WO2020120691A1 - Device for measuring the throughflow of ballast water through a pipeline - Google Patents

Device for measuring the throughflow of ballast water through a pipeline Download PDF

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WO2020120691A1
WO2020120691A1 PCT/EP2019/084931 EP2019084931W WO2020120691A1 WO 2020120691 A1 WO2020120691 A1 WO 2020120691A1 EP 2019084931 W EP2019084931 W EP 2019084931W WO 2020120691 A1 WO2020120691 A1 WO 2020120691A1
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measuring
pipe
differential pressure
degree
water
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PCT/EP2019/084931
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Inventor
Holger Blum
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Hjorth Blum, Anni
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Publication date
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    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus

Definitions

  • the invention relates to a device for measuring the flow of ballast water through a pipeline on ships, the ballast water being contaminated by dirt particles and biological organisms.
  • Ballast water is removed from the fairway on cargo ships in order to keep the ship in the same draft with changing cargo loads. Ballast water can therefore be fresh water, brackish water as well as sea water.
  • the International Maritime Organization made a binding decision for everyone to prevent exotic organisms with alien habitats from being transported to indigenous waters with the ballast water and, among other things, damaging native species and destroying the fish fry seafaring nations of the world set a standard that ballast water on board the ship must be treated so that the foreign organisms are safely killed.
  • the volume flow when taking or delivering ballast water on ships is high and ranges from 250 m 3 / h to over 8000 m 3 / h.
  • the industry almost exclusively uses the so-called MID electromagnetic method to measure high flow rates. This method is very precise and has been tried and tested in power plants and refineries for decades.
  • the condition for the interference-free measurement with the magnetic inductive method is that there must be at least five pipe diameters in front of the measuring cell and at least three pipe diameters after the measuring cell.
  • ISO 7145 even requires at least 20 to 25 pipe diameters in a straight pipe run in front of the MID measuring cell. In contrast to refineries and power plants, this requirement for an undisturbed straight pipe run in front of and behind the flow measuring cell in the engine room of a ship can never be met.
  • the industry has developed numerous protective circuits with multiple valve arrangements for the operation of electronic differential pressure transmitters in power plants and refineries, see for example
  • Ballast water is a biologically contaminated aqueous solution and it is therefore necessary that this contaminated liquid does not get into the sensitive electronic differential pressure measuring device.
  • the electronic differential pressure transmitter must also be installed
  • Hydraulic / hydrostatic pressure surges are protected, which can make up more than a hundred times the measuring range in ship operation.
  • the device according to the invention is for measuring the flow of ballast water through a pipeline, the device comprising a 90-degree pipe bend, in which a pipe bend An outer radius line and opposite an inner radius line at 45 degrees of the 90-degree pipe bend each have an access to the pipe interior, the accesses being connected via measuring lines to a differential pressure measuring device and the liquid pressure at the accesses to the hydraulic / hydrostatic Pressure inside the pipeline plus or minus the pressure from the centrifugal force of the liquid in relation to the neutral centrifugal line corresponds, the speed V of the water in the 90-degree pipe elbow due to the pressure difference at the inlets and the predetermined geometric dimensions of the 90-degree Pipe elbow is given, characterized in that the accesses each have a measuring hole on the outer radius line and opposite on the inner radius line, that the measuring lines are directly connected to the pipe socket, and that the measuring holes via remote-controlled control valves in the measuring lines with the differential pressure measurement device are connected.
  • the device according to the invention permits the pressure surge-resistant electronic flow measurement of large amounts of biologically contaminated water in pipes without straight pipe sections, requires no operating personnel and can be easily pneumatically controlled externally and automatically and easily cleaned during operation.
  • the invention provides a self-cleaning
  • Fault-resistant device for measuring the flow of contaminated ballast water through a pipeline.
  • Ballast water is particularly suitable on ships.
  • the device according to the invention also fulfills the aforementioned requirements of the “RULES FOR CLASSIFICATION OF SHIPS” and allows pressure flow-resistant, electronic flow measurement of large amounts of biologically contaminated water in pipes without straight pipe sections, requires no operating personnel and can be easily controlled pneumatically and externally of the company automatically clean easily.
  • an advantageous embodiment of the device according to the invention is characterized in that the remotely controllable control valves comprise ball valves with a rotary actuator, the valves being robust and being able to be remotely controlled in a simple manner.
  • a further advantageous embodiment of the sealing arrangement according to the invention is characterized in that in the measuring lines comprise T-tube pieces which are connected to the control valves with a first leg and to the associated measuring line via a second leg, wherein the measuring lines can be switched on and locked .
  • T-pipe pieces are connected via a third leg to outlet valves which can advantageously be used for venting the device, for filling in pure water, for discharging rinsing water and for hydraulically closing the entire flow measuring device.
  • the ball valves are three-part ball valves comprising two welding flanges and a ball holder mounted between the welding flanges, the welding flanges being held together by four longitudinal screws and consequently being removable by loosening nuts, which simplifies maintenance work.
  • Test line to the high pressure side of the differential pressure measuring device and for connection to a
  • the second measuring line has a connection T-piece for connecting the second measuring line to the low pressure side of the differential pressure measuring device and for connection to the three-way valve via a second corrugated tube.
  • the device must be locked or pure water must be supplied.
  • V constant x root (RIO) x root (2 x g x Uh), dimension m / sec where V is the speed of the water in the 90 degree elbow,
  • R is the mean radius of curvature of the pipe bend
  • Fig. 1 is a schematic representation of the flow device.
  • FIG. 3 is a sectional view of a ball valve of the flow device
  • Fig. 4 is a schematic detailed view of the flow device.
  • FIG. 1 shows the components and their interconnection in the flow measuring device for ballast water according to the invention, shown here in the operating status of the flow measuring device a 90-degree pipe bend 1, precisely at the point where the pipe cross-section is 45 degrees of curvature.
  • the 90-degree pipe bend 1 is installed in the room in such a way that the pipe bend inlet opening and the pipe bend outlet opening are at the same height as shown in FIG. 2 in perspective.
  • the measuring bore 2 and 3 are measuring bores of approximately 3 to 6 mm in diameter in the 90-degree pipe bend 1 at the level of half the inner pipe diameter D.
  • the measuring bore 2 which has a relative liquid overpressure, is located on the outer circumference of the 90-degree pipe bend s .
  • the measuring bore 3 which has a relative liquid negative pressure during operation.
  • the pipe sockets 4 and 5 are welded onto the 90-degree pipe bend 1 centrally over the measuring bores 2 and 3.
  • Three-part ball valves 6 and 7 are welded onto the pipe sockets 4 and 5 as control valves.
  • the direct arrangement of the ball valves 6 and 7 on the 90-degree elbow 1 makes maintenance easier, as required by the aforementioned requirements of the "RULES FOR CLASSIFICATION OF SHIPS".
  • Fig. 4 illustrates this state using the example of the dismantled three-part ball valve 6.
  • the ball valves 6 and 7 are further welded to the middle branches of T-pipe pieces 8 and 9.
  • On the upper branches of the T-pipe pieces 8 and 9 are three-part ball valves 10 and 1 1 with rotary actuators 10a and 1 1 a welded on as exhaust valves.
  • the ball valves 10 and 11 are used for venting the device, for filling in pure water, for draining rinsing water and for hydraulically closing the entire flow measuring device.
  • the angle pipes 12 and 13 are welded to the lower branch of the T-pipe pieces 8 and 9 in such a way that the lower angles point inwards, as can be seen from FIG.
  • the flow measuring device has connection pieces 16 and 17, each of which has a pipe section, an end with an internal thread and an end with an external thread.
  • the free ends of the angle tubes 12 and 13 are connected hydraulically by means of tube couplings 14 and 15 via the tube ends of the connection pieces 6 and 17 to the electronic differential pressure measuring device 20, in which a differential pressure transmitter for the transmission of the measurement results is integrated.
  • the pipe couplings 14 and 15 have an outer stainless steel jacket and an inner sleeve made of an elastomer and allow the electronic differential pressure measuring device to be removed from the flow measuring device at any time by loosening a few screws, should this be necessary for checking and replacement.
  • the differential pressure measuring device has two threaded nipples 18 and 19, which transmit the respective external liquid pressure to an inner measuring membrane.
  • the threaded nipples 18 and 19 are screwed into the ends with the internal thread of the connecting pieces 6 and 17, respectively.
  • Differential pressure 19 is hydraulically connected to the measuring bore 3.
  • the cable routing between the measuring bores 2 and 3 and the differential pressure measuring device 20 is not critical as long as the dashed connecting line A to B in the 90 degree elbow 1 is aligned exactly parallel to the dashed connecting line between the threaded nipples 18 to 19 in the differential pressure measuring device 20.
  • Corrugated tube hoses 21 and 22 are screwed onto the respective end with the external thread of the connecting pieces 6 and 17 by means of a union nut.
  • the three-way ball valve 23 has three pipe connections with an internal thread.
  • valves 23 and 25 can be arranged away from the ballast water processing device, which facilitates maintenance, as required by the aforementioned requirements of the "RULES FOR CLASSIFICATION OF SHIPS".
  • the middle pipe connection with internal thread of the three-way ball valve 23 with rotary actuator 23a is welded to the three-part ball valve 25 with rotary actuator 25a via the weld-on nipple 24.
  • the flow measuring device is either locked hydraulically or, according to the invention, pure water can enter the flow measuring device from the on-board water pipe via a welded-on welding neck flange 26 when the ball valve 25 is open.
  • Fig. 5 to Fig. 12 explain how the flow measuring device is switched in the different operating states.
  • Fig. 5 shows the cleaning and rinsing process of the flow measuring device.
  • Fig. 7 shows the first step in preparing a flow measurement. Then all the ball valves are closed and only the ball valve 6, which leads to the measuring bore 2 having relative liquid overpressure, is opened. Since the three-way ball valve 23 is still in the 180 degree position, the differential pressure with which the differential pressure measuring device 20 is acted on is still zero.
  • FIG. 8 shows the subsequent second step for preparing a flow measurement, in which the three-way ball valve 23 is brought into the 90 degree position by a compressed air signal on its rotary drive 23a.
  • the differential pressure with which the differential pressure measuring device 20 is applied is still zero.
  • Fig. 9 shows the actual flow measurement process.
  • the differential pressure measuring device 20 By opening the ball valve 7, which leads to the measuring bore 3 having a relative vacuum, the differential pressure measuring device 20 is acted upon at its inputs, the threaded nipples 18 and 19, by the pressure difference between the measuring bores 2 and 3 and converts this pressure difference into an electrical signal around.
  • Fig. 10 shows the first step to end a flow measurement. Thereafter, the ball valve 7, which leads to the measuring bore 3 having a relative liquid vacuum, is first closed.
  • Fig. 12 shows the following third step for ending a flow measurement.
  • Three-way ball valve 23 is brought back to the 180 degree position. As a result of this 180 degree position, the differential pressure with which the differential pressure measuring device 20 is acted on again becomes zero.
  • the flow measuring device according to the invention in this state can possibly be biologically contaminated and the cleaning and rinsing process according to FIG. 5 therefore follows this third step according to FIG. 12.

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Abstract

The invention relates to a device for measuring the throughflow of ballast water through a pipeline, wherein the device comprises a 90-degree pipe elbow (1) in which, on an outer radius line and on the opposite side on an inner radius line, at in each case 45 degrees of the 90-degree pipe elbow (1), there is arranged in each case a tapping to the pipe interior, wherein the tappings are connected, via first and second measuring lines (12, 13), to a differential pressure measuring apparatus (20), and wherein the fluid pressure at the tappings corresponds to the hydraulic/hydrostatic pressure in the interior of the pipeline plus or minus the pressure owing to the centrifugal force of the fluid in relation to the neutral centrifugal line, wherein the velocity V of the water in the 90-degree pipe elbow (1) is given by the pressure difference arising at the tappings and predetermined geometric dimensions of the 90-degree pipe elbow (1). The invention is characterized in that the tappings each have a measurement bore (2, 3) on the outer radius line and on the opposite side on the inner radius line, in that the measuring lines (12, 13) are connected directly to the measurement bores (2, 3) by means of pipe stubs (4, 5), and in that the measurement bores (2, 3) are connected to the differential pressure measuring apparatus (20) via remotely controllable control valves (6, 7) in the measuring lines (12, 13).

Description

Vorrichtung zur Messung des Durchflusses von Ballastwasser Device for measuring the flow of ballast water
durch eine Rohrleitung through a pipeline
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchflussmessung von Ballastwasser durch eine Rohrleitung auf Schiffen, wobei das Ballastwasser durch Schmutzteilchen und biologische Organismen kontaminiert ist. The invention relates to a device for measuring the flow of ballast water through a pipeline on ships, the ballast water being contaminated by dirt particles and biological organisms.
Ballastwasser wird auf Frachtschiffen aus dem Fahrwasser entnommen um das Schiff bei wechselnder Frachtladung stets im gleichen Tiefgang zu halten. Ballastwasser kann daher sowohl Frischwasser, Brackwasser als auch Seewasser sein. Um zu verhindern, dass mit dem Ballastwasser exotische Organismen mit fremdem Lebenshabitat in einheimische Gewässer transportiert und dort neben anderen negativen Auswirkungen auch heimische Arten schädigen können und die Fischbrut zerstört wird, hat die Internationale Maritime Organisation (IMO) am 8. September 2017 verbindlich für alle seefahrenden Nationen der Welt einen Standard in Kraft gesetzt, wonach Ballastwasser an Bord des Schiffes so behandelt werden muss, das die fremden Organismen sicher abgetötet werden. Der Volumenfluss bei Aufnahme oder Abgabe von Ballastwasser auf Schiffen ist hoch und bewegt sich zwischen 250 m3/h bis auf über 8000 m3/h. Ballast water is removed from the fairway on cargo ships in order to keep the ship in the same draft with changing cargo loads. Ballast water can therefore be fresh water, brackish water as well as sea water. On September 8, 2017, the International Maritime Organization (IMO) made a binding decision for everyone to prevent exotic organisms with alien habitats from being transported to indigenous waters with the ballast water and, among other things, damaging native species and destroying the fish fry seafaring nations of the world set a standard that ballast water on board the ship must be treated so that the foreign organisms are safely killed. The volume flow when taking or delivering ballast water on ships is high and ranges from 250 m 3 / h to over 8000 m 3 / h.
Die Industrie setzt zur Messung von hohen Durchflussmengen fast ausschließlich das sogenannte magnetisch-induktive Verfahren MID ein. Diese Methode ist sehr genau und seit Jahrzehnten in Kraftwerken und Raffinerien erprobt. Die Bedingung für die störungsfreie Messung mit dem magnetischinduktiven Verfahren ist, dass vor der Messzelle mindestens fünf und nach der Messzelle mindestens drei Rohrdurchmesser gerader Rohrverlauf vorhanden sein muss. ISO 7145 verlangt sogar mindestens 20 bis 25 Rohrdurchmesser gerader Rohrverlauf vor der MID-Messzelle. Zum Unterschied von Raffinerien und Kraftwerken lässt sich diese Forderung nach einem ungestörten geraden Rohrverlauf vor und hinter der Durchflussmesszelle im Maschinenraum eines Schiffes niemals verwirklichen. Die Industrie hat für den Einsatzbetrieb von elektronischen Differenzdruck-Transmittern in Kraftwerken und Raffinerien zahlreiche Schutzschaltungen mit Mehrfach-Ventilanordnungen entwickelt, siehe z.B.The industry almost exclusively uses the so-called MID electromagnetic method to measure high flow rates. This method is very precise and has been tried and tested in power plants and refineries for decades. The condition for the interference-free measurement with the magnetic inductive method is that there must be at least five pipe diameters in front of the measuring cell and at least three pipe diameters after the measuring cell. ISO 7145 even requires at least 20 to 25 pipe diameters in a straight pipe run in front of the MID measuring cell. In contrast to refineries and power plants, this requirement for an undisturbed straight pipe run in front of and behind the flow measuring cell in the engine room of a ship can never be met. The industry has developed numerous protective circuits with multiple valve arrangements for the operation of electronic differential pressure transmitters in power plants and refineries, see for example
US 1 397 912 A, US 3 450 157 A, US 4 71 1 268 A, US 5 277 224 A, US 5 722 457 A, US 6 009 758 A. Alle diese Vorrichtungen sind im Schiffsbetrieb nicht einsetzbar, da kein Personal vorhanden ist; um diese zu bedienen und da diese Vorrichtungen die Differenzdruckmessung nur bei sauberen, nicht kontaminierten Flüssigkeiten zulassen. US 1 397 912 A, US 3 450 157 A, US 4 71 1 268 A, US 5 277 224 A, US 5 722 457 A, US 6 009 758 A. All of these devices cannot be used in ship operations because there are no personnel is; to operate them and since these devices only allow differential pressure measurement for clean, uncontaminated liquids.
Das Regelwerk„RULES FOR CLASSIFICATION OF SHIPS der Klassifikationsgesellschaft DNVGL - Den Norske Veritas Germanischer Lloyd fordert im Teil 6, Kapitel 6, Titel Ballast Water Management, bei Rubrik C101“ explizit:„Alle Teile des Behandlungssystems sollen leicht zugänglich sein zur Inspektion und Wartung. Ausreichend Platz zur Reinigung und zum Ersatz von Komponenten des Behandlungssystems sollen zur Verfügung stehen.“ The rule set "RULES FOR CLASSIFICATION OF SHIPS of the classification society DNVGL - Den Norske Veritas Germanischer Lloyd in Part 6, Chapter 6, Title Ballast Water Management, under heading C101" explicitly: "All parts of the treatment system should be easily accessible for inspection and maintenance. Sufficient space for cleaning and replacing components of the treatment system should be available. "
Der 90-Grad-Rohrbogen als Messsensor plus Differenzdruckmanometer ist bereits beschrieben in US 1 181 490 A. Allerdings benutzt dieses Verfahren eine Vielzahl von inneren und äußeren Messbohrungen, die in eine Sammelkammer münden, wodurch beim Einsatz zur Durchflussmessung von biologisch kontaminiertem Ballastwasser gravierende Störungen durch interne Verschmutzung und biologischem Zuwachs entstehen. The 90-degree pipe bend as a measuring sensor plus differential pressure manometer has already been described in US 1 181 490 A. However, this method uses a large number of inner and outer measuring bores which open into a collecting chamber, which, when used to measure the flow of biologically contaminated ballast water, cause serious disturbances internal pollution and biological growth arise.
Ballastwasser ist eine biologisch mit Mikroorganismen kontaminierte wässrige Lösung und daher ist es erforderlich, dass diese kontaminierte Flüssigkeit nicht in das empfindliche elektronische Differenzdruck- Messgerät gelangt. Der elektronische Differenzdruck-Transmitter muss außerdem vor Ballast water is a biologically contaminated aqueous solution and it is therefore necessary that this contaminated liquid does not get into the sensitive electronic differential pressure measuring device. The electronic differential pressure transmitter must also be installed
hydraulisch/hydrostatischen Druckstößen geschützt werden, die im Schiffsbetrieb das mehr als das Hundertfache des Messbereiches ausmachen können. Hydraulic / hydrostatic pressure surges are protected, which can make up more than a hundred times the measuring range in ship operation.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchflussmessung von Ballastwasser durch eine Rohrleitung auf Schiffen anzugeben, deren Betrieb durch Kontaminierungen in dem Ballastwasser beeinträchtigt wird die sich zum platzsparenden Einbau in die Ballastwasserleitungen in Schiffen eignet. It is an object of the invention to provide a device for measuring the flow of ballast water through a pipeline on ships, the operation of which is impaired by contaminations in the ballast water and which is suitable for space-saving installation in the ballast water pipes in ships.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. The object is solved by the features of claim 1. The subclaims form advantageous developments of the invention.
Dazu ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchflussmessung von Ballastwasser durch eine Rohrleitung, wobei die Vorrichtung umfasst einen 90-Grad-Rohrbogen, bei dem an einer Außenradiuslinie und gegenüberliegend an einer Innenradiuslinie bei jeweils 45 Grad des 90-Grad- Rohrbogens jeweils ein Zugang zu dem Rohr-Innenraum angeordnet ist, wobei die Zugänge über Messleitungen mit einem Differenzdruck-Messgerät verbunden sind und wobei der Flüssigkeitsdruck an den Zugängen dem hydraulischen/hydrostatischen Druck im Innern der Rohrleitung plus oder minus dem Druck aus der Zentrifugalkraft der Flüssigkeit bezogen auf die neutrale Zentrifugallinie entspricht, wobei die Geschwindigkeit V des Wassers im 90-Grad-Rohrbogen durch den an den Zugängen anstehende Druckdifferenz und vorgegebene geometrische Abmessungen des 90-Grad-Rohrbogens gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugänge je eine Messbohrung an der Außenradiuslinie und gegenüberliegend an der Innenradiuslinie aufweisen, dass die Messleitungen über Rohrstutzen direkt an den angeschlossen sind, und dass die Messbohrungen über fernsteuerbare Steuerventile in den Messleitungen mit dem Differenzdruck-Messgerät verbunden sind. For this purpose, the device according to the invention is for measuring the flow of ballast water through a pipeline, the device comprising a 90-degree pipe bend, in which a pipe bend An outer radius line and opposite an inner radius line at 45 degrees of the 90-degree pipe bend each have an access to the pipe interior, the accesses being connected via measuring lines to a differential pressure measuring device and the liquid pressure at the accesses to the hydraulic / hydrostatic Pressure inside the pipeline plus or minus the pressure from the centrifugal force of the liquid in relation to the neutral centrifugal line corresponds, the speed V of the water in the 90-degree pipe elbow due to the pressure difference at the inlets and the predetermined geometric dimensions of the 90-degree Pipe elbow is given, characterized in that the accesses each have a measuring hole on the outer radius line and opposite on the inner radius line, that the measuring lines are directly connected to the pipe socket, and that the measuring holes via remote-controlled control valves in the measuring lines with the differential pressure measurement device are connected.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt die druckstoßresistente elektronische Durchflussmessung größter Mengen von biologisch kontaminierten Wasser in Rohren ohne gerade Rohrstrecken, erfordert kein Bedienungspersonal und lässt sich einfach extern pneumatisch steuern und während des Betriebes automatisch leicht reinigen. Die Erfindung bietet eine selbstreinigende, The device according to the invention permits the pressure surge-resistant electronic flow measurement of large amounts of biologically contaminated water in pipes without straight pipe sections, requires no operating personnel and can be easily pneumatically controlled externally and automatically and easily cleaned during operation. The invention provides a self-cleaning,
störungsunempfindliche Vorrichtung zur Durchflussmessung von kontaminiertem Ballastwasser durch eine Rohrleitung. Fault-resistant device for measuring the flow of contaminated ballast water through a pipeline.
Die praktische Erprobung der erfindungsgemäßen Durchflussmessmethode mit nur zwei The practical testing of the flow measurement method according to the invention with only two
Messbohrungen hat gezeigt, dass vor und nach dem 90-Grad-Rohrbogen keinerlei gerade Measuring bores has shown that before and after the 90-degree pipe bend, nothing is straight
Rohrstrecken erforderlich sind und daher diese Messmethode zur Durchflussmessung des Pipe sections are required and therefore this measurement method for flow measurement of the
Ballastwassers auf Schiffen besonders gut geeignet ist. Ballast water is particularly suitable on ships.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erfüllt im Übrigen die vorgenannten Voraussetzungen der„RULES FOR CLASSIFICATION OF SHIPS“ und erlaubt die gegen Druckstoß resistente, elektronische Durchflussmessung größter Mengen von biologisch kontaminierten Wasser in Rohren ohne gerade Rohrstrecken, erfordert kein Bedienungspersonal und lässt sich einfach extern pneumatisch steuern und während des Betriebes automatisch leicht reinigen. The device according to the invention also fulfills the aforementioned requirements of the “RULES FOR CLASSIFICATION OF SHIPS” and allows pressure flow-resistant, electronic flow measurement of large amounts of biologically contaminated water in pipes without straight pipe sections, requires no operating personnel and can be easily controlled pneumatically and externally of the company automatically clean easily.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die fernsteuerbaren Steuerventile Kugelhähne mit Drehantrieb umfassen, wobei die Ventile robust sind und auf einfache Weise ferngesteuert werden können. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass in den Messleitungen T-Rohr-Stücke umfassen, die mit einem ersten Schenkel mit den Steuerventilen und über einen zweiten Schenkel mit der zugehörigen Messleitung verbunden sind, wobei die Messleitungen eingeschaltet und gesperrt werden können. An advantageous embodiment of the device according to the invention is characterized in that the remotely controllable control valves comprise ball valves with a rotary actuator, the valves being robust and being able to be remotely controlled in a simple manner. A further advantageous embodiment of the sealing arrangement according to the invention is characterized in that in the measuring lines comprise T-tube pieces which are connected to the control valves with a first leg and to the associated measuring line via a second leg, wherein the measuring lines can be switched on and locked .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch This is a further advantageous embodiment of the device according to the invention
gekennzeichnet, dass die T-Rohr-Stücke über einen dritten Schenkel mit Auslassventilen verbunden sind, die in vorteilhafter Weise zum Entlüftung der Vorrichtung, zum Einfüllen von Reinwasser, zum Auslassen von Spülwasser und zum hydraulischen Verschluss der gesamten Durchfluss- Messvorrichtung dienen können. characterized in that the T-pipe pieces are connected via a third leg to outlet valves which can advantageously be used for venting the device, for filling in pure water, for discharging rinsing water and for hydraulically closing the entire flow measuring device.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch This is a further advantageous embodiment of the device according to the invention
gekennzeichnet, dass die Kugelhähne dreiteilige Kugelventile sind, die zwei Schweißflanschen und eine zwischen den Schweißflanschen montierte Kugelhalterung umfassen, wobei die Schweißflansche durch vier Längsschrauben zusammengehalten werden und infolgedessen durch Lösen von Muttern demontierbar sind, wodurch Wartungsarbeiten erleichtert werden. characterized in that the ball valves are three-part ball valves comprising two welding flanges and a ball holder mounted between the welding flanges, the welding flanges being held together by four longitudinal screws and consequently being removable by loosening nuts, which simplifies maintenance work.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch This is a further advantageous embodiment of the device according to the invention
gekennzeichnet, dass die erste Messleitung ein Anschi uss-T-Stück zum Anschluss der ersten characterized in that the first measuring line is a connection tee for connecting the first
Messleitung an die Hochdruckseite des Differenzdruck-Messgeräts und zum Anschluss an ein Test line to the high pressure side of the differential pressure measuring device and for connection to a
Dreiwegeventil über einen ersten Wellrohrschlauch aufweist, und dass die zweite Messleitung ein Anschluss-T-Stück zum Anschluss der zweiten Messleitung an die Niederdruckseite des Differenzdruck- Messgeräts und zum Anschluss an das Dreiwegeventil über einen zweiten Wellrohrschlauch aufweist. Die Verwendung der Wellrohrschläuche bewirkt in vorteilhafter Weise die völlige mechanische Has three-way valve via a first corrugated tube, and that the second measuring line has a connection T-piece for connecting the second measuring line to the low pressure side of the differential pressure measuring device and for connection to the three-way valve via a second corrugated tube. The use of the corrugated tube hoses advantageously results in the complete mechanical
Spannungsentkopplung des Differenzdruck-Messgeräts von dem nachgeschalteten Dreiwegekugelhahn und dem Kugelhahn und weiterhin die Dämpfung /Eliminierung von hydraulischen Druckspitzen beim Umschalten der diversen Kugelhähne während des Betriebes. Voltage decoupling of the differential pressure measuring device from the downstream three-way ball valve and the ball valve and also the damping / elimination of hydraulic pressure peaks when switching the various ball valves during operation.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch This is a further advantageous embodiment of the device according to the invention
gekennzeichnet, dass dem Dreiwegeventil ein Abschlussventil nachgeschaltet ist, mit dem die characterized in that the three-way valve is followed by a shut-off valve with which the
Vorrichtung zu verriegeln ist oder Reinwasser zuzufühen ist. The device must be locked or pure water must be supplied.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch This is a further advantageous embodiment of the device according to the invention
gekennzeichnet, dass, da die Messbohrungen mit einem Differenzdruck-Messgerät verbunden sind, aus dem gemessenen Differenzdruck Äh in Meter Wassersäule und dem Rohrinnendurchmesser D die Geschwindigkeit V des Wassers im 90-Grad-Rohrbogen bestimmen wird zu characterized that, since the measuring bores are connected to a differential pressure measuring device The measured differential pressure Uh in meters of water column and the pipe inside diameter D will determine the speed V of the water in the 90-degree pipe bend
V = Konstante x Wurzel ( RIO) x Wurzel (2 x g x Äh) , Dimension m/sek wobei V die Geschwindigkeit des Wassers im 90-Grad-Rohrbogen, V = constant x root (RIO) x root (2 x g x Uh), dimension m / sec where V is the speed of the water in the 90 degree elbow,
Äh die Druckdifferenz in Meter Wassersäule, Uh the pressure difference in meters of water column,
D der Rohr-Innendurchmesser, D the pipe inside diameter,
R der mittlere Krümmungsradius des Rohrbogens und R is the mean radius of curvature of the pipe bend and
g die Erdbeschleunigung 9,81 m2/sek ist, g the gravitational acceleration is 9.81 m 2 / sec,
wobei sich der Volumendurchfluss Q durch die Vorrichtung ergibt zu: where the volume flow Q through the device results in:
Q = 3600 * V* TT/4 * DA2 Dimension m3 / h. Q = 3600 * V * TT / 4 * D A 2 dimension m 3 / h.
Ersichtlich kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Volumendurchfluss mit geringem It can be seen in the device according to the invention that the volume flow rate is low
Rechenaufwand und hoher Genauigkeit bestimmt werden. Computational effort and high accuracy can be determined.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Further advantages, features and possible uses of the present invention result from the following description in conjunction with that shown in the drawings
Ausführungsbeispielen. Embodiments.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung zeigen: In the description, in the claims and in the drawing, the terms and associated reference symbols used in the list of reference symbols given below are used. The drawing shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Durchflussvorrichtung. Fig. 1 is a schematic representation of the flow device.
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Durchflussvorrichtung, 2 is a perspective view of the flow device,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Kugelhahns der Durchflussvorrichtung, 3 is a sectional view of a ball valve of the flow device,
Fig. 4 eine schematische Detaildarstellung der Durchflussvorrichtung, und Fig. 4 is a schematic detailed view of the flow device, and
Fign. 5 bis 12 Darstellungen der Ventilstellungen der Durchflussvorrichtung in den diversen Fig. 5 to 12 representations of the valve positions of the flow device in the various
Betriebsstellungen. Operating positions.
Fig.1 zeigt die Komponenten und deren Zusammenschaltung bei der erfindungsgemäßen Durchfluss- Messvorrichtung für Ballastwasser, hier dargestellt im Betriebsstatus der Durchfluss-Messvorrichtung an einem 90-Grad-Rohrbogen 1 und zwar genau an der Stelle des Rohrquerschnitts von 45 Grad der Krümmung. Der 90-Grad-Rohrbogen 1 ist so im Raum montiert, dass die Rohrbogeneintrittsöffnung und die Rohrbogenaustrittsöffnung sich auf gleicher Höhe befinden wie es Fig.2 perspektivisch aufzeigt. 1 shows the components and their interconnection in the flow measuring device for ballast water according to the invention, shown here in the operating status of the flow measuring device a 90-degree pipe bend 1, precisely at the point where the pipe cross-section is 45 degrees of curvature. The 90-degree pipe bend 1 is installed in the room in such a way that the pipe bend inlet opening and the pipe bend outlet opening are at the same height as shown in FIG. 2 in perspective.
Fig. 2 und 3 sind Messbohrungen von ca. 3 bis 6mm Durchmesser im 90-Grad-Rohrbogen 1 auf der Höhe des halben inneren Rohrdurchmessers D. Die im Betrieb relativen Flüssigkeitsüberdruck aufweisende Messbohrung 2 befindet sich auf dem äußeren Umfang des90-Grad-Rohrbogen s. Exakt gegenüberliegend auf dem inneren Umfang des 90-Grad-Rohrbogens 1 befindet sich die im Betrieb einen relativen Flüssigkeitsunterdruck aufweisende Messbohrung 3. 2 and 3 are measuring bores of approximately 3 to 6 mm in diameter in the 90-degree pipe bend 1 at the level of half the inner pipe diameter D. The measuring bore 2, which has a relative liquid overpressure, is located on the outer circumference of the 90-degree pipe bend s . Exactly opposite on the inner circumference of the 90 degree pipe bend 1 is the measuring bore 3 which has a relative liquid negative pressure during operation.
Wie aus Fig.1 und Fig.2 ersichtlich sind jeweils zentrisch über den Messbohrungen 2 und 3 die Rohrstutzen 4 und 5 auf den 90-Grad-Rohrbogen 1 angeschweißt. An die Rohrstutzen 4 und 5 sind dreiteilige Kugelhähne 6 und 7 als Steuerventile angeschweißt. Durch die direkte Anordnung der Kugelhähne 6 und 7 an den den 90-Grad-Rohrbogen 1 wird die Wartung erleichtert, wie von den vorgenannten Voraussetzungen der„RULES FOR CLASSIFICATION OF SHIPS“ gefordert wird. As can be seen from FIG. 1 and FIG. 2, the pipe sockets 4 and 5 are welded onto the 90-degree pipe bend 1 centrally over the measuring bores 2 and 3. Three-part ball valves 6 and 7 are welded onto the pipe sockets 4 and 5 as control valves. The direct arrangement of the ball valves 6 and 7 on the 90-degree elbow 1 makes maintenance easier, as required by the aforementioned requirements of the "RULES FOR CLASSIFICATION OF SHIPS".
Diese dreiteiligen Kugelhähne 6 und 7 bestehen, wie in Fig.3 am Beispiel von Kugelhahn 6 gezeigt, aus zwei Schweißflanschen 61 und 62 und der zwischen diesen einmontierten Kugelhalterung 63 und werden durch vier Längsschrauben 64 zusammengehalten und können infolgedessen durch Lösen der Muttern 65 leicht demontiert werden und dann kann die mittlere Kugelhalterung mit der durchbohrten Kugel 66 und dem Drehzapfen 67 herausgezogen werden, ohne dass die erfindungsgemäße These three-part ball valves 6 and 7, as shown in FIG. 3 using the example of ball valve 6, consist of two welding flanges 61 and 62 and the ball holder 63 installed between them and are held together by four longitudinal screws 64 and can therefore be easily dismantled by loosening the nuts 65 and then the middle ball holder with the pierced ball 66 and the pivot pin 67 can be pulled out without the inventive
Vorrichtung demontiert werden muss. Dies hat den Vorteil, dass eine evtl biologische Kontamination der erfindungsgemäßen Vorrichtung leicht entdeckt werden kann und sich die kontaminierten Teile problemlos reinigen und wieder einbauen lassen. Device must be dismantled. This has the advantage that any biological contamination of the device according to the invention can be easily detected and the contaminated parts can be easily cleaned and reinstalled.
Werden bei den beiden dreiteiligen Kugelhähnen 6 und 7 die Verschraubung gelöst, so kann die gesamte Druckmessmontierung abgehoben werden und es verbleiben am 90-Grad-Rohrbogen 1 nur die Rohrstutzen 4 und 5 mit den daran angeschweißten Flanschteil des jeweiligen Kugelhahns 6 oder 7. Nach dieser einfachen Demontage liegt problemlos die jeweilige Messbohrung 2 oder 3 zur visuellen Zustandskontrolle frei und kann ggf. mechanisch gereinigt werden. Fig.4 verdeutlicht diesen Zustand am Beispiel des demontierten dreiteiligen Kugelhahns 6. If the screw connection is loosened for the two three-part ball valves 6 and 7, the entire pressure measuring assembly can be lifted off and only the pipe sockets 4 and 5 with the flange part of the respective ball valve 6 or 7 welded onto it remain on the 90-degree elbow 1 easy disassembly, the respective measuring hole 2 or 3 is easily exposed for visual status control and can be cleaned mechanically if necessary. Fig. 4 illustrates this state using the example of the dismantled three-part ball valve 6.
Die Kugelhähne 6 und 7 sind weiterhin jeweils angeschweißt an mittlere Abzweigungen von T- Rohr- Stücken 8 und 9. An die oberen Abzweigungen derT- Rohr-Stücke 8 und 9 sind dreiteiligen Kugelhähne 10 und 1 1 mit Drehantrieben 10a und 1 1 a als Auslassventile angeschweißt. Die Kugelhähne 10 und 1 1 dienen zum Entlüftung der Vorrichtung, zum Einfüllen von Reinwasser, zum Auslassen von Spülwasser und zum hydraulischen Verschluss der gesamten Durchfluss-Messvorrichtung. The ball valves 6 and 7 are further welded to the middle branches of T-pipe pieces 8 and 9. On the upper branches of the T-pipe pieces 8 and 9 are three-part ball valves 10 and 1 1 with rotary actuators 10a and 1 1 a welded on as exhaust valves. The ball valves 10 and 11 are used for venting the device, for filling in pure water, for draining rinsing water and for hydraulically closing the entire flow measuring device.
An die untere Abzweigung der T-Rohr-Stücke 8 und 9 sind erfindungsgemäß die Winkelrohre 12 und 13 so angeschweißt, dass die unteren Winkel nach innen zeigen, wie aus Fig.1 ersichtlich ist. According to the invention, the angle pipes 12 and 13 are welded to the lower branch of the T-pipe pieces 8 and 9 in such a way that the lower angles point inwards, as can be seen from FIG.
Die Durchfluss-Messvorrichtung weist Anschluss-Stücke 16 und 17 auf, die je einen Rohrabschnitt, ein Ende mit Innengewinde und ein Ende mit Außengewinde aufweisen. Die freien Enden der Winkelrohre 12 und 13 sind mittels Rohrkupplungen 14 und 15 über die Rohrenden der Anschluss-Stückel 6 und 17 mit dem elektronischen Differenzdruck-Messgerät 20 hydraulisch verbunden, in das ein Differenzdruck- Transmitter zur Übertragung der Messergebnisse integriert ist. The flow measuring device has connection pieces 16 and 17, each of which has a pipe section, an end with an internal thread and an end with an external thread. The free ends of the angle tubes 12 and 13 are connected hydraulically by means of tube couplings 14 and 15 via the tube ends of the connection pieces 6 and 17 to the electronic differential pressure measuring device 20, in which a differential pressure transmitter for the transmission of the measurement results is integrated.
Die Rohrkupplungen 14 und 15 haben einen äußeren Edelstahlmantel und eine innere Manschette aus einem Elastomeren und gestatten durch Lösen weniger Schrauben den elektronischen Differenzdruck- Messgerät jederzeit aus der Durchfluss-Messvorrichtung auszubauen, falls dies zur Kontrolle und zum Ersatz erforderlich sein sollte. The pipe couplings 14 and 15 have an outer stainless steel jacket and an inner sleeve made of an elastomer and allow the electronic differential pressure measuring device to be removed from the flow measuring device at any time by loosening a few screws, should this be necessary for checking and replacement.
Wie aus Fig.1 ersichtlich ist, besitzt das Differenzdruck-Messgerät zwei Gewindenippel 18 und 19, welche den jeweiligen äußeren Flüssigkeitsdruck auf eine innere Messmembran übertragen. Die Gewindenippel 18 und 19 werden jeweils in die Enden mit Innengewinde der Anschluß-Stückei 6 und 17 eingeschraubt. As can be seen from FIG. 1, the differential pressure measuring device has two threaded nipples 18 and 19, which transmit the respective external liquid pressure to an inner measuring membrane. The threaded nipples 18 and 19 are screwed into the ends with the internal thread of the connecting pieces 6 and 17, respectively.
Dabei ist es erforderlich, dass der Gewindenippel 18 für den relativ größeren Differenzdruck hydraulisch mit der Messbohrung 2 verbunden ist und dass der Gewindenippel für den relativ geringeren It is necessary that the threaded nipple 18 for the relatively larger differential pressure is hydraulically connected to the measuring bore 2 and that the threaded nipple for the relatively lower
Differenzdruck 19 hydraulisch mit der Messbohrung 3 verbunden ist. Differential pressure 19 is hydraulically connected to the measuring bore 3.
Die Leitungsführung zwischen den Messbohrungen 2 und 3 und dem Differenzdruck-Messgerät 20 ist unkritisch, solange die gestrichelte Verbindungslinie A nach B im 90-Grad-Rohrbogen 1 genau parallel zur gestrichelten Verbindungslinie zwischen den Gewindenippeln 18 nach 19 im Differenzdruck- Messgerät 20 ausgerichtet ist. The cable routing between the measuring bores 2 and 3 and the differential pressure measuring device 20 is not critical as long as the dashed connecting line A to B in the 90 degree elbow 1 is aligned exactly parallel to the dashed connecting line between the threaded nipples 18 to 19 in the differential pressure measuring device 20.
An das jeweilige Ende mit Außengewinde der Anschluß-Stückei 6 und 17 sind Wellrohrschläuche 21 und 22 mittels Überwurfmutter angeschraubt. Das jeweilige andere Ende der Wellrohrschläuche 21 und 22, das mit einem Außengewindenippel versehen ist, wird, wie aus Fig.1 ersichtlich ist, in einen Dreiwegekugelhahn 23 mit Drehantrieb 23a als Bypass-Ventil eingeschraubt. Der Dreiwegekugelhahn 23 besitzt drei Rohranschlüsse mit Innengewinde. Corrugated tube hoses 21 and 22 are screwed onto the respective end with the external thread of the connecting pieces 6 and 17 by means of a union nut. The respective other end of the corrugated tube hoses 21 and 22, which is provided with an external thread nipple, is screwed into a three-way ball valve 23 with rotary actuator 23a as a bypass valve, as can be seen from FIG. The three-way ball valve 23 has three pipe connections with an internal thread.
Die Verwendung der Wellrohrschläuche 21 und 22 bewirkt in vorteilhafter Weise die völlige The use of the corrugated tube hoses 21 and 22 advantageously brings about complete
mechanische Spannungsentkopplung des Differenzdruck-Messgeräts 20 von dem nachgeschalteten Dreiwegekugelhahn 23 und dem Kugelhahn 25 und weiterhin die Dämpfung /Eliminierung von hydraulischen Druckspitzen beim Umschalten der diversen Kugelhähne während des Betriebes. Mechanical voltage decoupling of the differential pressure measuring device 20 from the downstream three-way ball valve 23 and the ball valve 25 and furthermore the damping / elimination of hydraulic pressure peaks when switching over the various ball valves during operation.
Außerdem wird dadurch ermöglicht, dass die zur Ansteuerung des Durchfluss-Messgeräts It also enables the control of the flow meter
erforderlichen Komponenten, insbesondere die Ventile 23 und 25, abseits der Ballastwasser- Bearbeitungsvorrichtung angeordnet werden können, was die Wartung erleichtert, wie von den vorgenannten Voraussetzungen der„RULES FOR CLASSIFICATION OF SHIPS“ gefordert wird. necessary components, in particular the valves 23 and 25, can be arranged away from the ballast water processing device, which facilitates maintenance, as required by the aforementioned requirements of the "RULES FOR CLASSIFICATION OF SHIPS".
Der mittlere Rohranschluss mit Innengewinde des Dreiwegekugelhahns 23 mit Drehantrieb 23a ist über den Anschweißnippel 24 mit dem dreiteiligen Kugelhahn 25 mit Drehantrieb 25a verschweißt. The middle pipe connection with internal thread of the three-way ball valve 23 with rotary actuator 23a is welded to the three-part ball valve 25 with rotary actuator 25a via the weld-on nipple 24.
Mit diesem Kugelhahn 25 wird die Durchfluss-Messvorrichtung entweder hydraulisch verriegelt oder es kann erfindungsgemäß bei geöffnetem Kugelhahn 25 Reinwasser über einen angeschweißten Vorschweißflansch 26 aus der Bordwasserleitung in die Durchfluss-Messvorrichtung eintreten. With this ball valve 25, the flow measuring device is either locked hydraulically or, according to the invention, pure water can enter the flow measuring device from the on-board water pipe via a welded-on welding neck flange 26 when the ball valve 25 is open.
Fig.5 bis Fig.12 erläutern wie die Durchfluss-Messvorrichtung in den verschiedenen Betriebszuständen geschaltet ist. Fig. 5 to Fig. 12 explain how the flow measuring device is switched in the different operating states.
Fig.5 zeigt den Reinigungs- und Spülvorgang der Durchfluss-Messvorrichtung. Wenn die Kugelhähne 10 und 1 1 und 25 geöffnet sind und der Dreiwegekugelhahn 23 sich in 180 Grad Stellung befindet, kann Reinwasser durch den Vorschweißflansch 26 von unten nach oben in die Vorrichtung eintreten, wodurch alle eventuell durch die Messbohrungen 2 und 3 eingetretene Ballastwassermengen aus der Vorrichtung ausgespült werden und diese Vorrichtung damit frei von biologischer Kontamination wird. Fig. 5 shows the cleaning and rinsing process of the flow measuring device. When the ball valves 10 and 1 1 and 25 are open and the three-way ball valve 23 is in the 180 degree position, pure water can enter the device through the welding neck 26 from the bottom up, whereby all the ballast water quantities that may have entered through the measuring bores 2 and 3 from the Device are rinsed out and this device is thus free of biological contamination.
Fig.6 zeigt den Ruhezustand der erfindungsgemäßen Durchfluss-Messvorrichtung, indem alle 6 shows the idle state of the flow measuring device according to the invention, by all
Kugelhähne geschlossen sind und der Dreiwegekugelhahn 23 sich in 180 Grad Stellung befindet. Durch diese 180 Grad Stellung ist der Differenzdruck mit dem der Differenzdruck-Messgerät 20 beaufschlagt wird gleich Null. Fig.7 zeigt den ersten Schritt zur Vorbereitung einer Durchflussmessung. Danach sind alle Kugelhähne geschlossen und es wird nur der Kugelhahn 6, welcher zur relativen Flüssigkeitsüberdruck aufweisende Messbohrung 2 führt, geöffnet. Da der Dreiwegkugelhahn 23 sich nach wie vor in 180 Grad Stellung befindet, ist der Differenzdruck mit dem der Differenzdruck-Messgerät 20 beaufschlagt wird nach wie vor gleich Null. Ball valves are closed and the three-way ball valve 23 is in the 180 degree position. As a result of this 180 degree position, the differential pressure with which the differential pressure measuring device 20 is acted upon is zero. Fig. 7 shows the first step in preparing a flow measurement. Then all the ball valves are closed and only the ball valve 6, which leads to the measuring bore 2 having relative liquid overpressure, is opened. Since the three-way ball valve 23 is still in the 180 degree position, the differential pressure with which the differential pressure measuring device 20 is acted on is still zero.
Fig.8 zeigt den nachfolgenden zweiten Schritt zur Vorbereitung einer Durchflussmessung, in dem der Dreiwegekugelhahn 23 in die 90 Grad Stellung durch ein Pressluftsignal an dessen Drehantrieb 23a gebracht wird. Der Differenzdruck mit dem der Differenzdruck-Messgerät 20 beaufschlagt wird ist nach wie vor gleich Null. FIG. 8 shows the subsequent second step for preparing a flow measurement, in which the three-way ball valve 23 is brought into the 90 degree position by a compressed air signal on its rotary drive 23a. The differential pressure with which the differential pressure measuring device 20 is applied is still zero.
Fig.9 zeigt den eigentlichen Durchflussmessvorgang. Indem der Kugelhahn 7 welcher, zur relativen Flüssigkeitsunterdruck aufweisende Messbohrung 3 führt, geöffnet wird, ist der Differenzdruck- Messgerät 20 an seinen Eingängen, den Gewindenippeln 18 und 19 mit der Druckdifferenz zwischen den Messbohrungen 2 und 3 beaufschlagt und wandelt diese Druckdifferenz in ein elektrisches Signal um. Fig. 9 shows the actual flow measurement process. By opening the ball valve 7, which leads to the measuring bore 3 having a relative vacuum, the differential pressure measuring device 20 is acted upon at its inputs, the threaded nipples 18 and 19, by the pressure difference between the measuring bores 2 and 3 and converts this pressure difference into an electrical signal around.
Fig.10 zeigt den ersten Schritt zur Beendigung einer Durchflussmessung. Danach wird zunächst der Kugelhahn 7, welcher zur relativen Flüssigkeitsunterdruck aufweisende Messbohrung 3 führt, geschlossen. Fig. 10 shows the first step to end a flow measurement. Thereafter, the ball valve 7, which leads to the measuring bore 3 having a relative liquid vacuum, is first closed.
Fig.11 zeigt den nachfolgenden zweiten Schritt zur Beendigung einer Durchflussmessung. Danach wird auch der Kugelhahn 6, welcher zur relativen Flüssigkeitsüberdruck aufweisende Messbohrung 2 führt, geschlossen. 11 shows the following second step for ending a flow measurement. Thereafter, the ball valve 6, which leads to the measuring bore 2 having a relative excess liquid pressure, is also closed.
Fig.12 zeigt den nachfolgenden dritten Schritt zur Beendigung einer Durchflussmessung. Der Fig. 12 shows the following third step for ending a flow measurement. Of the
Dreiwegekugelhahn 23 wird zurück in die 180 Grad Stellung gebracht. Durch diese 180 Grad Stellung wird der Differenzdruck, mit dem der Differenzdruck-Messgerät 20 beaufschlagt wird, wieder gleich Null. Die erfindungsgemäße Durchfluss-Messvorrichtung in diesem Zustand kann ggf. biologisch kontaminiert sein und deshalb folgt diesem dritten Schritt gemäß Fig.12 wieder der Reinigungs- und Spülvorgang nach Fig.5. Three-way ball valve 23 is brought back to the 180 degree position. As a result of this 180 degree position, the differential pressure with which the differential pressure measuring device 20 is acted on again becomes zero. The flow measuring device according to the invention in this state can possibly be biologically contaminated and the cleaning and rinsing process according to FIG. 5 therefore follows this third step according to FIG. 12.
Aus dem Vorstehenden ist überzeugend ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Durchfluss- Messvorrichtung an Bord von Schiffen störungsfrei betrieben werden kann, dass keine Einbauvoraussetzung hinsichtlich Rohrleitungsführung erforderlich ist und dass für die komplette automatische Ablaufsteuerung des Messvorganges irgendeine manuelle Manipulation nicht notwendig ist. It is convincingly evident from the foregoing that the flow measuring device according to the invention can be operated without problems on board ships, that none Installation requirements with regard to pipeline routing are required and that any manual manipulation is not necessary for the complete automatic sequence control of the measuring process.
Bezugzeichenliste Reference list
1 90-Grad-Rohrbogen 1 90 degree elbow
2 Messbohrung 2 measuring hole
3 Messbohrung 3 measuring hole
4 Rohrstutzen 4 pipe sockets
5 Rohrstutzen 5 pipe sockets
6 Kugelhahn 6 ball valve
6a Drehantrieb 6a rotary drive
7 Kugelhahn 7 ball valve
7a Drehantrieb 7a rotary drive
8 T-Stück 8 T-piece
9 T-Stück 9 T-piece
10 Kugelhahn 10 ball valve
10a Drehantrieb 10a rotary drive
1 1 Kugelhahn 1 1 ball valve
1 1 a Drehantrieb 1 1 a rotary actuator
12 Winkelrohr 12 angle tube
13 Winkelrohr 13 angle tube
14 Rohrkupplung 14 pipe coupling
15 Rohrkupplung 15 pipe coupling
16 T-Stück 16 T-piece
17 T-Stück 17 T-piece
18 Gewindenippel 18 threaded nipples
19 Gewindenippel 19 threaded nipples
20 Differenzdrucktransmitter 20 differential pressure transmitters
21 Wellschlauch 21 corrugated hose
22 Wellschlauch 22 corrugated hose
23 Dreiwegekugelhahn 23 three-way ball valve
23a Drehantrieb 24 Gewindenippel 23a rotary drive 24 threaded nipples
25 Kugelhahn 25 ball valve
25a Drehantrieb 25a rotary drive
26 Vorschweißflansch 61 Kugelhahn-Schweißflansch 26 Welding neck flange 61 Ball valve welding flange
62 Kugelhahn-Schweißflansch62 ball valve welding flange
63 Kugelhalterung 63 ball holder
64 Längsschrauben 64 longitudinal screws
65 Mutter 65 mother
66 Kugel mit Drehschlitz66 ball with twist slot
67 Drehzapfen 67 pivots

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Vorrichtung zur Durchflussmessung von Ballastwasser durch eine Rohrleitung, wobei die 1. Device for flow measurement of ballast water through a pipe, the
Vorrichtung umfasst einen 90-Grad-Rohrbogen (1), bei dem an einer Außenradiuslinie und gegenüberliegend an einer Innenradiuslinie bei jeweils 45 Grad des 90-Grad-Rohrbogens (1) jeweils ein Zugang zu dem Rohr-Innenraum angeordnet ist, wobei die Zugänge über erste und zweite Messleitungen (12, 13) mit einem Differenzdruck-Messgerät (20) verbunden sind und wobei der Flüssigkeitsdruck an den Zugängen dem hydraulischen/hydrostatischen Druck im Innern der Rohrleitung plus oder minus dem Druck aus der Zentrifugalkraft der Flüssigkeit bezogen auf die neutrale Zentrifugallinie entspricht, wobei die Geschwindigkeit V des Wassers im 90-Grad-Rohrbogen (1) durch den an den Zugängen anstehende Druckdifferenz und vorgegebene geometrische Abmessungen des 90-Grad-Rohrbogens (1) gegeben ist, The device comprises a 90-degree pipe bend (1), in which an access to the interior of the pipe is arranged on an outer radius line and opposite on an inner radius line at 45 degrees of the 90-degree pipe bend (1), the accesses being via first and second measuring lines (12, 13) are connected to a differential pressure measuring device (20) and the liquid pressure at the accesses is the hydraulic / hydrostatic pressure inside the pipeline plus or minus the pressure from the centrifugal force of the liquid based on the neutral centrifugal line corresponds, the speed V of the water in the 90-degree pipe bend (1) being given by the pressure difference present at the access points and predetermined geometric dimensions of the 90-degree pipe bend (1),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Zugänge je eine Messbohrung (2, 3) an der Außenradiuslinie und gegenüberliegend an der Innenradiuslinie aufweisen, dass the accesses each have a measuring bore (2, 3) on the outer radius line and opposite on the inner radius line that
die Messleitungen (12, 13) über Rohrstutzen (4, 5) direkt an den Messbohrungen (2, 3) angeschlossen sind, und dass the measuring lines (12, 13) are connected directly to the measuring bores (2, 3) via pipe sockets (4, 5), and that
die Messbohrungen (2, 3) über fernsteuerbare Steuerventile (6, 7) in den Messleitungen (12, 13) mit dem Differenzdruck-Messgerät (20) verbunden sind. the measuring bores (2, 3) are connected to the differential pressure measuring device (20) via remotely controllable control valves (6, 7) in the measuring lines (12, 13).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung fernsteuerbare Steuerventile umfasst, die als Kugelhähne (6, 7, 10, 11, 23, 25) mit Drehantrieb (6a, 7a, 10a, 11a, 23a, 25a) ausgeführt sind. 2. Device according to claim 1, characterized in that the device comprises remotely controllable control valves which are designed as ball valves (6, 7, 10, 11, 23, 25) with rotary drive (6a, 7a, 10a, 11a, 23a, 25a) .
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Messleitungen (12, 13) T- Rohr-Stücke (8, 9) umfassen, die mit einem ersten Schenkel mit den Steuerventilen (6, 7) in den Messleitungen (12, 13) und über einen zweiten Schenkel mit der zugehörigen Messleitung (12, 13) verbunden sind. 3. Device according to claim 1, characterized in that in the measuring lines (12, 13) comprise T-pipe pieces (8, 9), which with a first leg with the control valves (6, 7) in the Test leads (12, 13) and connected to the associated test lead (12, 13) via a second leg.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die T-Rohr-Stücke über einen dritten Schenkel mit Auslassventilen (10, 11) verbunden sind. 4. The device according to claim 3, characterized in that the T-pipe pieces are connected via a third leg to outlet valves (10, 11).
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelhähne dreiteilige 5. The device according to claim 2, characterized in that the ball valves in three parts
Kugelventile sind, die zwei Schweißflanschen (61, 62) und eine zwischen den Schweißflanschen (61, 62) montierte Kugelhalterung (63) umfassen, wobei die Schweißflansche (61, 62) durch vier Längsschrauben (64) zusammengehalten werden und infolgedessen durch Lösen von Muttern (65) demontierbar sind. Are ball valves comprising two welding flanges (61, 62) and a ball holder (63) mounted between the welding flanges (61, 62), the welding flanges (61, 62) being held together by four longitudinal screws (64) and consequently by loosening nuts (65) are removable.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messleitung (12) ein erstes Anschluss-T-Stück (16) zum Anschluss der ersten Messleitung (12) an die 6. The device according to claim 1, characterized in that the first measuring line (12) has a first connection T-piece (16) for connecting the first measuring line (12) to the
Hochdruckseite des Differenzdruck-Messgeräts (20) und zum Anschluss an ein Dreiwegeventil (23) über einen ersten Wellrohrschlauch (22) aufweist, und dass die zweite Messleitung (13) ein zweites Anschluss-T-Stück (17) zum Anschluss der zweiten Messleitung (13) an die High-pressure side of the differential pressure measuring device (20) and for connection to a three-way valve (23) via a first corrugated tube (22), and that the second measuring line (13) has a second connection T-piece (17) for connecting the second measuring line ( 13) to the
Niederdruckseite des Differenzdruck-Messgeräts (20) und zum Anschluss an das Dreiwegeventil 23 über einen zweiten Wellrohrschlauch (21) aufweist, Low pressure side of the differential pressure measuring device (20) and for connection to the three-way valve 23 via a second corrugated tube hose (21),
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Dreiwegeventil (23) ein Abschlussventil (25) nachgeschaltet ist, mit dem die Vorrichtung zu verriegeln ist oder 7. The device according to claim 6, characterized in that the three-way valve (23) is followed by a shutoff valve (25) with which the device is to be locked or
Reinwasser zuzuführen ist. Pure water is to be supplied.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, 8. The device according to claim 1, characterized in that,
Indem die Messbohrungen (2, 3) mit einem Differenzdruck-Messgerät (20) verbunden sind, lässt sich aus dem gemessenen Differenzdruck Äh in Meter Wassersäule und dem By connecting the measuring bores (2, 3) to a differential pressure measuring device (20), the measured differential pressure can be measured in meters of water and the
Rohrinnendurchmesser D die Geschwindigkeit V des Wassers im 90-Grad-Rohrbogen (1) bestimmen zu: Inner pipe diameter D determines the speed V of the water in the 90 degree pipe bend (1) to:
V = Konstante x Wurzel ( RIO) x Wurzel (2 x g x Äh) , Dimension m/sek V = constant x root (RIO) x root (2 x g x Uh), dimension m / sec
wobei V die Geschwindigkeit des Wassers im 90-Grad-Rohrbogen (1), where V is the speed of the water in the 90 degree elbow (1),
Äh die Druckdifferenz in Meter Wassersäule, Uh the pressure difference in meters of water column,
D der Rohr-Innendurchmesser, D the pipe inside diameter,
R der mittlere Krümmungsradius des90-Grad-Rohrbogen s und g die Erdbeschleunigung 9,81 m2/sek ist, R is the mean radius of curvature of the 90 degree elbow s and g the gravitational acceleration is 9.81 m 2 / sec,
wobei sich der Volumendurchfluss Q durch die Vorrichtung ergibt zu: where the volume flow Q through the device results in:
Q = 3600 * V* TT/4 * DA2 Dimension m3 / h. Q = 3600 * V * TT / 4 * D A 2 dimension m 3 / h.
PCT/EP2019/084931 2018-12-12 2019-12-12 Device for measuring the throughflow of ballast water through a pipeline WO2020120691A1 (en)

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