeits durchfluss mit einer angeschlossenen Leitung (20) eine Öffnung (66) befindet, dass die Seitenwände und Endwände (34,36;54,5ö»..6O) der Verengung und des Schachtes sich über den Oberteil der Öffnung (66) erstrecken und eine Höhe aufweisen, die wesentlich grosser als die Öffnung ist, derart, dass die Wände jeden Flüssigkeitsfluss durch die Messeinrichtung (24,124) zu oder von der angeschlossenen Leitung (20,120) verhindern und den Flüssigkeitsfluss/durcn diese Öffnung (66) und durch den Endbereich leiten, der sich gegenüberliegend zum Schachtbereich (50,52) an die Verengung (30) anschliesst.
    2. Druchflussmessanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem einstückigen Guss- oder Formteil (24, 124) besteht.
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    3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Befestigungsanordnungen (86,88) vorgesehen
    sind zur Montage eines Standhöhensensors (26) auf der
    Messeinrichtung (24,124).
    4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur abgedichteten Verbindung mit
    einer angeschlossenen Leitung (20,120) der öffnung (66) im Schachtbereich ein Flansch (70) zugeordnet ist.
    5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schachtbereich (50,52) breiter
    als die Verengung (30) ist.
    6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schachtbereich (50,52) mindestens so breit ist wie der Durchmesser der zugeordneten Ein-
    oder Auslassöffnung (66).
    7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schachtbereich (50,52) einen
    Ubergangsbereich (50) umfasst, der über vom Verengungsbereich (30) nach aussen divergierende Seitenwände (54, 56) verfügt.
    8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schachtbereich (50,52) eine
    solche Grosse und eine solche Konfiguration aufweist,
    dass der freie Flüssigkeitsdurchlauf eines Flüssigkeitsstroms mit einer Volumenrate möglich ist, die gleich
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    oder grosser ist als die freie Flusskapazität der öffnung (66).
    9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (50,52) einen horizontalen Querschnitt aufweist, der mindestens so gross wie der Öffnungsbereich der Einlass/Auslassöffnung (66) ist.
    10. Messanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche
    1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Messeinrichtung (24, 124) ein Standhöhensensor/Transmitter (26) angeordnet ist, der über einen Tastarm (80) verfügt, dessen zugeordneter Schwimmkörper die Standhöhe der Flüssigkeit stromaufwärts des Verengungsbereichs (30) abtastet.
    11. Messanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche
    1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wasserbecken (P) vorgesehen ist und die Messeinrichtung (24, 124) so angeordnet ist, dass der Flüssigkeitsdurchfluss von der an ihr angeschlossenen Leitung (20, 116) aus dem Wasserbecken oder in das Wasserbecken gemessen wird.
    12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwand (32) des venturi-ähnlichen Verengungsbereichs (30) über der unteren Bodenfläche (12) des Wasserbeckens (P) liegt und dass der Schwimmkörper (82) des Sensor/Transmitters (26) die Standhöhe des Wasserbeckens
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    abtastet.
    13. Messanordnung nach Anspruch 11 oder 12f dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserbecken der untere Bereich eines Mannloches und die an die Messeinrichtung angeschlossene Leitung (20) die Abflussleitung des Mannloches ist, wobei das Wasserbecken (P) eine Beruhigungskammer für den Flüssigkeitsdurchfluss ist.
    14. Messanordnung nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der. Messeinrichtung (24, 124) verbundene Leitung (20,116) eine Zu - oder Abflussleitung ist und der die Standhöhe der Flüssigkeit jeweils stromaufwärts zur Verengung erfassende Sensor/ Transmitter (26,126) die Standhöhe entweder im vom Mannloch gebildeten Wasserbecken (P) oder im Schachtbereich (142) erfasst und gegebenenfalls zur Fernmessung weiterleitet.
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DE19752531592 1974-07-15 1975-07-15 Durchflussmessanordnung Pending DE2531592A1 (de)

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