DE2815436A1

DE2815436A1 - Einrichtung mit einer leitung fuer ein stroemungsmittel, die mit mindestens einer seitlichen abzweigung versehen ist

Info

Publication number: DE2815436A1
Application number: DE19782815436
Authority: DE
Inventors: Alfons Von Arx
Original assignee: Aquametro AG
Current assignee: Arx Rolf Von Arx Anton Von Arx Frank Von Kuett
Priority date: 1978-02-13
Filing date: 1978-04-10
Publication date: 1979-08-16
Also published as: SE446665B; FR2417052B1; CH629598A5; FR2417052A1; AT385848B; SE7900604L; DE2815436C2; ATA104179A

Description

HiN !'ANWÄLTE I₁ a.t«l!e 37 . 8000 MOjcbena)

Einrichtung mit einer Leitung für ein Strömungsmittel, die mit mindestens einer seitlichen Abzweigung versehen ist

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit mindestens einer Leitung für ein Strömungsmittel, die mit mindestens einer seitlichen Abzweigung versehen ist, wobei die letztere einen Durchgang bildet und ein verstellbares Absperrorgan aufweist, das den Durchgang in seiner Schliess-Stellung dicht absperrt.

Bei öffentlichen Wasserversorgungsnetzen ist häufig bei jeder angeschlossenen Liegenschaft oder bei jedem angeschlossenen Haushalt ein Wasserzähler vorhanden. Ferner ist üblicherweise bei der Speisestelle, bei der das Wasser in das Leitungsnetz eingespiesen wird, ein Wasserzähler vorhanden, der den Gesamtverbrauch misst. Es kann nun beim Betrieb vorkommen, dass der bei der Speisestelle gemessenen gesamte Wasserverbrauch grosser ist als die Summe der bei den Liegenschaften oder Haushaltungen gemessenen Verbrauchsmengen. In diesem Fall muss dann das Personal des Wasserwerkes herausfinden, ob irgendwo in einer Leitung ein Leck vorhanden ist oder ob Verbraucher Wasser beziehen, ohne dass die verbrauchte Menge gemessen und bezahlt wird.

Bei öffentlichen Wasserversorgungsnetzen kommt es zudem vor, dass Verbraucher oder Verbrauchergruppen beanstanden, dass der bei ihren Anschlüssen verfügbare Wasserdruck dauernd oder zeitweise nicht ausreichend sei. Das Personal des Wasserwerkes muss dann abklären, ob diese Klagen berechtigt sind und ob eventuell Haupt Zuleitungen zu gewissen Verbrauchergruppen nicht genügend grosse Querschnitte aufweisen oder ob Leitungen verstopft sind.

Die Abklärung der vorstehend angeführten Probleme ist für das Personal oft sehr schwierig und zeitraubend.

Es wurde nun erkannt, dass man diese Probleme wesentlich

909833/0499

2815438

einfacher lösen könnte, wenn der Wasserdurchfluss nicht nur bei der Speisestelle und den Endverbrauchern, sondern auch bei andern Stellen des Leitungsnetzes, etwa bei Abzweigungen gemessen werden könnte. Es wäre nun natürlich möglich, an wichtigen Verzweigungssteilen des Leitungsnetzes Durchflussmesser oder -zähler dauernd einzubauen. Dies würde jedoch die Kosten für die Herstellung des Wasserversorgungsnetzes beträchtlich erhöhen, weil Durchflusszähler für die Messung von grossen Durchflüssen relativ teuer sind.

Es wurde nun weiter erkannt, dass man die vorstehend genannten Probleme mittels eines Durchflussmessers lösen könnte, der in einfacher Weise vorübergehend in eine Leitung eingeführt werden kann. Damit die Wasserversorgung nicht gestört wird, sollte der Ein- und Ausbau des Durchflussmessers, oder genau gesagt, mindestens einer Sonde des Durchflussmessers auch dann möglich sein, wenn die Leitung unter Druck stehendes Wasser enthält.

Es sind nun Rohrleitungen mit Abzweigungen bekannt, die Absperrorgane aufweisen. Solche Abzweigungen werden beispielsweise durch die zur Feuerbekämpfung vorgesehenen Hydranten gebildet. Wenn man versuchen würde, eine Sonde durch einen Hydranten hindurch in eine Leitung einzuführen, deren Durchfluss gemessen werden soll, würden dabei natürlich grosse Wassermengen austreten. Zudem sind die Durchgänge der bekannten Hydranten abgewinkelt, so dass es nicht möglich wäre, eine starre Sonde durch einen Hydranten hindurch in eine Leitung einzuführen. Nun wäre es zwar an sich vielleicht möglich, eine flexible Sonde zu konstruieren, die durch einen abgewinkelten Durchgang hindurch eingeführt werden könnte. Dabei wäre es dann jedoch wiederum kaum möglich, den zur Erfassung des Durchflusses dienenden Teil der Sonde in eine bestimmte, vorgegebene Lage zu bringen. Bei Verwendung einer flexiblen Sonde liessen sich daher kaum genaue Messresultate erzielen.

909-833/0499

Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, eine Einrichtung mit einer Leitung und einer mittels eines Absperrorganes absperrbaren Abzweigung zu schaffen, die ermöglicht, eine Sonde, insbesondere eine im wesentlichen starre und gerade Sonde für die Durchflussmessung durch die Abzweigung hindurch in die unter Druck stehende Leitung einzuführen und wieder zu entfernen.

Bei einer zweckmässigen Ausgestaltung der Erfindung wird das Absperrorgan durch eine schwenkbar gelagerte Klappe gebildet, die in ihrer Schliess-Stellung quer zur Längsrichtung des Durchganges verläuft und die zum öffnen durch die Sonde gegen die Leitung hin verschwenkt werden kann.

Ferner ist zweckmässigerweise ein Bypass mit einem Ventil vorhanden, der das Absperrorgan, mindestens wenn sich dieses in seiner Schliess-Stellung befindet, überbrückt. Der Verschlusskörper des Ventils kann dabei einen in den Durchgang hineinragenden Abschnitt aufweisen oder mit einem solchen verbunden sein. Das Ventil kann im übrigen derart beschaffen sein, dass es den Bypass bei entfernter Sonde sperrt und ihn beim Einführen der Sonde freigibt, bevor die Sonde am Absperrorgan angreift. Dieser ein Ventil aufweisende Bypass ermöglicht, vor dem öffnen des Absperrorganes einen Druckausgleich zwischen den durch das Absperrorgan getrennten Abschnitten des Durchganges, so dass das Absperrorgan beim öffnen nicht einseitig mit dem Druck des allenfalls in der Leitung vorhandenen Strömungsmittels beaufschlagt wird.

Bei einer zweckmässigen weiteren Ausgestaltung weist die Abzweigung auf der der Leitung abgewandten Seite des Absperforganes, und zwar auf der der Leitung abgewandten Seite der Stelle, bei der der Bypass in den Durchgang mündet und das Ventil-Verschlussorgan in den Durchgang-^iineinragt, einen Abschnitt auf, der zusammen mit einem Teil der Sonde einen

903333/0499

■-· 7 M

dichten Abschluss ergibt. Dadurch kann erreicht werden, dass auch bei eingesetzter Sonde kein Strömungsmittel ausströmt. Wenn die Ausbildungen der Abzweigung und der Sonde zweckmässig aufeinander abgestimmt werden, tritt auch bei Einführen und Entfernen der Sonde kein oder fast kein Strömungsmittel aus.

Es sei noch vermerkt, dass auch kaum Verschmutzungen durch die Abzweigung hindurch in die Leitung gelangen können. Wenn die Sonde, wie vorstehend erwähnt, einen Teil aufweist, der den Durchgang bei eingesetzter Sonde dicht abschliesst, so verhindert nämlich dieser Sondenteil natürlich auch, dass bei eingesetzter Sonde Verschmutzungen in die Leitung gelangen. Beim Einführen und Entfernen der Sonde entstehen natürlich vorübergehend Verbindungen zwischen verschiedenen Abschnitten des Durchganges. Da üblicherweise in der Leitung jedoch ein grösserer Druck herrscht als in den nur zeitweise mit ihr verbundenen Abschnitten des Durchganges, können auch beim Einsetzen oder beim Herausnehmen der Sonde kaum Verschmutzungen in die Leitung gelangen.

Die Erfindung soll nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert werden. In der Zeichnung zeigen

die Figur 1 einen vertikalen Schnitt durch eine im Boden verlegte Wasserleitung mit einem vertikalen Stutzen und einem Durchflussmesser, dessen Fühler in die Wasserleitung hineinragt,

die Figur 2 einen Schnitt durch einen Teil des in der Figur 1 weggelassenen Teils der Führung, in grösserem Massstab,

die Figur 3 einen Schnitt, in gleichem Massstab wie

909833/0499

die Figur 2, durch das der Wasserleitung zugewandten Ende der Führung mit der darin geführten Halterung, wobei «jedoch die Halterung und der Fühler in die Führung zurückgezogen sind,

die Figur k einen Schnitt durch die Schleuse, im gleichen Massstab wie die Figur 2,

die Figur 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der Figur 4,

die Figur 6 einen Schnitt durch den den Dehnungsmessstreifen enthaltenden Teil der Halterung und den Fühler, in noch grösserem Massstab, und

die Figur 7 ein Blockschema der elektrischen Schaltung.

In der Figur ist eine im Boden 1, etwa in dem Unterbau einer Strasse, verlegte Rohr-Leitung 2 ersichtlich, bei der es sich um eine Haupt-Wasserzuleitung eines öffentlichen Wasserversorgungsnetzes handelt, durch die das Wasser in Richtung des Pfeiles 3 für eine Gruppe von Verbrauchern, beispielsweise ein Wohnquartier, zugeführt wird. Der Mantel eines Leitungsstückes ist mit einer öffnung 2a und einem Flansch versehen, der eine mit der öffnung 2a fluchtende.Durchgangsöffnung aufweist und dicht am Leitungsstück befestigt ist. Am Flansch ist ein vertikaler, rechtwinklig zur Leitung 2 verlaufender Abzweigungs-Stutzen 5 befestigt, der einen geraden, rechtwinklig zur Rohr-Leitung 2 verlaufenden Durchgang bildet und der an seinem unteren Ende eine noch näher zu beschreibenden Schleuse 6 und oberhalb dieser ein zylindrisches Rohr 7 aufweist. Am oberen Ende des letzteren ist ein Flansch 8 befestigt, der mit abgewinkelten Nasen 8a zur Bildung eines Bajonettverschlusses versehen ist. Wenn keine Messung durchgeführt wird, kann der Flansch 8 durch einen Abschlussdeckel verschlossen werden. Im übrigen kann der Flansch 8 in einer Vertiefung la des Bodens 1 unterge-

909833/0499

bracht sein, die etwa durch einen eingesetzten Deckel abgedeckt wird.

Wenn dagegen eine Durchflussmessung durchgeführt wird, wird die vereinfacht dargestellte Sonde 51 eines Durchflussmessers am Plansch 8 befestigt und in den Stutzen 5 eingeführt. Zur Befestigung der Sonde 51 dient ein Plansch 52, der ebenfalls mit als Bajonettverschluss dienenden Mitteln versehen ist. Am Plansch 52 ist eine ihn durchdringende kreizzylindrische Führungshülse 53 unbewegbar befestigt, die in das Rohr 7 hinunterragt. Am oberen Ende der Führungshülse ist auf deren Aussenseite mittels eines Kugellagers 54 eine Mutter 55 mit seitlich herausragenden Handgriffen 56 drehbar, aber axial unverschiebbar gelagert. In der Führungshülse 53 ist eine Führung 57 mit einem rohrförmigen Teil 58 mit einer Längsöffnung 58a axial verschiebbar geführt. Der Führungsteil 58 ist über einen Teil seiner Länge mit einem Aussengewinde 58b versehen, das in Eingriff mit dem Gewinde der Mutter 55 steht. Der Führungsteil 58 ist des weitern mit einem Längsschlitz 58c versehen, in dem ein in die Hülse 53 eingesetzter Stift 59 hineinragt und die Führung 57 gegen Verdrehungen sichert.

Wie in der Figur 2 ersichtlich, ist der Teil 58 der Führung 57 in der Nähe des untern Endes der Führungshülse 53 mit einem Führungsrohr 60 verschraubt. Durch einen Dichtungsring 61 wird die Gleitfläche zwischen dem Teil 58 der Führung 57 und der Führungshülse 53 abgedichtet. In der Führung 57 ist ein hohler Schaft 62 axial verschiebbar geführt. Der Schaft 62 weist zwei hohle, kreiszylindrische Stäbe 63 und 65 auf, die im Führungsrohr durch einen mehrteiligen Kolben 69 miteinander verbunden sind. Am oberen, aus der Führung 57 herausragenden Ende des oberen Stabes ist ein kugelförmiger Handgriff 64 befestigt. Die Längsöffnung 58a ist in der Nähe des untern Endes des Führungsteils 58 mit einer Rille versehen, in die ein Dichtungsring 67 eingesetzt ist, der den Stab 63 gegen den Führungsteil 58

909833/0499

abdichtet.

Das untere Ende der Führung 57 wird durch eine besonders deutlich in der Figur 3 ersichtlichen Hülse 71 mit einer durchgehenden Bohrung 71a gebildet. Im obersten weitesten Abschnitt der Längsbohrung 71a ist das Führungsrohr 60 eingeschraubt und mit einem Dichtungsring 72 abgedichtet. Der mittlere engste Abschnitt der Bohrung 71a bildet einen Gleitsitz für den hohlen Stab 65 und ist durch zwei Dichtungsringe 73 abgedichtet. Der unterste Abschnitt der Bohrung 71a bildet einen Gleitsitz für eine am Stab 65 befestigte Halterung 8l und den von dieser gehaltenen Fühler 91· Die Hülse 71 ist auf der Aussenseite mit zwei Rillen versehen, in der Dichtungsringe 74 angeordnet sind. An ihrem unteren Ende weist die Hülse eine sich gegen das Ende hin verjüngende Konusfläche 71b auf.

Der in der Figur 2 ersichtliche Kolben 69 bildet mit der Innenfläche des Rohres 60 einen dichten Gleitsitz. Der allseitig dicht abgeschlossene Innenraum 68 des Rohres 60 ist mit Hydrauliköl gefüllt. Der Kolben 69 enthält eine drehfest mit dem oberen Stab 63 verbundenen, um die Stabachse von einer Endstellung in eine andere Endstellung drehbaren Teil und einen durch nicht näher dargestellte Mittel gegen Verdrehungen gesicherten Teil. Der letztere ist vorzugsweise drehfest mit dem unteren Stab 65 verbunden. Die beiden gegen einander verdrehbaren Teile des Kolbens sind mit einem Durchgang versehen, der den sich oberhalb des Kolbens 69 befindenden Teil des Rohrinnenraumes 68 mit dessen sich unterhalb des Kolbens befindenden Teil verbindet und der in der einen Dreh-Endstellung frei und in der andern gesperrt ist. Wenn der Durchgang frei ist, kann der Kolben^ 69 in axialer Richtung verschoben werden, während er bei gesperrtem Durchgang durch das Hydrauliköl unverschiebbar festgehalten wird. Der Kolben 69 dienf^elso einerseits zur

909833/0499

Führung des Schaftes 62 und bildet andererseits ein Arretierorgan, so dass der Schaft 62 und die daran befestigte Halterung 8l und der Fühler 91 an einer beliebigen Stelle eines kontinuierlichen Schiebe-Intervalls arretiert werden können.

Nun soll anhand der Figuren 1, 4 und 5 der Aufbau der Schleuse 5 erläutert werden. Diese weist einen rechteckigen Flansch 21 auf, an dem mittels Schrauben 22 ein rechteckiger Ring 23 angeschraubt ist. Zwischen dem Flansch 21 und dem Ring 23 ist eine Dichtung 24 angeordnet. Am Ring 23 ist ein rechteckiger Mantel.25 angeschweisst, der unten durch eine angeschweisste Bodenplatte 26 abgeschlossen ist. In diese ist ein Stutzen 27 eingeschweisst, der in den Flansch 4 eingeschraubt ist, wobei die Schraubverbindung durch einen Dichtungsring 28 abgedichtet ist. Die zylindrische öffnung 27a des Stutzens 22 ist oben mit einer konischen Erweiterung 27b versehen.

In die öffnung 21a des Flansches 21 ist ein Stutzen 31 mit einer Längeöffnung 31a eingesetzt. Der Stutzen 31 weist drei unterschiedliche dicke Abschnitte auf. Der Aussendurchmesser des obersten, dünnsten Stutzenabsohnitts 31b ist kleiner als der Innendurchmesser des Rohres 7» so dass sich dort zwischen Stutzen und Rohr ein Ringspalt ergibt. Der Mantel des Rohres 7 ist im Bereich des unteren Endes dieses Ringspaltes mit Durchgangslöchern 7a versehen. Der mittlere Abschnitt 31c des Stutzens ist mit einem Aussengewinde versehen und in ein entsprechendes Innengewinde des Rohres 7 eingeschraubt. Der unterste, dickste Abschnitt 31d befindet sich im Innern des Mantels 25 und liegt mit einer Ringfläche am Flansch 21 an und ist durch einen Dichtungsring 32 abgedichtet. An der unteren Endfläche des Abschnittes 31d ist eine Rille vorhanden, in die ein Dichtungsring 33 eingesetzt ist. Der Mantel 25 ist auf gegenüberliegenden Seiten mit je einer Gewindebohrung versehen, in die eine ,Lagerbuchse 34 bzw. 35 eingeschraubt ist* Die beiden Lagebuchsen sind mittels Dichtungs-

909833/0499

ringen 36 abgedichtet und auf ihren einander zugewandten Innenseiten mit Sackbohrungen versehen. In den beiden Buchsen wird ein ein Schwenklager bildender Bolzen 40 gehalten. Auf diesem ist eine Ventilklappe 4l axial unverschiebbar, aber schwimmend drehbar, d.h. mit relativ grossem radialem Spiel, gelagert. Die Klappe 41 wird durch eine Feder 42 mit einem Drehmoment beaufschlagt und gegen die Endfläche des Abschnittes 31d gedrückt, so dass sie in ihrer Schliess-Stellung am Ring 33 anliegt und den Stutzen 31 unten abschliesst. Der Dichtungsring 33 ist derart in den Stutzen 31 eingesetzt, dass er auch dann nicht herunterfällt, wenn die Klappe 4l nach unten in ihre Öffnungs-Stellung geklappt ist. Der Abschnitt 31d ist ferner mit einer radialen, abgestuften Bohrung 31e versehen, die in die Längsöffnung 31a mündet und deren innerster, engster Abschnitt mit einem Gewinde versehen ist. In der Bohrung 31e ist ein Rückschlagsventil 44 mit einem Gehäuse'45 eingesetzt, das einen abgestuften Mantel und einen Deckel mit einer Durchgangsbohrung aufweist. Der Gehäusemantel begrenzt einen Durchgang, dessen der öffnung 31a zugewandter Abschnitt enger ist als der dem Deckel zugewandte Abschnitt. Zwischen diesen beiden Abschnitten ist ein teilweise konischer Obergang, der zusammen mit einem eingesetzten Dichtungsring einen Ventilsitz 46 bildet. Im Gehäuse 45 ist ein rotationssymmetrischer Ventil-Verschlusskörper 47 angeordnet, der einen in die öffnung 31a hineinragenden zylindrischen Endabschnitt 47a mit verrundetem Ende, eine an diesen anschliessende, konische Erweiterung 47b und einen zylindrischen, dem Gehäusedeckel zugewandten Endabschnitt 47c aufweist, dessen Durchmesser grosser ist als derjenige des Endabschnittes 47a. Der Endabschnitt 47a dient, wie noch erläutert wird, als Tastteil und ist' im übrigen dünner als der vom ihm durchdrungene Abschnitt des Durchganges des Ventils, so dass ein freier Ringspalt vorhanden bleibt.

Der Aufbau der Halterung 81 und des von ihr gehaltenen Fühlers 91 ist in der Figur 6 ersichtlich. Die Halterung 81

909833/0499

weist eine zylindrische Hülse 82 auf, die am oberen Ende mit einer Gewindebohrung 82a versehen ist, in die der hohlzylindrische Stab 65 dicht eingeschraubt ist. Unterhalb der Gewindebohrung 82a befindet sich ein zylindrischer Hohlraum, der am untern Ende der Hülse 82 durch einen eingeleimten Verschlusskörper 83 dicht abgeschlossen ist. Der letztere weist eine sich annähernd bis zum oberen Ende des Hohlraumes erstreckende Lasche 83a auf, die an ihrem oberen Ende mit einer Nase 83b versehen ist. Die letztere bildet eine ebene Auflagefläche 83c. An der Nase 83b ist das eine Ende eines bandförmigen, im Querschnitt rechteckigen, Dehnungsmessstreifen-Trägers 84 befestigt, etwa angeleimt. Das andere Ende des Trägers 84 ist an einem zylindrischen Verbindungsbolzen 85 befestigt, der verschiebbar in einer Bohrung 83d des Verschlusskörpers 83 geführt ist. Der Verbindungsbolzen 85' ist koaxial zur Rotationssymmetrieachse 90 des Fühlers 91 und sein dem Träger 84 abgewandtes Ende ist fest mit dem Fühler 91 verbunden, nämlich in eine Sackbohrung des Fühlers eingelötet. Der Fühler 91 ist länglich und weist an seinem freien Ende einen kugelförmigen Kopf 91a auf. Der rotationssymmetrische, im wesentlichen zylindrische Schaft 91b weist in der Nähe seines dem Kopf 91a abgewandten Endes einen dickeren Abschnitt 91c auf, der den gleichen Durchmesser hat wie die Hülse 82 und der ihm zugewandte Abschnitt des Verschlusskörpers 83. Der äusserste, dem Verschlusskörper zugewandte kreisringförmige Endabschnitt 91d ist jedoch dünner als der Abschnitt 91c und liegt mit einer ebenen Ringfläche auf einer ebenen Ringfläche des den gleichen Durchmesser aufweisenden Endabschnittes 83e des Verschlusskörpers auf. Der elastisch deformierbare Dehnungsmessstreifen-Träger 84 steht unter elastischer Verspannung und zieht den Fühler 91 gegen den als Auflage dienenden Verschlusskörper 83. In dem die kreisringförmigen Abschnitte 83e, 91e umschliessenden Ringspalt ist ein Dichtungsring 86 eingesetzt. Die Hülse 82 der Verschlusskörper 83 und der Fühlerabschnitt 91c sind ferner mit einem flexiblen Schrumpfschlauch 87 überzogen. Durch den Dichtungsring 86 und den Schrumpf-

909833/0499

- l4 -

schlauch 87 wird gewährleistet, dass kein Wasser in das Innere der Hülse. 82 gelangen kann. Die Rotationssymmetrieachse 90 des Fühlers fällt im übrigen mit der Längsachse der ja auch weitgehend rotationssymmetrischen, restlichen Sondenteile und der Längsachse des Stutzens zusammen.

Der elastisch deformierbare Dehnungsmessstreifen-Träger kann beispielsweise aus Stahl bestehen und ist, wie bereits erwähnt, bandförmig, wobei seine Breite wesentlich grosser ist als seine Dicke. Die letztere ist in der Figur 6 in übertriebener Grosse dargestellt und beträgt beispielsweise etwa 0,1 bis 0,3 mm. Die Breite kann dann etwa 8 bis 15 mm betragen. Der Dehnungsmessstreifen-Träger 84 ist im übrigen derart angeordnet, dass die Symmetrieachse seines gespannten, frei durch den Innenraum der Hülse 82 verlaufenden Teiles mit der Symmetrieachse 90 zusammenfällt. Auf den beiden Breitseiten des Trägers 84 sind zwei Paare sich gegenüberliegender Dehnungsmessstreifen 95 bzw. 96 befestigt, etwa aufgeleimt. Die Dehnungsmessstreifen 95, 96 bestehen aus einer isolierenden Hülle und einem in dieser angeordneten, elektrisch leitenden oder halbleitenden Element, das bei Dehnungen in einer vorgegebenen Richtung seinen elektrischen Widerstand ändert. Die beiden Dehnungsmessstreifen 95 verlaufen dabei in 'der Längsrichtung des Trägers 84, d.h. sie sind so angeordnet, dass ihr elektrischer Widerstand bei einer Längsdehnung des Trägers 84 grosser wird. Die beiden andern Dehnungsmessstreifen 96 sind quer zum Träger 84 und zur Symmetrieachse 90 angeordnet. Die beiden Dehnungsmessstreifen 96 ändern ihren Widerstand bei Längenänderungen des Trägers 84 nicht. Dagegen wird ihr Widerstand grosser, wenn sich der Träger 84 quer zur Symmetrieachse 90 dehnt, was bei Temperaturänderungen der Fall sein kann. Die vier Dehnungsmessstreifen sind durch elektrische Leiter 97» die durch den hohlen Schaft 62 hindurch verlaufen, mit eine^m in der Figur 1 ersichtlichen, elektrischen Messgerät 100 verbunden, das etwa auf dem Boden 1 stehen kann.

909833/0499

Die elektrische Schaltung der Dehnungsmessstreifen und des elektrischen Messgerätes 100 ist vereinfacht in der Figur 7 dargestellt. Die vier Dehnungsmessstreifen bilden eine Brückensehaltung, wobei sich die Brückenzweige mit den beiden Dehnungsmessstreifen 95, die ihren Widerstand bei Längenänderungen des Trägers 84 ändern, gegenüberliegen. Die Brückenschaltung wird aus einer Wechselspannungsquelle 102 gespiesen. Die Messpunkte der Brückenschaltung sind mit den Eingängen eines Differentialverstärkers 103 verbunden. Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers wird durch einen Gleichrichter 104 gleichgerichtet und dann einem Schreiber 101 zugeführt, der den Messwert anzeigt und registriert. Ferner ist noch eine Batterie 105 oder ein Netzteil für die Stromversorgung vorhanden.

Im folgenden soll nun die Verwendung und Arbeitsweise des Durchflussmesser erläutert werden.

Wenn der Durchflussmesser gemäss der Figur 1 angeordnet ist und der Fühler 91 in die Leitung 2 hineinragt, so dass sich der Kopf 91a des Fühlers 91 auf der Längsachse der Leitung 2 befindet, wird der Fühler durch das in der Richtung des Pfeils 3 rechtwinklig zur Symmetrieachse 90 strömende Wasser mit einer nach links gerichteten Kraft beaufschlagt. Der auf dem ringförmigen Abschnitt 83e der Halterung 81 aufliegende Fühler 91 wird dadurch etwas nach links gekippt, wodurch der Dehnungsmessstreifen-Träger 84 in seiner Längsrichtung gedehnt wird. Dadurch wird der Widerstand der Dehnungsmessstreifen 95 vergrössert. Diese Widerstandsänderung wird mittels des Messgerätes 100 erfasst, angezeigt und registriert. Die Widerstandsänderung ist natürlich um so grosser, je grosser die Strömungsgeschwindigkeit ist. Bei bekannten Querschnittsabmessungen ₍der Leitung 2 kann man also aus dem gemessenen Widerstand mittels einer Eichkurve oder auf rechnerischem Weg den momentanen Durchfluss pro Zeiteinheit bestimmen. Der während eines gewissen Zeitintervalls

909833/0499

erfolgende Wasserverbauch kann durch Integration oder Mittelung der registierten Messwerte bestimmt werden.

Der Zusammenhang zwischen der Durchflussmenge und dem Kippwinkel des Fühlers und damit auch der Widerstandsänderung der Dehnungsmessstreifen ist nicht linear. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, das elektrische Messgeräte derart zu konzipieren, dass die Anzeige linear ist. Man kann hiezu die Messwerte beispielsweise von der analogen in die digitale Darstellung umwandeln und sie dann mit einem Rechner verarbeiten. Die Anzeige und Registrierung der Messwerte kann in diesem Fall natürlich digital erfolgen. Der Rechner kann dann zusätzlich auch noch den gesamten Wasserverbrauch während eines bestimmten oder wählbaren Zeitintervalles ermitteln. Da der Zusammenhang zwischen Widerstandsänderung und Durchflussmenge"natürlich auch von der Durchlassquerschnittsflache der Leitung 2 abhängig ist, kann man Einstell- oder Eingabeelemente vorsehen, um den Durchmesser der Leitung 2 in den Rechner einzugeben, so dass für jeden Leitungsdurchmesser immer gerade der Durchflusswert angezeigt wird.

Die quer zur Längsachse des Dehnungsmessstreifen-Trägers und Fühler 91 verlaufenden Dehnungsmessstreifen S6 ändern ihren Widerstand bei Längenänderungen des Trägers 84, wie bereits erwähnt, nicht. Sie gewährleisten jedoch, dass Temperaturänderungen des Trägers 84 die Messung nicht beeinflussen. Im übrigen gewährleistet die Anordnung und Schaltung der Dehnungsmessstreifen auch, dass Biegungen des Trägers die Messung nicht beeinflussen.

Die Durchflussmessvorrichtung ist ja insbesondere für vorübergehende Messungen vorgesehen, bei der sie nur während begrenzter Zeitintervalle in eine Leitung eingesetzt wird. Nun sollen daher noch der Aus- und Einbau der Sonde 51 und die Wirkungsweise der Schleuse 6 erläutert werden.

909833/0499

In der Leitung 2 ist ein Überdruck von einigen Bar vorhanden. Wenn sich die Sonde 51 in der in der Figur 1 dargestellten Stellung befindet, liegt die am unteren, freien Ende der Hülse 71 vorhandene Konusfläche 71b an der Konusfläche der Erweiterung 27b des Stutzens 27 an. Sie wird dabei durch die mittels der Mutter 5e erzeugte Druckkraft so stark angepresst, dass sich ein wenigstens einigermassen dichter Abschluss ergibt. Ferner schliesst die Hülse 71 mit den darin eingesetzten Dichtungsringen 74 die öffnung 31a der Hülse 31 dicht ab und zwar oberhalb der Stelle, bei der der Durchgang des Ventils 44 in die öffnung 31a mündet.

Wenn die sich in der in der Figur 1 dargestellten Lage befindende Sonde 51 nun ausgebaut werden soll, wird zunächst die elektrische Verbindung zwischen der Sonde 51 und dem Messgerät 100 unterbrochen. Das die Leiter 97 enthaltende Verbindungskabel 97 ist zur Ermöglichung der Trennung mit einem Stecker versehen. Anschliessend wird der obere Stab 63 des Schaftes 62 verdreht, so dass der vorher gesperrte Durchgang im Kolben 69 geöffnet wird. Nun kann der Schaft 62 nach oben gezogen werden, bis sich der Fühler 91 vollständig innerhalb der Hülse 71 befindet, wie es in der Figur 3 dargestellt ist. Der Schaft 62 wird nun in dieser Stellung wieder arretiert. Daraufhin wird die Mutter 55 gedreht und die Führung 57 dadurch mitsamt dem Schaft 62 nach oben gezogen. Wenn sich die Hülse 71 vollständig oberhalb der untern Endfläche der Hülse 31 befindet, gelangt die Ventilklappe 4l in ihre in der Figur 4 mit vollen Linien gezeichnete Schliess-Stellung, in der ihre der Leitung 2 abgewandte Seite an dem einen Absperr-Sitz bildenden Dichtungsring 33 anliegt. Die Ventilklappe 41 schliesst dann die Hülse 31 an ihrem unteren Ende ab. Sie wird dabei durch die Feder 42 und vorallem durch den Druck des Wassers dicht gegen den Dichtungsring 33 gepresst. Der Innenraum des Rohres 7 ist nämlich drucklos, weil ja die Hülse 71 die öffnung 31a dicht abschliesst.

909833/0499

Beim Verschieben der Hülse 71 allenfalls in Rohr 7 gelangendes Wasser kann durch die Durchgangslöcher 7a in den umgebenden Boden austreten.

Wenn die Hülse 71 durch Drehen der Mutter 55 oben aus der Hülse 31 herausgezogen worden ist, kann der Plansch 52 vom Plansch 8 gelöst und die ganze Sonde 51 nach oben aus dem Stutzen 5 herausgezogen werden. Der Plansch 8 kann dann, wie bereits erwähnt, mittels eines Deckels verschlossen werden. Des weitern kann die Vertiefung la mit einem Deckel verschlossen werden.

Wenn nun die Sonde 51 wieder durch den Stutzen 5 hindurch in die Leitung 2 eingeführt werden soll, wird analog in umgekehrter Weise vorgegangen. Dabei muss die Ventilklappe 4l mittels der Hülse 71 nach unten verschwenkt werden. Wenn dies entgegen dem Druck des Wassers erfolgen müsste, würden die Klappe und ihr Lager sehr stark beansprucht. Diese Beanspruchung wird nun durch das Ventil 44 verhindert. Bevor nämlich die Hülse 71 beim Abwärtsschieben die Klappe 4l erreicht, greift sie an dem als Tastteil dienenden Endabschnitt 47a des Ventil-Verschlusskörpers 47 an und drückt den Verschlusskörper 47 des Ventils 44 entgegen dem Wasserdruck von der Achse der Hülse 31 weg nach·aussen. Dadurch wird das Ventil 44 geöffnet, so dass Wasser in die Hülse 31 einströmen kann. Dies hat zur Folge, dass nun auf beiden Seiten der Klappe 4l der gleiche Druck herrscht wie in der Leitung 2, so dass die Klappe 4l nur noch durch die Feder 42 belastet wird und durch Herunterschieben der Hülse 71 ohne grosse Beanspruchung geöffnet, d.h. in ihre in der Figur 1 mit vollen Linien und in der Figur 4 mit strichpunktierten Linien dargestellte Freigabe-Stellung verschwenkt werden— kann.

Das Ventil 44 bildet also zusammen mit dem Innenraum des Mantels 25 einen Bypass, der die Klappe 4l in ihrer Schliess"-

909833/0499

Stellung überbrückt. Damit der Bypass seinen Zweck erfüllt und das Ventil 44 mit einer relativ kleinen Kraft geöffnet werden kann, soll die Querschnittsfläche des Ventildurchganges beim Ventilsitz 46 wesentlich kleiner sein als die Querschnittsfläche des durch die Klappe 4l absperrbaren, durch den Dichtungsring 33 gebildeten Absperrsitzes. Die Querschnittsfläche des Ventilsitzes 46 beträgt vorzugsweise höchstens 10/5 der Querschnittsfläche des von der Klappe 4l abgesperrten Sitzes.

Es sei vermerkt, dass nach dem öffnen des Ventils 44 der Wasserdruck an der Hülse 71 und am Fühler 91 angreift. Dies ist jedoch nicht weiter störend, da mittels der in das Gewinde des Führungsteils 58 eingreifenden Mutter 55 ohne weiteres eine ausreichende Kraft erzeugt werden kann, um die vom Druck des Wassers erzeugte Kraft zu überwinden.

Nach dem öffnen der Klappe 4l kann die Führung 57 weiter nach unten verschoben werden, bis sie an der konischen Erweiterung 27b der öffnung des Stutzens 27 ansteht. Der letztere bildet also einen Anschlag. Wenn die Hülse 31 auf der konischen Erweiterung 27b des Stutzens 27 aufliegt, kann die Arretierung des Schaftes 62 durch Verdrehen des oberen Stabes 63 gelöst und der Fühler 91 in die Leitung 2 eingeschoben werden. Der hohle Stab 63 ist bei seiner Austrittsstelle aus der Führung 57 zweckmässigerweise mit einer Skalenteilung und/oder mit Rasterungen versehen, so dass der Schaft 62 und der Fühler 91 bezüglich der Führung 57 mühelos in eine vorgegebene Stellung verschoben werden können. Wenn sich der Schaft 62 und der- Fühler 91 in der gewünschten Stellung befinden, kann der Schaft durch Verdrehen des Stabes 63 wieder arretiert und gegen Verschiebungen gesichert werden.

Die starre Sonde 51 kann also durch den Durchgang des Abzweigungs-Stutzens 5 hindurch in die unter Druck stehende

909833/0499

Rohr-Leitung eingeführt und wieder aus dieser ausgebaut werden, ohne dass nennenswerte wassermengen aus der Leitung ausströmen. Andererseits können aber auch kaum Verschmutzungen in die Leitung hineingelangen. Die Ausbildung des Stutzens 5» der Schleuse 6 und der Sonde 51 und die sich beim Ein- und Ausbau ergebenden Druckverhältnisse gewährleisten, dass auch kaum abgestandenes Wasser aus Bereichen oberhalb der Klappe 4l wieder in die Leitung zurückgelangen kann. Falls es als notwendig erachtet wird, kann der sich oberhalb der Klappe 4l befindende Teil des Abzweigungs-Stutzens 5 vor dem Einführen der Sonde jeweils noch ausgesaugt werden. Ferner kann der Stutzen natürlich ausgespült werden, indem man mit einem Stab, der das Ausströmen von Wasser ermöglicht, die Klappe 4l vor dem Einsetzen der Sonde ein wenig öffnet.

Man kann nun im Leitungsnetz, zu dem die Rohr-Leitung 2 gehört, bei verschiedenen wichtigen Leitungen oder Verzweigungen analog zum Abzweigungs-Stutzen 5 ausgebildete Abzweigungen mit Schleusen vorsehen. Wenn nun im Leitungsnetz Leckstellen gesucht werden müssen, kann man jeweils die Sonde 51 des Durchflussmessers vorübergehend in einen der Stutzen einsetzen und den Durchfluss erfassen. Auf diese Weise kann mit nur einem Durchflussmesser der Durchfluss am verschiedenen Stellen gemessen werden. Solche vorübergehende Durchflussmessungen sind nicht nur beim Suchen von Lecks, sondern auch dann zweckmässig, wenn geprüft werden soll, ob die Leitungen für die durch sie hindurchströmenden Wassermengen einen genügend grossen Querschnitt aufweisen.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Ventil-Verschlusskörper 47 bei entfernter Sonde lediglich durch den Druck des Wassers an den Ventilsitz angedrückt. Selbstverständlich könnte zusätzlich eine Feder vorgesehen werden, die den Ventil-Verschlusskörper gegen den Ventilsitz drückt.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der im Abzweig 909833/0499

gungs-Stutzen vorhandenen, zum Einführen der Sonde dienende Durchgang bei entfernter Sonde durch eine Ventilklappe abgeschlossen, die in der Schliess-Stellung in einer zur Längsrichtung des Abzweigungs-Stutzens 5 rechtwinklig verlaufenden Ebene liegt und deren Schwenkachse rechtwinklig zur Längsrichtung des Durchganges und zur Symmetrieachse 90 verläuft. Dabei dient die schraubenlinienförmige Feder 42 als Rückstellelement für die Klappe. Es sei vorerst vermerkt, dass man statt einer schraubenlinienförmigen Feder natürlich auch einen geraden Torsionsdraht als Rückstellelement vorsehen könnte. Ferner könnte man statt der Klappe 41 als Absperrorgan auch einen zwei- oder mehrteiligen Schieber vorsehen, dessen Teile rechtwinklig zur Längsrichtung des Durchganges für die Sonde verschiebbar sind. Die Schieberteile könnten dann durch elastische Rückstellelemente gegeneinander gedrückt werden und auf ihren oberen Seiten Erhöhungen mit Keil- oder Konusflächen aufweisen, so dass sie durch die Sonde voneinander weggedrückt werden könnten.

Es sei vermerkt, dass eine Schleuse aufweisende Abzweigungs-Stutzen nicht nur an Wasserleitungen angebracht werden können. Es kann nämlich auch bei Ölleitungen oder in der Verfahrenstechnik zweckmässig sein, Leitungen mit analog ausgebildeten Abzweigungen und Schleusen zu versehen, die ermöglichen, mittels eines vorübergehend einsetzbaren Durchflussmessers den Durchfluss zu messen.

Die Abzweigung mit der Schleuse ermöglicht aber nicht nur das Messen von Durchflüssen. Man kann nämlich ohne weiteres auch andere entsprechend ausgebildete Sonden durch die Absweigung hindurch in die unter Druck stehende Rohr-Leitung einführen, um andere Messungen oder Untersuchungen durchzuführen. Wenn beispielsweise kontrolliert werden soll, ob in der Leitung Ablagerungen vorhanden sind, kann man eine Sana® mit eines» Lichtquelle und einem Spiegel in die Lei-•feynmg einführen«, '

909833/0499

-IX-

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE

Aquametro AG, Basel (Schwsic) ^p^'S'^'nfS?

MöLIstraße 37 - 80no München

PATENTANSPRÜCHE

.j Einrichtung mit mindestens einer Leitung für ein Strömungsmittel, die mit mindestens einer seitlichen Abzweigung versehen ist, wobei die letztere einen Durchgang bildet und ein verstellbares Absperrorgan aufweist, das den Durchgang in seiner Schliess-Stellung dicht absperrt, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang gerade ist, so dass eine Sonde (51) in ihn einführbar ist, dass ein elastisches Rückstellelement (42) vorhanden ist, das am Absperrorgan (4l) angreift und es mit seiner gegen seine Schliess-Stellung gerichteten Kraft beaufschlagt, und dass das Absperrorgan (41) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es beim Einführen der Sonde (51) durch diese geöffnet werden kann.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan (41) eine schwenkbar gelagerte Klappe ist, deren Schwenkachse rechtwinklig zur Längsrichtung des Durchganges verläuft und deren der Leitung (2) abgewandte Seite in der Schliess-Stellung an einem Absperrsit ζ (33) des Durchganges anliegt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Absperrorgan (41) in der Schliess-Stellung überbrückender Bypass vorhanden ist, der ein Ventil (44) mit einem Ventilsitz (46) und einem Ventil-Verschluss kör ρ er (47) aufweist, dass der letztere mit einem Tastteil (47a) versehen oder verbunden ist, der auf der der Leitung (2) abgewandten Seite des sich in der Schliess-Stellung befindenden Absperrorganes (41) in den Durchgang hineinragt, so dass der Ventil-Verschlusskörper (47) beim Einführen der Sonde (51) durch diese vom Ventilsitz (46) abhebbar ist, bevor die Sonde (51) am Absperrorgan (4l) angreift.

₁₅₂₁₃ 909833/0 4 99 original INSPECTED
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigung (5) einen Anschlag (27) aufweist, um die maximale Einstecktiefe der Sonde (51) zu begrenzen.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine in die Abzweigung (5) einsetzbare Sonde (51) mit einem Teil (71) aufweist, der bei eingesetzter Sonde (51) den Durchgang der Abzweigung (5) dicht abschliesst, und zwar auf der der Leitung (2) abgewandten Seite der durch das Absperrorgan (4l) absperrbaren Stelle des Durchganges.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der den Durchgang bei eingesetzter Sonde (51) dicht abschliessende Sonden-Teil (71) derart angeordnet ist, dass er den Durchgang zwischen dessen der Leitung (2) abgewandtem Ende und der sich näher bei diesem Ende befindenden Einmündung des Bypasses in den Durchgang abschliesst.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (5D Mittel (9D zur Messung des Durchflusses in der Leitung (2) aufweist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (5D lösbar an" der Abzweigung (5) befestigbare Befestigungsmittel (52), eine bezüglich dieser Befestigungsmittel (52) drehbar gelagerte, aber axial unverschiebbare Mutter (55) und ein bezüglich den Befestigungsmitteln (52) zum öff- _v nen des Absperrorganes (4l) in der Längsrichtung des Durchganges verschiebbares Organ (57) mit einem AussengBwfßdet^Bßb) aufweist, das mit der Mutter (55) in Ein-
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

909833/0493

dass das mit dem Aussengewinde (58b) versehene Organ
eine Führung (57) bildet, in der ein Schaft (62) axial
verschiebbar geführt ist, dass am einen Ende des Schaftes (62) ein zum Einführen in die Leitung (2) bestimmter Fühler (91) angeordnet ist und dass der Schaft (62) Arretiermittel (69) aufweist, so dass er in verschiedenen Schiebestellungen arretierbar ist.

909833/0499