DE3314260A1

DE3314260A1 - Vorrichtung zum messen des pro zeiteinheit durch einen offenen kanal stroemenden fluessigkeitsvolumens

Info

Publication number: DE3314260A1
Application number: DE19833314260
Authority: DE
Inventors: 5000 Köln MSR Paul Mähler
Original assignee: MSR PAUL MAEHLER
Current assignee: MSR PAUL MAEHLER
Priority date: 1982-06-04
Filing date: 1983-04-20
Publication date: 1983-12-08

Description

Vorrichtung zum Messen des pro Zeiteinheit durch einen offenen
Kanal strömenden Flüssigkeitsvolumens Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gasen dea pro Zeiteinheit durch einen offenen Kanal strömenden Flüssigkeitsvolumens.
Unter offenem Kanal werden hier Kanäle und Leitungen verstanden, bei denen die sie durchströmende Flüssigkeit nicht deren gesamten Querschnitt ausfüllt bzw. die Oberfläche des Flüssigkeitsstromes in einen Abstand unter der Oberkante von Kanal oder Leitung verläuft. Im allgemeinen, aber nicht zwangsläufig, handelt es sich hierbei um Abwasserleitungen oder -kanSle. Im Zusammenhang mit diesen Abwässern wird in jüngster Zeit von den Städten und Gemeinden verlangt, daß das Volumen der in ihre Klär- und Entsorgungsanlagen eingeleiteten Abwässer gemessen wird. In Abahängigkeit von dem Volumen des von ihnen aufgenommenen Abwassers werden dann Gebühren erhoben.
Hieraus stellt sich dann die Aufgabe, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der das Volumen der durch solche Kanäle oder Leitungen fließenden Abwässer gemessen werden kann. Bei dieser Messung kann davon ausgegangen werden, daß die Breite oder der Horizontalquerschnitt der Kanäle oder Leitungen konstant ist. Zum Ermitteln des durchströmenden Flüssigkeitsvolumens kann man sich daher auf die Messung der Höhe und der Geschwindigkeit der Flüssigkeitsströmung beschränken. Unter Nutzung dieser Erkenntnis ergibt sich nach der Erfindung eine Uberraschend einfache Lösung für die gestellte Aufgabe mit einer Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch einen an der Kanalwand mit einem Hebel schwenkbar gelagerten, auf dem Flüssigkeitsstrom aufschwimmenden Schwimmer und einer in diesem angeordneten Meßsonde zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes. Der auf dem Flüssigkeitsstrom auf schwimmende Schwimmer verändert seine Lage entsprechend der Höhe der Flüssigkeitsströmung. Diese Höhenlage des Schwimmers überträgt sich auf den ihn haltenden Bebei. Dessen Lageänderung läßt sich an seiner Lagerstelle als eine Winkeländerung erfassen und in die Höhe der Flüssigkeitsströmung umrechnen. Wie ausgeführt, sind die Breite oder der Horizontaiquerschnitt des Kanales oder der Leitung bekannt. Damit läßt sich sofort die Fläche des von der Flüssigkeit durchströmten Querschnitts des Kanals oder der Leitung ermitteln. Erfindungsgemäß ist im Schwimmer zusätzlich eine Meßsonde angeordnet, ntit dEr die Strömungsgeschwindigkeit des Flüssigkeitstromoi bestimmt wird. Eine Multiplikation der eben genannten Fläche mit dieser Strömungsgeschwindigkeit führt unmittelbar zu der gesuchten Größe: Flüssigkeitsvolumen pro Zeiteinheit.
Die erfindungsgem2Iße Meßvorrichtung läßt sich sehr einfach und kompakt bauen. Auf einer Flüssigkeitsströmung auf schwimmende Schwimmer sind bekannt und bekannte Konstruktionen können für die Zwecke der Erfindung angewendet werden. Auf magnetisch-induktiver Grundlage arbeitende Meßsonden zum Messen der Strom mungsgoschwindigkeit einer Flüssigkeit sind auch bekannt. Es sind kleine kompakte Bauteile, die ohne Schwierigkeit in einen Schwimmer eingebaut werden können. Als besonders geeignet hat sich die in dem DBGM 8 026 844 beschriebene Meßsonde herausgestellt. Sie dient zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit elektrisch leitfähiger strömender Medien und enthält einen metallischen Kern mit einer auf diesen aufgewickelten, an eine Spannungsquelle anschließbaren Wicklung zum Erzeugen eines durch das strömende Medium durchtretenden elektromagnetischen Feldes, mit zwei im Bereich dieses Feldes unter gegenseitigem Abstand in das strömende Medium eintauchenden und auf beiden Seiten einer Mittellinie angeordneten Elektroden und mit einer an diese angeschlossenen elektronischen Meßeinrichtung und zeichnet sich dadurch aus, daß der metallische Kern rotationssymnetrisch als Topfkern mit einem Mittel schenkel und mit diesem eine Wicklungekammer einschließenden magnetischen Mantel aufgebaut ist und die beiden Elektroden sich gegenüberliegend auf den beiden Seiten des Mittelschenkels angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Kombination eines Schwimmers zum Messen der Höhenlage und der Meßsondezum Messen der Strömungsgeschwindigkeit bringt den weiteren Vorteil, daß die Strömungsgeschwindigkeit an der entscheidenden Stelle, nämlich in der Mitte der Strömung gemessen wird, sofern der Schwimmer auch an dieser Stolle angeordnet wird. örtliche Abweichungen der Strömungsgeschwindigkeit von der Durchschnittsgeschwindigkeit verfälschen das Meßergebnis nicht.
Die Meßsonde weist Elektroden auf, die in den Flüssigkeitsstrom eintauchen müssen. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, daß die Meßsonde mit ihren Elektroden in einem in den Flussigkeitsstrom eintauchenden Bereich der Wand de Schwimmers angeordnet ist, In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist der den Schwimmer tragende Hebel hohl und ein zu der Meßsonde führendes Meßkabel ist durch den Hebel durchgeführt. Auf den beiden Xanalwänden sind in einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung Lagerböcke angeordnet, wobei eine über den Kanal verlaufende Achse in diesen gelagert ist und der den Schwiztimer tragende Hebel an der einen Seite der Achse und mindestens einen verschiebbares Gegengewucht tragender Hebel an der anderen Seite der Achse befestigt ist. Dabei ist der den Schwimmer tragende Hebel an der strömungsabwärtigen Seite der Achse befestigt. Schließlich ist die Achse noch mit einem Meßwertumformer verbunden, der ihre Winkel stellung und damit die Höhenlage des Schwimmers in ein elekerisches Signal umformt.
Am Beispiel der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsform wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist: Fig. 1 eine Seitenansicht der Meßvorrichtung, wobei eine Kanalwand zur Sichtbarmachung des Schwimmers weggebrochen ist, und Fig. 2 eine Ansicht in den Kanal hinein und zwar in Richtung gegen die Strömung.
Die beiden Figuren zeigen den Kanal 12 mit seinen beiden Kanalwänden 14 und 16 und der Flüssigkeitsströmung 18. Auf dieser schwimmt der Schwimmer 20 auf. Im gezeigten Bespiel hat die Flüssigkeitströmung einen sehr niedrigen Stand. Ihre Strömungsrichtung wird im übrigen in Fig. 1 durch die Pfeile angezeigt MSt einem Bereich 20 taucht der Schwimmer in die Flüssigkeit ein. Die Meßsonde 24 ist nun so im Schwimmer 20 angeordnet daß ihre Elektroden 26, von denen eine sichtbar ist, im Bereich 22 liegen, und damit in die Flüssigkeit eintauchen. Der Schwimmer 20 ist an dem Hebel 28 befestigt. Durch diesen ist das zur Mesonde 24 führende Moßkabel 30 durchgeführt. Der Hebel 28 ist an der Achse 32 befestigt. Diese ist in den beiden Lagerbbcken 34 gelagert. An der dem Hebel 28 gegenüberliegenden Seite sind an der Achse zwei weitere Hebel 36 angebracht, die verschiebbare Gegengewichte 38 tragen. Damit wird das Gewicht der Meßsonde 24 ausgeglichen und Schwingungen gedämpft. Mit der Achse 32 ist noch ein Meßwertumformer 40 verbunden. Er wandelt die Winkellage der Achse 32 und damit die Höhenlage des Schwimmers 20 in ein elektrisches Signal um.
Zur Erfindung gehört auch die meßtechnische Auswertung der ermittelten Höhenlage des Schwimmers zum Bestimmen des pro Zeiteinheit durch den Kanal strömenden Flüssigkeitvolumens. In Fig.
1 ist das Schaltschema angedeutet. Der Meßwertumformer40 gibt einen Strom (mA) ab, der ein Maß für die Hah. h des Schwimmers und damit für die H6he der Flüssigkeitsströmung ist. Die Meßsonde 24 gibt einen Strom (mA) ab, der ein Naß für die Geschwindigkeit v der Flüssigkeitsströmung 18 ist. Beide Ströme werden zu einem dritten Strom (mA) addiert, der ein Naß für das gesuchte Flüssigkeitsvolumen Q pro Zeiteinheit ist. Die genannten Ströme worden über Meßleitungen 42 und 44 geführt und gelangen schlieB-lich zu einem Schreiber 46 und einem Anzeigegerät 48. Das ermittelte Flüssigkeitsvolumen Q pro Zeiteinheit ist damit das Produkt von Breite b mal Höhe h mal Geschwindigkeit v. Es hat die richtige Dimension ml/s.
L e e r s e i t e

Claims

Schutzansprüche Vorrichtung zum Messen des pro Zeiteinheit durch einen offenen Kanal strömenden Flüssigkeitsvolumens, gekennzeichnet durch einen an der Kanalwand (14, 16) mit einem Hebel (28) achwenk bar gelagerten, auf dem Flüssigkeitsstrom (18) aufschwimmenden Schwimmer (20) und einer in diesen angeordneten Meßsonde (24) zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit des Flüssig keitsstromes (18).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (24) mit Elektroden (26) in einem in den Flüssigkeitsstrom (18) eintauchenden Bereich (22) der Wand des Schwimmers (20) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (28) hohl ist und ein zu der Meßsonde (24) führenses Meßkabel (30) durch den Hebel (28) durchgefUhrt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 biß 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den beiden Kanalwänden (14, 16) Lagerböcke (34) angeordnet, daß eine über den Xanal verlaufende Achse (32) in diesen gelagert ist und daß der den Schwimmer (20) tragende Hebel (28) an der einen Seite der Achse (32) und mindestens ein ein verschiebbares Gegengewicht (38) tragender Hebel 136g an der anderen Seite der Achse (32) befestigt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schwimmer (20) tragende Hebel (28) an der strömungsabwärtigen Seite der Achse (32) befestigt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßwertumformer 140) an die Achse (32) angekuppelt ist.