NL1018632C2 - Venturi-meetdoorlaat. - Google Patents

Description

Venturi-meetdoorlaat

De uitvinding heeft betrekking op een venturi-meetdoorlaat voor het meten van een debiet in een waterloop, omvattende een in de waterloop opgenomen vernauwing, welke een doorlaat vormt voor het water van de waterloop.

5 Een dergelijke venturi-meetdoorlaat is bekend uit het handboek "Debietmeten in open waterlopen" van de auteurs W. Boiten, A. Dommerholt en M. Soet, gepubliceerd januari 1995; ISSN 0926-230X. Uit deze publicatie is zowel een ongestuwde als een gestuwde venturi stroming bekend waarbij op 10 pag. 96 van het Handboek getoond is dat daartoe in de waterloop een vernauwing is opgenomen.

Het debiet wordt met de bekende venturi-meetdoorlaat berekend uit de gemeten waterhoogten voor en achter de vernauwing in de waterloop onder toepassing van een correctieco-15 efficient. Deze debietbepaling is overigens op zichzelf bekend en gebaseerd op de wet van Bernoulli.

Met de. uitvinding is beoogd een verbeterde venturi-meetdoorlaat te verschaffen, welke een groter meetbereik heeft en welke nauwkeuriger kan werken.

20 De venturi-meetdoorlaat volgens de uitvinding is er daartoe door gekenmerkt dat in de vernauwing een lichaam is opgenomen welke de hoogte van de doorlaat bepaalt. Doordat dit lichaam de stroming van het water conditioneert en het doorstroomde oppervlak van de doorlaat beter definieert, kan 25 de debietbepaling nauwkeuriger verlopen.

Het is verder voordelig dat het lichaam in hoogte instelbaar is. Dit biedt de mogelijkheid dat het meetbereik van de venturi-meetdoorlaat wordt aangepast aan de aangeboden hoeveelheid water in de waterloop.

30 Het lichaam laat zich geschikt als een drijver rea liseren zodat bedoelde aanpassing zelfs automatisch kan geschieden .

Ten behoeve van de nauwkeurige instelmogelijkheid van de drijver is het wenselijk dat deze een ballastorgaan 35 heeft voor het daarin opnemen van een instelbare hoeveelheid ballastwater.

101 8632·.

2

Teneinde ook zeer geringe debieten goed te kunnen meten is het wenselijk dat in de vernauwing en onder het lichaam een drempel op de bodem van de waterloop is geplaatst.

Het lichaam, en als deze wordt toegepast ook de 5 drempel, kan een zodanige vorm gegeven worden dat een minimaal energieverlies resulteert bij passeren van de venturi-meetdoorlaat. In een bepaald aspect van de uitvinding kan het echter wenselijk zijn dat het lichaam en/of de drempel in de doorstromingsrichting van de waterloop symmetrisch is vormge-10 geven. Dit maakt mogelijk dat de venturi-meetdoorlaat werkzaam is in twee tegengestelde doorstromingsrichtingen en daarbij even nauwkeurige meetresultaten verschaft.

Ten behoeve van de nauwkeurige debietmeting is het voordelig dat stroomopwaarts en optioneel stroomafwaarts na-15 bij de vernauwing in de waterloop stromingsarme secties zijn ingericht. In deze stromingsarme secties kunnen dan water-hoogtemetingen plaatsvinden van het aldaar nagenoeg stilstaande water. Deze hoogtemetingen kunnen vervolgens op op zichzelf bekende wijze in de meting van het debiet worden 20 verdisconteerd.

Een bijzonder aspect van de uitvinding is dat de drempel en/of het lichaam is voorzien van ten minste een drukopnemer voor het bepalen van de lokale waterdruk. In afwijking van iedere bekende wijze van debietbepaling levert 25 dit een directe maat voor de dynamische druk ter plaatse van de vernauwing, waarmee een nauwkeurige debietbepaling moge-lijk wordt.

In een verder aspect van de uitvinding is de venturi-meetdoorlaat erdoor gekenmerkt dat deze voorzien is van 30 een waterhoogtemeter in de waterloop, en een op de waterhoog-temeter aangesloten regelsysteem voor het instellen van de hoogte van het lichaam in afhankelijkheid van de gemeten waterhoogte. Hiermee kan worden voorzien in een geheel geautomatiseerde aanpassing van de venturi-meetdoorlaat aan de hoe-35 veelheid water in de waterloop, zodat doorlopend een optimale debietmeting mogelijk is.

Het is voor de goede werking van de inrichting wenselijk dat het lichaam een rechtgeleiding heeft, en daartoe bij voorkeur aan weerszijden van de vernauwing in rechtgelei- 101 8632-« 3 ders is opgenomen. Een andere geschikte uitvoeringsvorm van een dergelijke rechtgeleiding is om het lichaam aan een in hoogte instelbare armconstructie op te hangen. Ook bij zeer hoge waterstanden in de waterloop is de venturi-meetdoorlaat 5 volgens de uitvinding dan nog geschikt voor de meting van het debiet.

De uitvinding zal in het navolgende verder worden toegelicht aan de hand van de navolgende beschrijving van een uitvoeringsvoorbeeld en onder verwijzing naar de bijgaande 10 tekening.

In de tekening toont - fig. 1 een eerste uitvoeringsvorm van de venturi-meet door laat volgens de uitvinding; en - fig. 2a, b en c in doorsnede -aanzicht diverse va- 15 riant en van de venturi-meetdoorlaat volgens de uitvinding; en - fig. 3a en 3b in bovenaanzicht de venturi-meetdoorlaat volgens de uitvinding in symmetrische respectievelijk asymmetrische uitvoering; en 20 - fig. 3c de toepassing van enkele venturi- meetdoorlaten volgens de uitvinding in een zeer brede waterloop; en - fig. 4a en 4b in dwarsdoorsnede de venturi-meetdoorlaat volgens de uitvinding met enkele 25 meetvoorzieningen.

In de figuren gebruikte gelijke verwijzingscijfers verwijzen naar dezelfde onderdelen.

Verwijzend nu eerst naar fig. 1 toont deze de venturi-meetdoorlaat 1 volgens de uitvinding. Deze venturi-30 meetdoorlaat 1 is gevormd als een in een waterloop 2 opgenomen kunstwerk welke is gevormd als vernauwing door toepassing van landhoofden 3 en 4. Deze landhoofden 3 en 4 vormen een doorlaat 5 voor het water van de waterloop 2. Volgens de uitvinding is in de door de landhoofden 3 en 4 gevormde veraau-35 wing 5 tussen niet-getoonde rechtgeleiders een lichaam 6 opgenomen welke de hoogte van de doorlaat 5 bepaalt. Dit lichaam 6 is bij voorkeur in hoogte instelbaar. Deze hoogte-instelling kan eenvoudig worden gerealiseerd door het lichaam 6 als drijver uit te voeren. Een dergelijke drijver 6 zal 101 8632« 4 zich automatisch aan de hoogte van het waterpeil in de waterloop 2 aanpassen. Ook kan de drijver 6 zijn voorzien van een ballastorgaan (niet getoond) voor het daarin opnemen van een instelbare hoeveelheid ballastwater. Op deze wijze kan een 5 verdere instelmogelijkheid aan de drijver 6 gegeven worden.

Fig. 1 toont verder dat in de vernauwing 5 en onder het lichaam 6 een drempel 7 kan zijn geplaatst op de bodem van de waterloop 2. De vorm van de drempel 7 aan haar bovenzijde is doorgaans gespiegeld gelijkvormig aan de vorm van de 10 onderkant van het drijverlichaam 6.

In de figuren 2a t/m c worden diverse mogelijke uit-voeringsvarianten van het lichaam 6 en de drempel 7 getoond. Onder omstandigheden kan de drempel 7, zoals hierna zal worden toegelicht, achterwege gelaten worden.

15 Fig. 2a toont de venturi-meetdoorlaat 1 uitgevoerd met een asymmetrisch lengteprofiel van het lichaam 6 en de drempel 7. Dit profiel is bedoeld voor het meten van het debiet in waterlopen 2 waarin de stroomrichting altijd dezelfde is, namelijk zoals aangegeven met pijl A. In deze uitvoe-20 ringsvorm van de venturi-meetdoorlaat 1 ontstaat relatief weinig energieverlies bij de debietmeting.

Figuur 2b toont de venturi-meetdoorlaat 1 met een symmetrisch lengteprofiel dat geschikt is om het debiet in twee tegengestelde richtingen te meten zoals aangegeven met 25 pijl B. In beginsel veroorzaakt deze vorm van de venturi-meetdoorlaat 1 meer wervels en turbulentie in het water van de waterloop 2 zodat meer energieverlies optreedt dan in de uitvoeringsvorm volgens figuur 2a.

De in figuur 2c getoonde venturi-meetdoorlaat 1 is 30 uitgevoerd zonder drempel en is geschikt voor rivieren of kanalen welke van zichzelf reeds voldoende debiet bezitten. Ook is deze uitvoeringsvorm zonder drempel geschikt wanneer de waterdoorloop 2 veel sediment vervoert. Overigens geeft de door landhoofden 3, 4 veroorzaakte vernauwing ter plaatse 35 van de venturi-meetdoorlaat een verhoogde doorstroming zodat sedimentatie in deze omgeving weinig waarschijnlijk is.

De venturi-meet door laat volgens de uitvinding vereist niet dat een lange, rechte, ongestuwde aanvoerweg in de waterdoorloop 2 wordt opgenomen. Wel is het zinvol dat het 1018632” 5 wateroppervlak aan de inlaatzijde van de venturi-meetdoorlaat wordt verbreed, waardoor stromingsarme secties in de waterloop ontstaan. Deze maken het mogelijk dat de energiehoogte van het water op die plaatsen nauwkeurig kan worden gemeten.

5 Dit wordt hierna nader toegelicht onder verwijzing naar de figuren 3a en 3b.

Figuur 3a toont de toepassing van een symmetrische venturi-meetdoorlaat 1, welke geschikt is voor debietmeting in twee richtingen. In dat geval worden bij voorkeur in de 10 landhoofden 3, 4 zogeheten "stilling wells" 8 en 9 toegepast voor het verschaffen van stromingsarme secties waarin de waterstand kan worden gemeten. Op basis van de daarmee verkregen meetgegevens kan zowel de stroomrichting als het energie-verval over de venturi-meetdoorlaat 1 worden bepaald.

15 Figuur 3b toont een asymmetrisch uitgevoerde ventu- ri-meetdoorlaat 1, welke overeenkomstig aan de uitvoering volgens figuur 3a bovenstrooms is voorzien van twee stilling wells 8. Deze uitvoering is geschikt wanneer de doorstroming van de venturi-meetdoorlaat 1 altijd in één richting plaats-20 vindt. Indien gewenst kan zoals in de figuur getoond nabij de vernauwing van de venturi-meetdoorlaat 1 ook hier een tweetal stilling wells 9 benedenstrooms worden toegepast. Gezien de meer nabije plaatsing bij de stroming in de waterloop 2 is de energiehoogtebepaling met behulp van deze benedenstroomse 25 stilling wells 9 echter minder nauwkeurig.

Figuur 3c toont de toepassing van enkele naast elkaar geplaatste venturi-meetdoorlaten 1 in een zeer brede waterloop 2. In die toepassing wordt gebruik gemaakt van in de waterloop 2 geplaatste pijlers 10, welke tezamen met de land-30 hoofden 3, 4 vernauwingen aanbrengen in de waterloop 2. Tussen de pijlers 10 respectievelijk tussen de landhoofden 3, 4 en de desbetreffende pijler 10 zijn lichamen 6 opgenomen die de hoogte van de respectievelijke doorlaten 5 bepalen. De voor de meting van het debiet gewenste stilling wells 8 kun-35 nen in de landhoofden 3, 4 en de pijlers 10 worden opgenomen. De waterdruk ter hoogte van de venturi-meetdoorlaat 1 wordt volgens de uitvinding (mede) bepaald met behulp van in de drempel 7 en/of het lichaam 6 opgenomen drukopnemers.

Figuur 4a toont de toepassing waarin drukopnemers 11 101 8632 v 6 in het lichaam 6 zijn opgenomen, terwijl figuur 4b de toepassing van drukopnemers 12 in de drempel 7 toont.

De in figuur 4b getoonde toepassing van drukmeters 12 in de drempel 7 heeft het voordeel dat de drempel 7 sta-5 tisch is, hetgeen de plaatsing en het gebruik van de daarin opgenomen drukmeters 12 vergemakkelijkt. Een nadeel is mogelijk dat in de openingen die toegang bieden tot de drukopnemers 12 sediment zich kan ophopen, met name wanneer in de waterloop 2 transport van zand plaatsvindt. Ook is dit risico 10 niet denkbeeldig wanneer het water in de waterloop 2 geregeld stilstaat.

Deze zojuist genoemde problemen zijn te vermijden wanneer de in figuur 4a getoonde toepassing van drukopnemers 11 in de drijver 6 wordt aangewend. Het nadeel van deze toe-15 passing is echter dat de drukopnemers 11 zijn opgenomen in een beweegbaar lichaam, hetgeen complicaties geeft voor de uitlezing van de drukwaarde, alsook voor de interpretatie daarvan waarbij immers rekening moet worden gehouden met de ingestelde hoogte van de drijver 6.

20 In het algemeen kan nog als voordeel van de venturi- meetdoorlaat 1 volgens de uitvinding worden opgemerkt dat deze visdoorlaatbaar is en derhalve geen drempel vormt voor het migratiegedrag dat vissen vertonen. Een ander voordeel van de venturi-meetdoorlaat 1 volgens de uitvinding is dat deze be-25 halve een debietmeting in de waterloop 2 ook mogelijk maakt om de waterstand benendenstrooms of bovenstrooms te regelen. Deze regelfunctie gaat echter doorgaans ten koste van de vis-passeerbaarheid wanneer het resulterende debiet in de doorlaat 5 een te hoge waarde bereikt, bijvoorbeeld meer dam. 1 30 meter per seconde bedraagt.

1018632"

Claims (12)

1. Venturi-meetdoorlaat voor het meten van een debiet in een waterloop, omvattende een in de waterloop opgenomen vernauwing, welke een doorlaat vormt voor het water van de waterloop, met het kenmerk, dat in de vernauwing een li- 5 chaam is opgenomen, welke de hoogte van de doorlaat bepaalt.

2. Venturi-meetdoorlaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het lichaam in hoogte instelbaar is.

3. Venturi-meetdoorlaat volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het lichaam een drijver is.

4. Venturi-meetdoorlaat volgens conclusie 2 en 3, met het kenmerk, dat de drijver een ballastorgaan heeft voor het daarin opnemen van een instelbare hoeveelheid ballastwa-ter.

5. Venturi-meetdoorlaat volgens een der voorgaande 15 conclusies, met het kenmerk, dat in de vernauwing en onder het lichaam een drempel op de bodem van de waterloop is geplaatst .

6. Venturi-meetdoorlaat volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat het lichaam en/of de drempel in de 20 doorstromingsrichting van de waterloop symmetrisch is vormgegeven .

7. Venturi-meetdoorlaat volgens een der conclusies 1- 6, met het kenmerk, dat stroomopwaarts en optioneel stroomafwaarts nabij de vernauwing in de waterloop stromingsarme 25 secties zijn ingericht.

8. Venturi-meetdoorlaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het lichaam en/of de drempel is voorzien van ten minste een drukopnemer voor het bepalen van de lokale waterdruk.

9. Venturi-meetdoorlaat volgens een der conclusies 2- 10, met het kenmerk, dat deze voorzien is van een water-hoogtemeter voor het bepalen van de waterhoogte in de waterloop, en een op de waterhoogtemeter aangesloten regelsysteem voor het instellen van de hoogte van het lichaam in afhanke- 35 lijkheid van de gemeten waterhoogte.

10. Venturi-meetdoorlaat volgens een der voorgaande 101 86 3 2 * conclusies, met het kenmerk, dat het lichaam een rechtgelei-ding heeft.

11. Venturi-meetdoorlaat volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het lichaam aan weerzijden van de vernauwing 5 in rechtgeleiders is opgenomen.

12. Venturi-meetdoorlaat volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het lichaam aan een in hoogte instelbare armconstructie is opgehangen. 1018632Ί