NL9500061A - Inrichting voor het meten van de massaconcentratie van een door een buisleiding stromend bagger- of dergelijk mengsel. - Google Patents

Description

Inrichting voor het roeten van de massaconcentratie van een door een buisleiding stromend bagger- of dergelijk mengsel.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het meten van de massaconcentratie van een door een buisleiding stromend bagger- of dergelijk mengsel, welke inrichting een meetbuis omvat die kan worden opgenomen in de betreffende buisleiding.

In het bijzonder bij het uitvoeren van baggerwerkzaam-heden is het betreffende proces grotendeels onttrokken aan de menselijke waarneming. Daardoor is de bepaling van de procesparameters tijdens het baggeren van veel belang voor een efficiënte inzet van het baggerwerktuig. Een dergelijke parameter is de massaconcentratie van het verplaatste mengsel, dat wil zeggen de hoeveelheid vaste stof die zich in een bepaalde hoeveelheid water bevindt. Door de aanwezigheid van de vaste stof in het water zal de dichtheid van het baggermengsel in het algemeen variëren tussen 1000 en 1600 kg/m3.

Bij een bekende inrichting voor het hiervoor beschreven doel wordt de massaconcentratie bepaald door meting van de intensiteit van radioactieve straling, waarbij de absorptie van de gammastraling door de in het mengsel aanwezige vaste deeltjes een maat is voor de concentratie. Mede vanwege de noodzakelijke afscherming van de stralingsbron met lood zijn dergelijke inrichtingen zwaar en kostbaar. Ook kunnen bezwaren bestaan tegen het gebruik van een dergelijke inrichting in verband met het stralingsgevaar. Bij klein baggermaterieel wordt een dergelijke inrichting te duur geacht in verhouding met de hoeveelheid verplaatst mengsel.

Getracht is wel de concentratie van het mengsel te bepalen door meting van het gewicht van het mengsel maar dit heeft niet tot bevredigende resultaten geleid, in het bijzonder niet bij gebruik van een dergelijke inrichting aan boord van baggerwerktuigen. De nauwkeurigheid bleek gering en de gevoeligheid voor trillingen en variaties in de persdruk groot. Ook bleken drukgolven slecht te worden verwerkt.

De uitvinding beoogt nu de boven genoemde bezwaren op te heffen en verschaft daartoe een inrichting die daardoor is gekenmerkt, dat de meetbuis die kan worden opgenomen in de buisleiding is opgehangen aan ten minste twee, zich nabij de einden van de meetbuis bevindende, verende ophang-organen, die zijn verbonden met een portaal dat zich over de meetbuis heen uitstrekt en dat wordt ondersteund door zich ter weerszijden van de meetbuis bevindende delen van de buisleiding waarmee de meetbuis door elastische buisvormige aansluitelementen is verbonden en waarbij de meetbuis in het midden tussen de ophangorganen in is verbonden met het portaal door middel van een als krachtopnemer uitgevoerde stang, die dient voor het opnemen en meten van het gewichtsverschil dat optreedt wanneer de meetbuis slechts gevuld is met water dan wel met water waarin zich vaste stof bevindt.

Een dergelijke inrichting kan zodanig worden gedimensioneerd en de kosten ervan zullen zodanig zijn dat het ook geschikt is voor plaatsing aan boord van kleinere bagger-vaartuigen.

De nauwkeurigheid van de meting kan verder worden vergroot wanneer de ophangorganen zodanig zijn uitgevoerd en/of kunnen worden ingesteld, dat de hartlijn van de meetbuis, terwijl deze en de er op aansluitende delen met water zijn gevuld, nagenoeg in lijn ligt met de hartlijn van de, de poten van het portaal dragende, delen van de buisleiding. De aansluitelementen zullen dan slechts een geringe vervorming ondergaan wanneer naderhand water met zich daarin bevindende vaste stof door de inrichting wordt gevoerd.

Wanneer de meetbuis en de er op aansluitende delen geheel met water zijn gevuld en de verende ophangorganen zodanig zijn afgesteld dat de elastische buisvormige aansluitelementen praktisch volledig zijn uitgelijnd ten opzichte van de er op aansluitende delen en daarbij nagenoeg spanningsloos zullen zijn, zal het gewicht van de met water gevulde buis volledig door de verende ophangorganen worden opgenomen. In die toestand wordt door de krachtopnemende stang nagenoeg geen kracht opgenomen en gemeten. Wel kan voor het onder bedrijfsomstandigheden instellen van het nulpunt de krachtopnemende stang eerst onder een geringe voorspanning worden gebracht.

Wanneer vervolgens de meetbuis is gevuld met mengsel bestaande uit water met daarin een vaste stof, welk mengsel dus een hogere dichtheid bezit dan water, zal de krachtopnemende stang door het extra gewicht slechts een geringe vervorming ondergaan en zal het gewicht van de aan het water toegevoegde vaste stof nagenoeg volledig door de krachtopnemende stang worden opgenomen zodat dit gewicht kan worden gemeten.

Doordat de massaconcentratie direct wordt afgeleid van de gewichtstoename van het baggermengsel ten opzichte van water, is de mauwkeurigheid van de meting relatief groot. De gewichtsmeting wordt namelijk slechts betrokken op het bereik van de gewichtstoename.

De éénpunts-ophanging van de meetbuis in het midden tussen de twee verende ophangorganen en de beide elastische buisvormige aansluitelementen in, maakt de inrichting betrekkelijk ongevoelig voor lopende drukgolven en trillingen in de bagger leiding. Door deze wijze van aanbrenging van de krachtopnemende stang is de meetbuis te allen tijde in statisch evenwicht en wordt de gewichtstoename volledig en slechts alleen door de krachtopnemende stang opgenomen en gemeten.

Doordat de krachtopnemende stang in verhouding met de overige componenten niet aan vervorming onderhevig is en de veerkonstante van de aansluitelementen klein is , zal de meting nagenoeg ongevoelig zijn voor kleine afwijkingen van de rechte uitlijning van de meetbuis ten opzichte van de er op aansluitende buizen.

Verder zal de hartlijn van de meetbuis zich bij voorkeur in horizontale richting uitstrekken. Een geringe afwijking van de horizontaal zal echter slechts een beperkte invloed op de nauwkeurigheid van de meting opleveren. Eventueel kan de invloed van de hellingshoek in het resultaat van de meting worden verwerkt.

De elastische buisvormige aansluitelementen, die de meetbuis met de buisleiding verbinden, zullen bij voorkeur worden vervaardigd uit kunststof of natuurrubber met een voldoende slijtvastheid tegen de schurende en stotende belasting van de vaste bestanddelen van het baggermengsel. Ook zullen zij de in de buisleiding aanwezige pompdruk op moeten kunnen nemen.

Zij zullen zodanig worden gedimensioneerd dat de veerkonstante ervan klein zal zijn ten opzichte van die van de stangvormige krachtopnemer. Hierdoor zullen zij als gevolg van enige geringe vervorming slechts geringe momenten en dwarskrachten op de meetbuis uitoefenen. Door een bijkomende materiaal-eigenschap van de elastische aansluit-elementen zullen deze bij grotere vervorming wel enige energie opnemen waardoor een eventuele schommelende beweging van de meetbuis, rond het ophangpunt van de krachtop-nemende stang, wordt gedempt.

Daar de massaconcentratie vrij snel kan variëren zal dit ook het geval zijn met het door de krachtopnemer geleverde signaal. Ten gevolge van mechanische trillingen en scheepsbewegingen zullen verticale versnellingskrachten optreden die de gewichtsmeting periodiek kunnen beïnvloeden. Om toch een stabiele uitlezing mogelijk te maken kan worden voorzien in middelen voor het verschaffen van een filtering van de meting, waarbij de tijdconstante kan worden afgestemd op de frequentie van stoorsignalen zoals met de pompblad-frequentie en van de scheepsbewegingen.

Voor een voldoend nauwkeurige meting is eveneens van belang dat geen bezinking van vaste stof in de meetbuis en in de aansluitelementen optreedt. Hiertoe zal de stroomsnelheid een bepaalde waarde moeten bezitten en is het gewenst dat de stroming voldoende turbulent is.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van een uitvoerings-voorbeeld, waarvan schematisch een zijaanzicht in de tekening is getoond.

De in de tekening getoonde inrichting omvat de meetbuis 1, die door middel van de elastische aansluitelementen 2 met de buisleiding 3 is verbonden.

Op de delen 4 van de buisleiding 3 zijn de poten 5 van een portaal 6 aangebracht, waarvan de horizontale balk 7 zich uitstrekt over de meetbuis en de aansluitelementen 2.

De meetbuis 1 is aan de balk 7 van het portaal 6 opgehangen door middel van twee ophangorganen 8 waarin zich veren 9 bevinden. De veren 9 worden zodanig gedimensioneerd en in hoogte ingesteld dat wanneer de meetbuis 1 en de aansluitelementen 2 gevuld zijn met water de hartlijn 10 van de meetbuis nagenoeg in lijn ligt met de hartlijn 11 van de op de elementen 2 aansluitende delen 4 van de buis-leiding 3.

Midden tussen de twee ophangorganen 8 is de meetbuis 1 door middel van een als stang uitgevoerde krachtopnemer 12 verbonden met het portaal 6. Wanneer, zoals hiervoor beschreven, de meetbuis 1 en de daarmee verbonden aansluitelementen 2 met water zijn gevuld wordt het door de krachtopnemer 12 afgegeven signaal op nul ingesteld. Deze nulin-stelling kan plaats vinden tijdens het pompen van water met de normaal beschikbare druk. Hierdoor zal bij het uitvoeren van metingen de invloed van de poropdruk op de elastische buisvormige elementen zo klein mogelijk worden gehouden. Tevens kunnen bij deze nulinstelling de invloed van tempe-ratuur-veranderingen en dergelijke worden gecorrigeerd. De nulinstelling kan bijvoorbeeld na bepaalde tijdsintervallen tijdens het bedrijf worden gecontroleerd en zonodig gecorrigeerd.

Wanneer in het door de meetbuis 1 stromende water nu vaste deeltjes aanwezig zijn zal het door de krachtopnemer 12 afgegeven signaal lineair toenemen met de dichtheid van het baggermengsel dus met de massaconcentratie daarvan.

Het portaal 6 zal een zodanige stijfheid bezitten, dat het onder de optredende wisselende belastingen slechts een zeer geringe vervorming ondergaat waardoor de meting van de massaconcentratie ook nauwelijks zal worden beïnvloed.

De poten 5 van het portaal 6, de ophangorganen 8 en de krachtopnemer 12 zullen bij voorkeur demontabel met de buisleiding 3 dan wel de meetbuis 1 worden verbonden zoals door middel van pijpbeugels 13. Dit is in het bijzonder van belang bij de vervanging van de slijtende delen van de inrichting, zoals de meetbuis 1, de aansluitelementen 2 en de aansluitende delen 4 van de buisleiding 3.

De delen 4 van de buisleiding 3, waarmee de poten 5 van het portaal 6 zijn verbonden, zullen zodanig worden ondersteund, dat zij geen of slechts een zeer geringe verplaatsing of verdraaiing kunnen ondergaan. Enige verticale verplaatsing heeft slechts tot gevolg dat de meetbuis in gelijke mate wordt verplaatst waardoor de meting niet nadelig wordt beïnvloed. De meting is dus in zekere mate onafhankelijk van de stabiliteit van de ondergrond waarop de buisleiding is aangebracht.

De krachtopnemer kan worden gevormd door een stang die op bekende wijze wordt voorzien van één of meer rekstrook-jes voor het langs elektrische weg bepalen van de trekkracht die op de stang wordt uitgeoefend. Er kan echter ook gebruik worden gemaakt van andere meetmethodes, zoals van een hydraulische opnemer waarbij de druk gemeten wordt waaronder het hydraulische medium staat. Hierbij zal in het algemeen de invloed van temperatuurs-veranderingen groter zijn.

Het zal duidelijk zijn, dat slechts een mogelijke uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding in de tekening is weergegeven en hierboven beschreven en dat vele wijzigingen kunnen worden aangebracht zonder buiten de uitvindingsgedachte te vallen.

Claims (7)

1. Inrichting voor het meten van de massaconcentratie van een door een buisleiding (3) stromend bagger- of dergelijk mengsel, welke inrichting een meetbuis (1) omvat die kan worden opgenomen in de betreffende buisleiding (3), met het kenmerk, dat de meetbuis (1) die kan worden opgenomen in de buisleiding (3) is opgehangen aan ten minste twee, zich nabij de einden van de meetbuis bevindende, verende ophang-organen (8), die zijn verbonden met een portaal (6) dat zich over de meetbuis (1) heen uitstrekt en dat wordt ondersteund door zich ter weerszijden van de meetbuis (1) bevindende delen (4) van de buisleiding (3) waarmee de meetbuis door elastische buisvormige aansluitelementen (2) is verbonden en waarbij de meetbuis (1) in één punt in het midden tussen de ophangorganen in is verbonden met het portaal (6) door middel van een als krachtopneraer (12) uitgevoerde stang, die dient voor het opnemen van het gewichts-verschil dat optreedt wanneer de meetbuis (1) slechts gevuld is met water dan wel met water waarin zich vaste stof bevindt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ophangorganen (8) zodanig zijn gedimensioneerd en/of kunnen worden ingesteld, dat de hartlijn (10) van de meetbuis (1), terwijl deze en de er op aan sluitende delen met water zijn gevuld, nagenoeg in lijn ligt met de hartlijn (11) van de, de poten (5) van het portaal (6) dragende, delen van de buisleiding (3).

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de hartlijn (10) van de meetbuis (1) zich, tijdens het bedrijf, in nagenoeg horizontale richting uitstrekt.

4. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de elastische buisvormige aansluitelementen (2), die de meetbuis (1) met de buisleiding (3) verbinden, zijn vervaardigd uit kunststof of natuurrubber met voldoende slijtvastheid tegen de schurende en stotende belasting van de vaste bestanddelen van het baggermengsel.

5. Inrichting volgens conclusie 4, eet het kenmerk, dat de elastische aansluitelementen (2) zodanig zijn gedimensioneerd dat de veerkonstante ervan klein is ten opzichte van die van de als krachtopnemer (12) uitgevoerde stang.

6. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat is voorzien in middelen voor het verschaffen van een signaal-filter dat wordt gebruikt bij het uitlezen van de meting van het door de krachtopnemer (12) geleverde signaal.

7. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat middelen aanwezig zijn voor het tijdens het bedrijf instellen van het nulpunt van de meting.