DE2607652A1

DE2607652A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen der durchflussmenge einer fluessigkeit laengs einer leitung oder ueber einen wehrdamm

Info

Publication number: DE2607652A1
Application number: DE19762607652
Authority: DE
Inventors: Roy Jenkins
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-02-28
Filing date: 1976-02-25
Publication date: 1976-09-09
Also published as: FR2302507B3; JPS51142360A; FR2302507A1

Description

Harne 1, ₈₀₀₀ München 40,

FrelllgrathstraBe 19 . a«u. Eisenacher Straße 17

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9 R Π 7 R R 9 Bayerische Vereinsbank München 952

L U U / U «J £. Dresdner Bank AG Herne 7-520 499

Postscheckkonto Dortmund S5S 68-467

Ref.: MO 5527 B/hr

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Zuschrift bitte nach:

München Abholfach 3

Roy Jenkins

86, All Saints Road

Cheltenham (England)

Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Durchflußmenge einer Flüssigkeit längs einer Leitung oder über einen Wehrdamm

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung von Durchflußmengen.

Durch die Erfindung wird im wesentlichen ein Verfahren zur Messung der Durchflußmenge einer Flüssigkeit längs einer Leitung oder über einen Wehrdamm vorgeschlagen, gemäß dem eine Vielzahl von temperaturempfindlichen Schaltungsbauteilen im vertikalen Abstand innerhalb der Leitung so angeordnet werden, daß die Anzahl der mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden Schaltungsbauteile von der Tiefe der in

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der Leitung strömenden oder sich über den Wehrdamm ergießenden Flüssigkeit abhängt, wobei elektrische Energie diesen Schaltungsbauteilen zugeführt wird, so daß deren Temperatur ' abhängig davon steigt, ob der besondere Schaltungsbauteil mit der Flüssigkeit in Berührung steht oder nicht, und schließlich ein Fühlkreis vorhanden ist, der auf die Temperaturempfindlichkeitseigenschaften der Schaltungsbauteile anspricht und damit diejenigen Bauteile identifiziert, die mit der Flüssigkeit in Berührung stehen.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind Einrichtungen zum Messen der Durchflußmenge längs einer Leitung oder über einen Wehrdamm vorgesehen, die eine Vielzahl von temperaturempfindlichen Schaltungsbauteilen, Träger zur Aufnahme der Schaltungsbauteile in einer Vielzahl von vertikal übereinander angeordneten Lagen umfasst derart, daß beim Einsetzen des Trägers in die Leitung oder in die Nachbarschaft des Wehrdammes die Anzahl der Bauteile, die mit der Flüssigkeit in Berührung stehen, von der Tiefe der in der Leitung strömenden oder sich über den Wehrdamm ergießenden Flüssigkeit abhängt. Außerdem ist eine Stromversorgung zur Einspeisung von elektrischer Energie zu den Schaltungsbauteilen vorgesehen, so daß deren Temperatur abhängig davon zunimmt, ob der besondere Schaltungsbauteil mit der Flüssigkeit in Berührung steht oder nicht. Schließlich ist ein Fühlkreis vorhanden, der auf die Temperaturempfindlichkeitseigenschaften der Bauteile anspricht und diejenigen Bauteile zu identifizieren gestattet, die mit der Flüssigkeit in Berührung stehen. Die Schaltungsbauteile können innerhalb der Leitung oder in der Nähe des Wehrdammes mit konstantem vertikalen Abstand zwischen benachbarten Schaltungsbauteilen angeordnet werden, wodurch man eine unmittelbare Beziehung zwischen der Tiefe der Flüssigkeit und der mit ihr in Berührung stehenden Anzahlvon Schaltungsbauteilen erhält. Vor-

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zugsweise sind jedoch die Schaltungsbauteile auf einem Träger montiert, so daß eine unmittelbare Beziehung zwischen der Anzahl der mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden Schaltungsbauteile und der Durchflußmenge der Flüssigkeit durch die Leitung oder über den Wert dann entsteht.

Als temperaturempfindliche Schaltungsbauteile kann man Thermistoren einsetzen, wobei die Anordnung so getroffen wird, daß die Thermistoren gleichzeitig einzeln oder in Gruppen an eine elektrische Stromversorgung für entweder vorbestimmte oder veränderliche Zeiträume angeschlossen werden, so daß die Temperaturen der in Kontakt mit der Flüssigkeit stehenden Thermistoren nur vernachlässigbar beeinflusst werden, während die Temperaturen der nicht mit der Flüssigkeit in Kontakt stehenden Thermistoren wesentlich gesteigert werden. Somit existiert für die mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden Thermistoren keine wesentliche Widerstandsänderung, während der Widerstand jedes von der Flüssigkeit freien Thermistors wesentlich geändert wird.

Nachdem die Thermistoren an die elektrische Stromversorgung für den vorbestimmten Zeitraum angeschlossen sind, werden die Thermistoren vorzugsweise an einen logischen Kreis, beispielsweise an einen Folgekreis angeschaltet, wodurch der Widerstand der Thermistoren mit einem Standardwiderstand oder Vergleichswiderständen oder mit Widerständen benachbarter unbeheizter Thermistoren verglichen wird und man eine Aussage darüber erhält, bei welcher Anzahl von Thermistoren der Widerstand merklich geändert wurde oder bei welcher Anzahl von Thermistoren die Widerstände sich nicht wesentlich geändert haben.

Bei abgeänderten Ausführungsformen werden temperaturempfindliche Halbleiter oder thermisch betätigte Relais anstelle von Thermistoren verwendet und arbeiten im wesentlichen in der oben beschriebenen Weise.

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Die Erfindung soll im folgenden anhand des in der einzigen Figur der Zeichnung wiedergegebenen AusführungsbeiSpieles näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in Blockform einen Schaltkreis für ein Durchflußmengenmeßgerät.

Der Kreis enthält ein Zeitglied 10 zur Steuerung einer Stromversorgung 11, aus der entweder Ströme in der Größenordnung von Ampere oder Milliampere auf eine Reihe von Thermistoren 12 aufgegeben wird, die auf einem Träger sitzen, der in die Leitung eingesetzt werden kann. Weist diese Leitung rechteckigen oder V-förmigen Querschnitt auf oder sollen Messungen gerade stromaufwärts eines Wehrdammes vorgenommen werden, dann ist der Träger so ausgebildet, daß er die Thermistoren in einer vertikalen Reihe in der Mitte der Leitung oder des Wehrdammes aufzunehmen vermag. Weist dagegen die Leitung andererseits einen kurvenförmigen Querschnitt auf, dann ist es zweckmässig als Träger einen elastischeil Kunststoffstreifen zu verwenden, der in entsprechender Weise gebogen und an die Krümmung der Leitung angepasst ist. Der Träger wird elastisch in seiner Lage gehalten und die Thermistoren sind über den Umfang der Leitung in der oben näher erläuterten vorbestimmten Anordnung angeordnet.

Die Reihe von Thermistoren 12 ist an einen Widerstandsfühlerkreis und Schieberspeicher 13 angeschlossen, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß jeder Thermistor an eine besondere Ebene des Schieberspeichers 13 angeschlossen ist und bei Auslösung unter Steuerung des Zeitgliedes 10 jede Ebene des Schieberspeichers entweder "0" oder "1"-Ausgang in Abhängigkeit davon liefert, ob der Widerstand des zugeordneten Thermistors im wesentlichen der gleiche ist oder sich wesentlich vom Widerstand eines Vergleichswiderstandes unterscheidet. Im Betrieb werden die Thermistoren durch periodisches Anlegen einer vorbestimmten Spannung unter Steuerung durch das Zeitglied für einen Zeitraum von beispiels-

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weise 15 Sekunden aufgeheizt und unmittelbar danach werden die verschiedenen Thermistoren an einen Widerstandsmeßkreis angeschaltet und man erhält entweder "0"- oder "1"-Ausgänge auf dem Schieberspeicher 13 in Abhängigkeit davon, ob die Thermistoren oberhalb und unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in der Leitung lagen. Das Schieberegister 13 ist an einen Eingangsoder Primärzähler 14 angeschaltet, der die Anzahl der "1"-Ausgänge vom Schieberegister 13 zählt, d.h. die Anzahl der in die Flüssigkeit eingetauchten Thermistoren.

Die Thermistoren sind so auf dem Träger montiert, daß der Inhalt des Primärzählers 14 unmittelbar proportional der Durchflußmenge ist. Jedoch hängt die Durchflußmeßzahl, die angezeigt werden soll, von der Größe der Leitung oder des Wehrdammes und von den Einheiten ab, in denen man die Durchflußmenge anzuzeigen wünscht. Für einen gegebenen Fall von Umständen lassen sich die relevanten Faktoren durch Multiplizieren oder Differenzieren der Ergebnisse des Primärzählers 14 mit einer Konstanten ermöglichen. Ein Zähler oder Register 15 dient zur einstellbaren Voreinstellung dieser Konstanten und arbeitet mit dem Primärzähler 14 zusammen, um einen Durchflußmengenanzsigezähler oder ein entsprechendes Register 16 mit einer Zahl zu versorgen, die der Durchflußmenge, ausgedrückt in den gewünschten Maßeinheiten, entspricht.

Um eine vollständige Information über die Durchflußmenge der Flüssigkeit längs der Leitung zu erhalten, können weitere Schaltungsbauteile an den Durchflußmengen-Anzeigezähler 16 angeschaltet werden. Diese weiteren Bauteile umfassen einen Grenzwert-Anzeigezähler 17, ein Maximumregister und Anzeiger 18 und ein Gesamtvolumenregister und -anzeiger 19. Es ist normale Übung zu fordern, daß die purchflußmenge der Flüssigkeit durch eine Leitung nur sehr zufällig einen vorbestimmten Wert überschreiten darf und infolgedessen ein Signal auf den Grenzwertzähler 17 jedesmal dann übertragen wird, wenn dieser Wert über-

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schritten wird, um eine Aufzeichnung der Anzahl von Malen zu erhalten, "bei denen dieser Grenzwertzustand aufgetreten ist.

Zur Betätigung einer Zusatzeinrichtung, beispielsweise automatischer Probenehmer, Alarmsystem und dergleichen kommen von dem Zeitglied 10, dem Zähler oder Register 16, dem Maximumregister und Anzeiger 18 und dem Gesamtvolumenregister und -anzeiger 19 geeignete Signale. Der Maximumregister und -anzeiger 18 wird kontinuierlich jedesmal dann hochgestuft, wenn die Ablesung des Durchflußzählers 16 alle vorherigen Ablesungen überschreitet, wobei eine Rückstelleinrichtung vorgesehen ist, um den Anzeiger nach Bedarf, beispielsweise täglich oder wöchentlich zurückzustellen. Ablesungen der Durchflußmenge kann man beispielsweise in Fünfminuten-Intervallen mit dem Register 16 unter Anzeige von Einheiten des Volumens pro Stunde durchführen und in diesem Fall wird die Ablesung, die durch den Zähler 16 angezeigt ist, durch 12 geteilt und das Endergebnis zu dem vorhandenen Wert auf dem Gesamtvolumenregister und -anzeiger 19 addiert. Die vom Gesamtvolumenregister und -anzeiger 19 angezeigte Zahl gibt somit das Gesamtvolumen der Flüssigkeit an, die in einem bestimmten Zeitraum durch die Leitung geschlossen ist.

Es gibt graphische Darstellungen, Formeln und Tabellen beispielsweise in British Standard Specification No. 3680,von denen man die den entsprechenden Strömungswerten zugeordneten Tiefen berechnen oder graphisch bestimmen kann und zwar für eine gegebene Form, Größe undNeigung eines Rohres oder einer Leitung oder für eine gegebene Form und Größe eines Wehrdammes, einer Rinne oder eines Kanals. DieThermistoren sind infolge dessen auf dem Kunststoffstreifen mit Abständen zwischen den Thermistoren montiert, die gleichen Wertabständen der Durchflußgänge entsprechen.

Bei der besonderen oben beschriebenen Anordnung sind Thermistoren

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als temperatur empfindliche Elemente verwendet. Man kann jedoch andere Schaltungsbauteile, wie temperaturabhängige Halbleiter und insbesondere thermisch betätigte Relais ebenfalls zum Einsatz bringen. In einem solchen Fall können die von den Relais gesteuerten Kontakte die Funktion des oben erwähnten Schieberegisters übernehmen und die Kontakte können so angeordnet werden, daß eine unmittelbare Anzeige der Anzahl thermisch betätigter Relais entsteht, die mit der Flüssigkeit in Berührung stehen. Weil die körperlichen Abmessungen eines thermisch betätigten Relais normalerweise beträchtlich größer als diejenigen eines Thermistors sind, finden Relais normalerweise nur zur Messung der Durchflußmenge in einer Leitung beträchtlicher Abmessungen, beispielsweise in einem Fluß oder Strom Verwendung. Die Meßeinrichtung kann auch Anwendung finden bei einem Regenmeßgerät, wenn beispielsweise das Regenfallrohr von einem Büro oder Fabrikgebäude an einen Kanal angeschlossen wird, der das Strömungsmeßgerät enthält.

Es gibt verschiedene Stellen, an denen es wichtig ist, den Ausstrom oder andere Strömungen, die dort, auftreten, zu überwachen. Beispielsweise kann die Fläche einer Fabrikanlage mit einer feinen Pulverschicht bedeckt sein, die nicht in das Oberflachen-•wasserabzugssystem eindringen darf, bevor nicht eine vorbestimmte Verdünnung erfolgt ist. So ist bei Beginn eines Abströmens eine extrem hohe Konzentration des Pulvers in dem Wasser vorhanden, das in die Abwasserkanäle abfließt und das Durchflußmengenmeßgerät kann so eingestellt werden, daß ein Signal entsteht, wodurch das in die Abwässerkanäle geleitete Wasser anfänglich einem Vorratsbehälter zugeführt wird. Wenn jedoch eine vorbestimmte Menge an Wasser gefallen ist, dann ist die Konzentration des Pulvers ebenfalls gefallen und das in die Abwasserkanäle fließende Wasser kann dann unmittelbar in den Hauptwasserabfluß geleitet werden. Wenn jedoch der Regen für eine ausreichende Zeitdauer anhält, Ist es möglich, daß Flüssigkeit kontrolliert aus dem Speichertank herausfließt.

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Die Meßeinrichtung gemäß der Erfindung kann somit weitgehend verwendet werden.

Patentansprüche: - 9 -

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Claims

Patentansprüche

fV) Verfahren zum Messen der. Durchflußmenge einer Flüssigkeit längs einer Leitung oder über einen Wehrdamm, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von temperaturempfindlichen Schaltungsbauteilen in vertikalem Abstand innerhalb der Leitung oder an dem Wehrdamm so angeordnet werden, daß die Anzahl der mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden Bauteile von der Tiefe der in der Leitung fließenden oder sich über den Wehrdamm ergießenden Flüssigkeit abhängt, den derart angeordneten Bauteilen zur Erhöhung ihrer Temperatur abhängig davon, ob ein Bauteil mit der Flüssigkeit in Berührung steht oder nicht, elektrische Energie zugeführt wird und ein Fühlerkreis auf die Temperaturempfindlichkeitseigenschaften der Bauteile zum Ansprechen gebracht wird und damit diejenigen Bauteile identifiziert werden, die mit der Flüssigkeit in Berührung stehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile derart in der Leitung oder am Wehrdamm angeordnet sind, daß eine unmittelbare Beziehung zwischen der Anzahl der mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden Bauteile und der Durchflußmenge der in der Leitung oder über den Wehrdamm strömenden Flüssigkeit entsteht.
3. Verfahren nach /nspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge der Flüssigkeit auf einem ersten Zähler oder Register das Gesamtvolumen der in der Leitung oder über den Wehrdamm abgeflossenen Flüssigkeit in einem zweiten Zähler oder Register aufgezeichnet werden.
4. Vorrichtung zum Messen der Durchflußmenge einer Flüssigkeit längs einer Leitung oder über einen Wehrdamm, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von temperaturempfindlichen Schaltungsbauteilen, Träger zur Aufnahme der Bauteile

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im vertikalen Abstand derart, daß beim Einsetzen des Trägers in die Leitung oder in die Nachbarschaft des Wehrdammes die Anzahl der mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden Bauteile von der Tiefe der in der Leitung fließenden oder sich über den Wehrdamm ergießenden Flüssigkeit abhängt, durch eine elektrische Energiequelle zur Versorgung der Bauteile und damit zur Steigerung ihrer Temperatur in Abhängigkeit davon, ob der besondere Bauteil mit der Flüssigkeit in Berührung steht oder nicht, und durch eine auf die Temperaturempfindlichkeitseigenschaften der Bauteile zur Identifizierung der mit der flüssigkeit in Berührung stehenden Bauteile ansprechende Fühlvorrichtung.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Bauteile derart auf dem Träger montiert sind, daß sich eine unmittelbare Beziehung zwischen der Anzahl der mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden Bauteile und der Durchflußmenge der Flüssigkeit längs der Leitung oder über den Wehrdamm entsteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Schaltungsbauteile Thermistoren sind und die Anordnung derart getroffen ist, daß bei Benutzung die Thermistoren an einer elektrischen Stromquelle für eine vorbestimmte Zeit angeschaltet sind, wodurch die Temperaturen derjenigen mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden Temperaturen nur vernachlässigbar beeinflusst werden, während die Temperaturen der mit der Flüssigkeit nicht in Berührung stehenden Thermistoren wesentlich gesteigert werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Fühlerkreis einen logischen Kreis enthält, der an die Thermistoren angeschaltet ist, so daß die Widerstände der Thermistoren mit einem Standardwiderstand oder mit Vergleichswiderständen oder mit Widerständen benachbarter unbeheizter Thermistoren verglichen werden und eine Zählung entweder der Anzahl der Thermistoren vorge-

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nommen wird, deren Widerstände merklich geändert ist, oder derjenigen Thermistoren, deren Widerstand im wesentlichen unverändert geblieben ist.

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