DE9406025U1 - Device for measuring the sludge level and the sludge density in containers - Google Patents
Device for measuring the sludge level and the sludge density in containersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung des Schlammpegels und der Schlammdichte in Behältern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for detecting the sludge level and the sludge density in containers according to the preamble of claim 1.
In Abscheidern oder Absetzbecken wird die Trennung von Verunreinigungen von vluidalen Medien vorgenommen. Es handelt sich hierbei meist um kolloidal vorhandene Verunreinigungen. Die sich am Beckenboden absetzenden Partikel bauen sich zu einer stetig wachsenden Schlammschicht auf.Separators or settling tanks are used to separate impurities from fluid media. These are mostly colloidal impurities. The particles that settle on the bottom of the tank build up to form a constantly growing layer of sludge.
Diese Schlämme werden einer Weiterbearbeitung zugeführt. Eine solche Weiterbearbeitung ist die Zuführung des Schlamms zu einer Presse, insbesondere einer Filterpresse, Im allgemeinen entwässern Filterpressen große Feststoffmengen aus Suspensionen. Der weitestgehend entwässerte Schlamm tritt als Filterkuchen aus. Unter dem erreichten Entwässerungsgrad wird hier ein mindestens zu erreichender Feststoffgehalt von 30% verstanden.This sludge is subjected to further processing. One such further processing is feeding the sludge to a press, in particular a filter press. In general, filter presses dewater large amounts of solids from suspensions. The largely dewatered sludge emerges as a filter cake. The degree of dewatering achieved here is understood to mean a minimum solids content of 30%.
Um nun Kenntnis über den Inhalt der Absetzbecken hinsichtlich des Füllstandes und der Konzentrationen zu gewinnen, bedarf es entsprechender Meßmittel.In order to gain knowledge about the contents of the settling tanks in terms of fill level and concentration, appropriate measuring instruments are required.
Aus der DE-32 08 167 A1 ist eine Meßvorrichtung bekannt, die zum Messen der Dicke von auf dem Grund auf Gewässern befindlichen Schlammschichten geeignet ist. Sie besteht aus einem Schwimmkörper mit einer Fahrtrichtungsstabi1isierungseinrichtung und mindestens einer Meßwertaufnahmeeinrichtung. Die Meßwertaufnahmeeinrichtung besteht aus einer Meßwertspeichereinheit, die mit einem MeßwertgeberFrom DE-32 08 167 A1 a measuring device is known which is suitable for measuring the thickness of mud layers on the bottom of bodies of water. It consists of a floating body with a direction stabilization device and at least one measurement value recording device. The measurement value recording device consists of a measurement value storage unit which is connected to a measurement value transmitter.
verbunden ist. Der Meßwertgeber ist als Meßarm ausgebildet, dessen einer Endabschnitt am Schwimmkörper vertikal schwenkbar gelagert ist und mit der Meßwertspeichereinheit in Wirkverbindung steht und dessen anderer Endabschnitt gewölbt abgewinkelt als auf der Schlammoberfläche gleitbares Gleitstück ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise ist der Meßarm in einer schlitzartigen, am Heck des plattenförmigen Schwimmerkörpers angeordneten Durchbrechung vertikal verschwenkbar. Es kann auch zusätzllich auf dem Schwimmkörper eine Höhendistanzmeßeinrichtung angeordnet sein, mittels derer der Abstand des Schwimmkörpers zum Scheitel des Kanals meßbar ist. Die Höhendistanzmeßeinrichtung kann einen Ultraschallsender aufweisen oder aber mit einem schwenkbaren, an dem Scheitel des Kanals zur Anlage bringbaren Meßarm versehen sein, dessen Schwenkwinkel als Meßgröße von einem Meßwertaufnahmegerät aufgenommen und in einem Meßwertspeicher gespeichert wird.The sensor is designed as a measuring arm, one end section of which is mounted vertically on the floating body and is operatively connected to the measured value storage unit, and the other end section of which is curved and angled to act as a sliding piece that can slide on the mud surface. The measuring arm can be conveniently pivoted vertically in a slot-like opening arranged at the rear of the plate-shaped floating body. A height distance measuring device can also be arranged on the floating body, by means of which the distance of the floating body to the top of the channel can be measured. The height distance measuring device can have an ultrasonic transmitter or be provided with a pivoting measuring arm that can be brought into contact with the top of the channel, the pivoting angle of which is recorded as a measured variable by a measured value recording device and stored in a measured value memory.
Das Kernstück dieser Vorrichtung ist eine Meßwertaufnahmeeinrichtung. Die Erfassung einer bestimmten Schlammkonsistenz bzw. deren Verhältnis zum Gesamtpegelstand kann aus der DE-32 08 167A1 nicht abgeleitet werden.The core of this device is a measurement recording device. The recording of a specific sludge consistency or its relationship to the overall water level cannot be derived from DE-32 08 167A1.
Aus der DE-32 48 244C2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Schlammspiegels, insbesondere in Absatzbecken von Anlagen zur Reinigung von Abwasser bekannt, wobei ein Meßkörper kontinuierlich in eine Flüssigkeit abgesenkt wird und der von dem Meßkörper von der Flüssigkeitsoberfläche bis zu seinem Eintauchen in den abgesetzten Schlamm zurückgelegte Weg ein Maß für dieFrom DE-32 48 244C2 a method and a device for determining the sludge level, in particular in settling tanks of plants for the treatment of waste water, is known, whereby a measuring body is continuously lowered into a liquid and the path covered by the measuring body from the liquid surface to its immersion in the settled sludge is a measure of the
Höhe der Flüssigkeit über dem Schlammspiegpl ist. Hier wird ein von einer ortsfest angeordneten Kamera aufgenommenes Bild des Meßkörpers mit dem tatsächlich zurückgelegten Weg des Meßkörpers verglichen.height of the liquid above the mud level. Here, an image of the measuring body taken by a fixed camera is compared with the actual path covered by the measuring body.
Ein Sprung in der Helligkeitsabnahme der von der Kamera aufgenommenen Bilder zeigt ein Eintauchen des Meßkörpers in den abgesetzten Schlamm an.A jump in the decrease in brightness of the images taken by the camera indicates that the measuring body has been immersed in the settled mud.
Zur Durchführung dieses Verfahrens wird ein Meßkörper mittels einer Absenkeinrichtung lotrecht bewegt, der zusammen mit einer Kamera, einem Wegmesser, einem Vergleichslichtfühler und einem Rechner innerhalb einer ortsfest angeordneten Hülle, die oben geschlossen und unten offen ist integriert sind.To carry out this procedure, a measuring body is moved vertically by means of a lowering device, which is integrated together with a camera, a displacement sensor, a comparison light sensor and a computer within a stationary casing that is closed at the top and open at the bottom.
Dieses beschriebene Verfahren arbeitet auf dem System der optischen Erfassung. Verschmutzungen der optischen Einrichtungen verfälschen jedoch das Meßergebnis.This described method works on the optical detection system. However, contamination of the optical devices distorts the measurement result.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zu schaffen, mittels der zuverlässige Daten über die Schlammhöhe, sowie auch die Schlammkonzentration zu gewinnen sind, wobei zusätzlich Werte über den Gesamtpegelstand gewonnen werden können, ohne daß das Meßergebnis der Schlammkonzentration und Schlammhöhe beeinflußt wird.The present invention is therefore based on the object of creating a device by means of which reliable data on the sludge height as well as the sludge concentration can be obtained, whereby additional values on the total water level can be obtained without influencing the measurement result of the sludge concentration and sludge height.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach dem Kennzeichen des vorgeschlagenen Anspruchs 1 gelöst. Besonders bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is achieved according to the invention by a device according to the characterizing part of the proposed claim 1. Particularly preferred developments of the invention are characterized in the subclaims.
Erfindungsgemäß wird nun ausgehend von einer Vorrichtung zur Erfassung des Schlammpegels und der Schlammdichte in Behältern, Becken oder dergleichen, welche mit Mitteln zum Absenken und Eintauchen der Meßgeräte bestückt ist, an diesem Absenk- und Eintauchmittel ein hydrostatischer Druckaufnehmer und ein den Absenkweg erfassendes Meßmittel angeordnet.According to the invention, starting from a device for detecting the sludge level and the sludge density in containers, basins or the like, which is equipped with means for lowering and immersing the measuring devices, a hydrostatic pressure sensor and a measuring device that detects the lowering path are arranged on this lowering and immersion means.
Bevorzugterweise ist dieses Absenk- und Eintauchmittel als Seilrolle ausgebildet und an dem Seilende ein Gewicht angeordnet. Bevorzugterweise ist am Absenk- und Eintauchmittel, welches als Seilrolle ausgebildet sein kann, ein den Absenkweg erfassendes Meßmittel angeordnet. Diese Messung kann beispielsweise durch die Erfassung der Seilrollenumdrehung erfolgen. Ferner ist der Vorrichtung eine Auswerteelektronik zugeordnet, die bevorzugterweise in einem Gehäuse integriert ist. In diesem Gehäuse kann auch die Seilrolle untergebracht sein.Preferably, this lowering and immersion means is designed as a rope pulley and a weight is arranged at the end of the rope. Preferably, a measuring device that records the lowering path is arranged on the lowering and immersion means, which can be designed as a rope pulley. This measurement can be carried out, for example, by recording the rotation of the rope pulley. Furthermore, the device is assigned an evaluation electronics, which is preferably integrated in a housing. The rope pulley can also be housed in this housing.
Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit die Auswerteelektronik extern anzuordnen. Auch die Eingabe- und Ablesemittel können extern oder intern angeordnet werden. Bei der internen Anordnung der Eingabemittel sind diese beispielsweise als Tastatur am Gehäuse angeordnet. Ebenso befindet sich dann am Gehäuse ein Display als Anzeigeeinheit. Erfindungsgemäß besteht auch die Möglichkeit, das Absenk- und Eintauchmittel als linear arbeitende Einheit auszubilden.Of course, it is also possible to arrange the evaluation electronics externally. The input and reading devices can also be arranged externally or internally. If the input devices are arranged internally, they are arranged as a keyboard on the housing, for example. There is also a display on the housing as a display unit. According to the invention, it is also possible to design the lowering and immersion device as a linear unit.
Hier ist eine teleskopartige Ein- und Ausfahrmechanik in Betracht zu ziehen. Entsprechend ist dann ein anders geartetes Wegmeßsystem als Ersatz für die Seilabrollängenerfassung zu verwenden.A telescopic extension and retraction mechanism should be considered here. Accordingly, a different type of distance measuring system should be used as a replacement for the cable unwinding length measurement.
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Der Auswerteelektronik ist je nach gewählter Ausführungsform ein interner oder externer Speicher zugeordnet, in dem anwendungsspezifische Daten festgehalten werden können, um Vergleichsmessungen durchzuführen.Depending on the selected version, the evaluation electronics is assigned an internal or external memory in which application-specific data can be stored in order to carry out comparative measurements.
Die Abrollänge ist also das erste Maß, das zur Auswertung herangezogen wird. Der Pegel der Gesamtflüssigkeit wird erfaßt, indem die Druckmeßdose auf der Flüssigkeitsoberfläche auftrifft. Der Sensor der Druckmeßdose unterscheidet hier zwischen Luft und Flüssigkeit. Beim weiteren Abrollen des Seiles durchfährt die Druckmeßdose eine Flüssigkeit oder Suspension mit sich nach unten verändernder Dichte. Die Elektronik rechnet dann über die Differenz die zunehmende Dichte aus. Der Sensor erfaßt also den hydrostatischen Druck. Durch die Verwendung eines hydrostatischen Druckaufnehmer, insbesondere einer Druckmeßdose, der Abrolleinrichtung, deren Abrollänge definiert ist und deren Umdrehungen maßlich erfaßt wird und der Auswerteelektronik kann also eine zuverlässige Kombination von Daten ermittelt und ausgewertet werden, so daß zuverlässige Aussagen über die Schlammkonzentration abgeleitet werden können.The unwinding length is therefore the first measurement used for evaluation. The level of the total liquid is recorded when the pressure cell hits the liquid surface. The sensor of the pressure cell differentiates between air and liquid. As the rope continues to unwind, the pressure cell passes through a liquid or suspension with a density that decreases. The electronics then calculate the increasing density using the difference. The sensor therefore records the hydrostatic pressure. By using a hydrostatic pressure sensor, in particular a pressure cell, the unwinding device, whose unwinding length is defined and whose revolutions are measured, and the evaluation electronics, a reliable combination of data can be determined and evaluated so that reliable statements can be made about the sludge concentration.
Beispielsweise kann die Dichte der eigentlichen Flüssigkeit zuvor eingegeben werden, so daß dieser Wert bei weiterem Absenken ausgeblendet wird. Beim Auftreffen auf die Flüssigkeit beginnt also die Dichtmessung, weil der ermittelte Gesamtfüllstand nur über die Länge der Seilrolle erfaßt wird. Bei weiterem Absenken mißt der Druckaufnehmer die zunehmende Konzentration durch das steigende spezifische Gewicht der Suspension.For example, the density of the actual liquid can be entered beforehand so that this value is hidden when the pressure is lowered further. The density measurement begins when the liquid is hit because the total fill level determined is only recorded over the length of the rope pulley. When the pressure is lowered further, the pressure sensor measures the increasing concentration due to the increasing specific weight of the suspension.
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Ferner kann an der Auswerteelektronik die gewünschte Dichte und ein dazu gehörender Füllstand des Schlammes programmiert werden, so daß in Abhängigkeit der Behältergröße die vorhandene Schlammenge ermittelt werden kann. Durch diese Maßnahmen können die Schlammdichte und der Schlammfüllstand unabhängig von der Gesamtfüllhöhe gemessen und daraus ein Idealwert für Schlammweiterverarbeitung ermittelt werden.Furthermore, the desired density and the corresponding fill level of the sludge can be programmed into the evaluation electronics so that the existing sludge quantity can be determined depending on the container size. These measures allow the sludge density and the sludge fill level to be measured independently of the total fill level and an ideal value for further sludge processing to be determined from this.
Somit können auch Schlammdichtenerfassungen durchgeführt werden, bei denen eine optische Erfassung nicht möglich ist.This means that sludge density measurements can also be carried out where optical measurement is not possible.
Anhand der beigefügten Zeichnung, die ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wird diese nun näher beschrieben.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing, which shows a particularly preferred embodiment of the invention.
Die Figur 1 zeigt ein Einsatzbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem oder an einem Sedimentationstank 12. In einem Sedimentationstank erfolgt die mechanische Klärung von Flüssigkeiten oder Suspensionen. Man versteht unter Sedimentation die Trennung von Feststoffteilchen, ölpartikeln und dergleichen aus der sie umgebenden Flüssigkeit unter dem Einfluß beispielsweise von äußeren Kräften. Der Absetzeffekt ist im allgemeinen auf die Ausnutzung der natürlichen Schwerkraft zurückzuführen, kann aber auch durch künstlich erzeugte Kräfte, z.B. Fliehkräfte bewirkt werden.Figure 1 shows an example of the use of the device according to the invention in or on a sedimentation tank 12. The mechanical clarification of liquids or suspensions takes place in a sedimentation tank. Sedimentation is understood to mean the separation of solid particles, oil particles and the like from the liquid surrounding them under the influence of, for example, external forces. The settling effect is generally due to the use of natural gravity, but can also be caused by artificially generated forces, e.g. centrifugal forces.
Bei der Abwasserreinigung ist dies ein bewährtes Trennsystem, da die meisten suspendierten Stoffe im Abwasser schwerer als Wasser sind. In diesem Absetz- oderThis is a proven separation system for wastewater treatment, as most suspended substances in the wastewater are heavier than water. In this settling or
Sedimentationstank oder -becken 12 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung angeordnet bzw. eingesetzt. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Absenk- und Eintauchmittel 1, das hier als Seilrolle mit einem abrollbaren Seil 4 ausgebildet ist. Am Ende des Seiles 4 ist ein Gewicht 5 befestigt, das das lotrechte Eintauchen des Seiles in die Flüssigkeit sicherstellt.The device according to the invention is arranged or inserted in a sedimentation tank or basin 12. The device essentially consists of a lowering and immersion means 1, which is designed here as a rope pulley with an unwindable rope 4. A weight 5 is attached to the end of the rope 4, which ensures that the rope is immersed vertically in the liquid.
Unmittelbar über dem Gewicht 5 ist ein hydrostatischer Druckaufnehmer 2 befestigt. Zur Ermittlung des Absenkweges ist auf der Seilrolle ein Meßmittel 3 angeordnet. Die Seilrolle sowie das Meßmittel 3 sind bevorzugterweise innerhalb eines Gehäuses 7 eingesetzt, wo sich auch eine Auswerteelektronik 6 befindet. Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind am Gehäuse entsprechende Eingabemittel 8, beispielsweise in Form einer Tastatur 9 und ein Display 10 angeordnet. Ferner ist der Auswerteelektronik 6 mindestens ein Speicher 11 zugeordnet. Beim Absenken der Meßmittel trifft zunächst der hydrostatische Druckaufnehmer 2 auf die Flüssigkeitsoberfläche 13 auf. Er erkennt durch den Meßsprung den Eintauchmoment und unterscheidet somit zwischen Luft und Flüssigkeit. Bei weiterem Absenken steigt die Dichte.A hydrostatic pressure sensor 2 is attached directly above the weight 5. To determine the lowering path, a measuring device 3 is arranged on the cable pulley. The cable pulley and the measuring device 3 are preferably installed inside a housing 7, where an evaluation electronics 6 is also located. In one embodiment of the invention, corresponding input devices 8, for example in the form of a keyboard 9 and a display 10, are arranged on the housing. Furthermore, at least one memory 11 is assigned to the evaluation electronics 6. When the measuring devices are lowered, the hydrostatic pressure sensor 2 first hits the liquid surface 13. It detects the immersion moment through the measurement jump and thus distinguishes between air and liquid. As the device is lowered further, the density increases.
Ausgehend vom Gesamtfüllstand Z kann nun die Eintauchtiefe Y festgelegt werden, bei der die Konsistenz beispielsweise 250g/1 beträgt, was sich über die Schlammtiefe X erstrecken kann. Dies kann als vorgegebener Wert gespeichert werden, der als Sollwert eine entsprechende Information weitergibt. Dies kann beispielsweise die Information sein, daß der Tankinhalt nun in effizienter Menge und Konsistenz dazu geeignet ist, eine Filterpresse zu befüllen.Based on the total fill level Z, the immersion depth Y can now be determined, at which the consistency is, for example, 250g/1, which can extend over the sludge depth X. This can be saved as a specified value, which passes on corresponding information as a target value. This can, for example, be the information that the tank contents are now suitable in an efficient quantity and consistency for filling a filter press.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen, mittels der nahezu alle Inhalte von Absatzbecken und gleichartigen Einrichtungen hinsichtlich ihrer Konzentration, Menge und Gesamtfüllstand ermittelt werden können, bei denen eine optische Erfassung, beispielsweise nicht möglich ist.The present invention provides a device by means of which almost all contents of sedimentation tanks and similar devices can be determined in terms of their concentration, quantity and total fill level, where optical detection is not possible, for example.
1 Absenk- und Eintauchmittel/Seilrolle1 lowering and immersion device/rope pulley
2 hydrostatischer Druckaufnehmer/Druckmeßdose2 hydrostatic pressure transducer/pressure cell
3 Meßmittel für Absenkweg3 Measuring instruments for lowering path
4 Seil4 Rope
5 Gewicht5 Weight
6 Auswerteelektronik6 Evaluation electronics
7 Gehäuse7 Housing
8 Eingabemittel8 Input devices
9 Tastatur9 Keyboard
10 Display10 Display
11 Speicher11 Storage
12 Sedimentationstank/Behälter12 Sedimentation tank/container
13 Flüssigkeitspiegel/Oberfläche13 Liquid level/surface
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