DE3151161C2 - Schmutzhöhenmeßgerät - Google Patents

Abstract

Schmutzhöhenmeßgerät zur selbsttätigen Messung der Höhe von Schmutzablagerungen auf der Sohle von Flüssigkeit führenden Kanalrohren, insbesondere zur Messung der Schmutzhöhe in Abwasserkanälen, bei dem auf einem längs des Kanalrohres in der Flüssigkeit schwimmend bewegbaren Schwimmkörper eine den Abstand zur Kanaldecke und den Abstand zur Kanalsohle bzw. der Oberfläche der Schmutzablagerungen auf der Kanalsohle abtastende Meßeinrichtung angeordnet ist, die an ein den Abstand zur Kanaldecke und den Abstand zur Kanalsohle während des Durchgangs des Schwimmkörpers durch das Kanalrohr jeweils addiert aufzeichnendes Registriergerät anschließbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schmutzhöhenmeßgerät für Abwasserkanäle.

In normal verschmutzten Abwasserkanälen befindet sich auf der Kanalsohle eine mehrere Zentimeter dicke Schmutzschicht. Nahe der Kanalsohle besteht sie mehr aus festen, schweren Sinkstoffen, während sie nach oben hin aus leichteren, schlammigen Stoffen besteht. Wenigstens die aus festeren Sinkstoffen bestehenden Schmutzablagerungen können daher, sofern ihre Höhe über der Kanalsohle gemessen wird, als Maß für den aktuellen Verschmutzungszustand des Kanals dienen. Zur Durchführung der Reinigung von Abwasserkanälen ist es üblich, öffentliche Ausschreibungen durchzuführen, indenen der Verschmutzungszustand des zu reinigenden Kanals angegeben ist, damit die Reinigungsfirmen ein entsprechendes Reinigungsangebot unterbreiten können. Ferner ist es auch wünschenswert, nach einer Reinigungsarbeit den noch verbliebenen Verschmutzungsgrad feststellen zu können, damit die Qualität der Reinigungsarbeit überprüft werden kann.

Ein Schmutzhöhenmeßgerät für Abwasserkanäle ist durch die DE-OS 28 55 357 bekannt Es handelt sich um einen Schmutzhöhenmesser nach Art einer Schieblehre, der einen in einem Rohr mit einer verbreiterten Fußplatte über die Unterseite der Fußplatte hinaus verschiebbaren Meßstab aufweist. Der Meßstab enthält in seinem über das Rohr nach oben hinausstehenden Abschnitt eine Skala, so daß das obere Rohrende als Meßzeiger mit der Skala des Meßstabes zusammenwirkt Der Meßstab ist bis zum Aufsetzen seines unteren Endes auf der Kanalsohle in die Schniutzablagerungen hineinzustecken. Danach wird das Rohr bis zum Aufsetzen seines verbreiterten Fußteils auf der Oberseite der festeren Schmutzschicht entlang des Meßstabes nach unten verschoben, so daß dann an der Meßskala die Höhe der Schmutzschicht abgelesen werden kann. Die Verwendung eines derartigen Schmutzhöhenmessers setzt jedoch voraus, daß das zu vermessende Kanalrohr begehbar ist. Wie Versuche gezeigt haben, ist nämlich die Schmutzhöhe aufgrund der Ausbildung lokaler Schmutzablagerungszonen entlang des Kanalrohres stark unterschiedlich, so daß eine Verwendung nur an den von oben her in das Kanalrohr mündenden Zutrittsschächten nicht ausreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur selbsttätigen und fortlaufenden Messung des Schmutzhöhenlängsprofils von Ablagerungen auf der Sohle von Abwasserkanalrohren unabhängig von dem jeweiligen Wasserspiegel zu schaffen.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß auf einem längs des Kanalrohres in dem Abwasser bewegbaren Schwimmkörper eine den Abstand zur Kanaldecke und den Abstand zur Kanalsohle bzw. der Oberfläche der Schmutzablagerungen auf der Kanalsohle abtastende Meßeinrichtung angeordnet ist, die an ein den Abstand zur Kanaldecke und den Abstand zur Kanalsohle bzw. zu der Oberfläche der Schmutzablagerungen während des Durchganges des Schwimmkörpers durch das Kanalrohr aufzeichnendes Registriergerät angeschlossen ist, und daß der Schwimmkörper eine dessen Abstand zu den Seitenwänden des Kanalrohres bestimmende Leiteinrichtung aufweist.

Gemäß der Erfindung kann daher die Differenz zwischen dem vorgegebenen Durchmesser des Kanalrohres und der mittels der Meßeinrichtung und/oder der Registriereinrichtung gebildeten Summe der jeweiligen Abstände des Schwimmkörpers von der Kanaldecke und des Schwimmkörpers von der Oberfläche der Schmutzablagerungen auf der Kanalsohle als Maß für die jeweilige Höhe der Schmutzabiagerungen gebildet und in Form eines Schmutzhöhenprofils längs der Kanalsohle in Abhängigkeit von der Länge des Kanalrohres aufgezeichnet werden. Durch die Summen-

bildung des Abstandes zwischen dem Schwimmkörper und der Kanaldecke und dem Schwimmkörper und der Oberfläche der Schmutzablagerungen ist daher das Meßergebnis unabhängig von der Höhenlage des Schwimmkörpers über der Kanalsohle und damit vom jeweiligen Abwasserspiegel über der Kanalsohle, der lageszeitlich und längs des Kanalroh-es unterschiedlich sein kann.

Um ein Verkanten des Schmutzhöhenmeßgerätes im Kanal zu verhindern, weist der Schwimmkörper eine dessen Abaand zu den Seitenwänden des Kanalrohres bestimmenden Leiteinrichtung auf. Hierzu können an dem Schwimmkörper beidseitige Leitgestänge ausgebildet sein, die federnd nachgiebig gegen die Seitenwände des Kanalrohres gedrückt werden und hierzu an den Seitenwänden des Kanalrohres abrollbare Seitenlaufrollen aufweisea Die Federkraft, unter welcher die beweglichen Seitengestänge gegen die Seitenwände des Kanalrohres gedrückt werden, soll für beide Seitengestänge die gleiche Größe haben. Ferner können diese Seitengestänge gesondert oder gemeinsam verstellbar sein, so daß gegebenenfalls der Meßort des erfindungsgemäßen Schmutzhöhenmeßgerätes aus der Kanalmitte heraus nach der einen oder anderen Kanalseite hin verlegt werden kann. Durch die federnde Beweglichkeit der Seitengestänge können diese der Krümmung der Seitenwände des Kanalrohres folgen, wenn aufgrund wechselnder Flüssigkeitsstände im Kanalrohr der Schwimmkörper und damit auch die Seitengestänge ihre Höhenlage im Kanalrohr ändern.

Die Durchlaufgeschwindigkeit des Schmutzhöhenmeßgerätes sollte konstant und in ihrer Größe vorbestimmt sein. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß das Schmutzhöhenmeßgerät mittels eines an seinem Schwimmkörper befestigten Seiles mit vorbestimmter konstanter Geschwindigkeit durch den Kanal gezogen wird. Es kann auch von dem Abwasser durch den Kanal getrieben werden, sollte jedoch dann an einem Bremsseil befestigt werden, Jessen Ablaufgeschwindigkeit von einer Rolle unterhalb der kleinsten im Kanal auftretenden Strömungsgeschwindigkeit auf einem konstanten Wert gehalten wird.

Für die Ermittlung der Position bei der Aufzeichnung des Schmutzhöhenprofils können auch die Schächte ausgenutzt werden. Bei jedem Vorbeigang des durch den Kanal fahrenden Meßgerätes an einem solchen an der Kanaldecke mündenden Schacht wird ein deutlicher Meßausschlag aufgezeichnet, so daß sich die Aufzeichnungsabschnitte zwischen den Meßausschlägen durch deren Auszählung und Vermessung den jeweiligen Kanalstrecken zwischen den Schächten zuordnen lassen. Dieser Vorschlag eignet sich insbesondere dann, wenn das Schmutzhöhenmeßgerät frei, ohne Anbindung an ein Seil, von der Abwasserströmung durch das Kanalrohr getrieben wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält die Meßeinrichtung ein wenigstens die Kanaldecke abtastendes Echolot. Vorzugsweise wird auch der Abstand zwischen dem Schwimmkörper und der Oberfläche der Schmutzablagerungen auf der Kanalsohle im Echolotverfahren gemessen, da davon ausgegangen werden kann, daß eine hinreichend deutliche Reflexion der Schallwelle an der Oberfläche der Schmutzablagerungen, insbesondere der für Abwasserkanalrohre typischen Schmutzablagerungen erfolgt.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird die Schmutzhöhe über die Verstellung einer an der Decke des Kanalrohres abrollbaren oberen Laufrolle

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gegenüber einer auf der Kanalsohle bzw. den Schmutzablagerungen abrollbaren unteren Laufrolle gemäß Anspruch 3 gemessen. Die Andruckkraft mit welcher die Laufrolle nach unten auf die Schmutzablagerungen gedruckt wird, ist unter Berücksichtigung des Auftriebs der Laufrolle derart gewählt, daß diese leicht auf der Oberfläche der Schmutzablagerungen aufliegt, ohne sich jedoch v/esentlich in die Schmutzablagerungen eingraben zu können. Weiiigstens ein Teil der Andruckkraft, mit welcher die untere Laufrolle nach unten gedrückt wird, kann durch ein entsprechendes Eigengewicht des Gestänges und der Laufrolle unter Berücksichtigung des Auftriebs erzeugt sein. Vorzugsweise jedoch sind das Gestänge und die Laufrolle möglichst leicht. Die nach unten drückende Kraft kann mit einem am Gestänge angreifenden Zusatzgewicht oder einer Feder erzeugt werden. Auf diese Art kann auch die Andruckkraft der oberen Laufrolle gegen die Kanaldecke einstellbar sein.

Wenn die Gestänge für die obere Laufrolle und die untere Laufrolle miteinander gekoppelt sind, kann zur Messung des Abstandes zwischen beiden Rollen ein einziger Meßgeber ausreichen. Es ist jedoch auch möglich, daß der gegenseitige Abstand der oberen und unteren Laufrolle voneinander mittels der Meßeinrichtung jeweils gesondert durch die Verstellgrößen des Gestänges der oberen Laufrolle und des Gestänges der unteren Laufrolle gemessen wird.

Für die überwiegend verwendeten Kanalrohre mit Kreisquerschnitt, die mithin eine im Querschnitt konkav gekrümmte Kanaldecke aufweisen, besteht die Leiteinrichtung vorzugsweise anstatt aus Seitengestängen aus zwei in Längsrichtung des Schwimmkörpers im Abstand voneinander in gemeinsamer Vertikalebene angeordneten, an der Kanaldecke abrollbaren Laufrollen, die jeweils mittels eines sie nach oben drückenden Gestänges in ihrem Abstand zu dem Schwimmkörper verstellbar an diesem befestigt sind. Dadurch ist jede der an der Kanaldecke angreifenden Laufrollen bestrebt, dem Scheitel der Krümmung der Kanaldecke zu folgen, so daß die Laufrollen über ihr Gestänge auch den Schwimmkörper entsprechend des Verlaufs des Scheitels der Kanaldeckenkrümmung führen. Wenn die den beiden Laufrollen gemeinsame Vertikalebene in dör Längsachse des Schwimmkörpers verläuft, wird dieser somit längs der Achse des Kanalrohres geführt. Die den beiden Laufrollen gemeinsame Vertikalebene kann jedoch auch gegenüber der Längsachse des Schwimmkörpers seitlich versetzt sein, so daß dieser dann gegenüber der Achse des Kanalrohres entsprechend seitlich versetzt schwimmt. Gegebenenfalls ist es auch möglich, die Gestänge dieser beiden Laufrollen seitlich einstellbar am Schwimmkörper zu befestigen, so daß der jeweilige Meßort des Schmutzhöllenmeßgerätes gegenüber der Achse des Kanals wahlweise geändert werden kann.

Die auf dem erfindungsgemäßen Schmutzhöhenmeßgerät angeordnete Meßeinrichtung kann kontinuierlich oder intermittierend arbeiten. Zur Stromversorgung der Meßeinrichtung kann auf dem Schwimmkörper ein Akkumulator angeordnet sein oder es kann in einem Halteseil des Schwimmkörpers ein elektrisches Kabel vorhanden sein. Elektrische Teile müssen feuchtigkeitsgeschützt und wegen der insbesondere in Abwasserkanaien aufgrund der dort auftretenden Gase erhöhten Explosionsgefahr funkensicher untergebracht sein. Das Registriergerät, durch welches die Meßergebnisse aufgezeichnet werden, kann ebenfalls auf dem

Schwimmkörper angeordnet sein oder z. B. über eine in einem Halteseil des Schwimmkörpers verlegte Leitung mit der Meßeinrichtung verbunden sein. Die Meßeinrichtung kann auch einen Sender aufweisen, durch welchen sie mit dem Registriergerät, das mit einem ^ Empfänger ausgestattet ist, drahtlos verbunden werden kann.

Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert, die aus der Zeichnung schematisch ersichtlich sind. Die Zeichnungen zeigen jeweils ein erfindungsgemäßes Schmutzhöhenmeßgerät im Längsschnitt bei seinem Einsatz innerhalb eines Abwasserkanals.

Das Schmutzhöhenmeßgerät aus Fig. 1 weist als Schwimmkörper 2 einen aufgeblasenen Reifenschlauch mit einer darauf befestigten Platte auf, an welcher eine an der Kanaldecke 3 des Kanalrohres 23 abrollbare obere Laufrolle 12 über ein Hebelgestänge 13, und eine auf der Oberfläche der auf der Kanalsohle 4 abgelagerten Schmutzablagerung 5 abrollbare untere Laufrolle 9 über ein Hebelgestänge 10 jeweils gesondert verschwenkbar abgestützt sind. Die Hebelgestänge 10, 13 sind jeweils als zweiarmige Hebel ausgebildet, an deren einem Hebelarm die Laufrolle 9 bzw. 12 gelagert ist und an deren anderem Hebelarm jeweils ein Gewicht befestigt ist. Mittels der Gewichte werden die Laufrollen nach unten gegen die Oberfläche der Schmutzablagerungen bzw. nach oben gegen die Kanaldecke 3 gedruckt. Beide Gewichte sind zur Einstellung der jeweiligen Andruckkraft der Laufrollen 9 bzw. 12 entlang des sie tragenden Hebelarms des Hebelgestänges verschiebbar befestigt.

Die Laufrollen 9, 12 wirken über ihr Gestänge 10, 13 mit einer Abstandsmeßeinrichtung 6 zusammen, die jeweils im Gelenk des Hebelgestänges 10 bzw. 13 einen ^ Drehmeßgeber 26, 27 aufweist, von denen die jeweilige Schwenkstellung der Hebelgestänge abgetastet und über ein Meßkabel 25 in ein auf dem Schwimmkörper 2 angeordnetes Registriergerät 7 weitergeleitet wird, wo die Meßdaten kontinuierlich aufgezeichnet werden. Durch die Differenz zwischen dem gegebenen Durchmesser des Kanalrohres 23 und den jeweils gemessenen Abständen der Laufrollen 9,12 ergibt sich die jeweilige Höhe der Oberfläche der Schmutzablagerungen 5 über der Kanalsohle 4.

Zur Seitenführung des Schwimmkörpers 2 ist an diesem eine Leiteinrichtung 19 einstellbar befestigt, die z. B. über seitliche Laufrollen (nicht gezeigt) an den Seitenwänden des Kanalrohres 23 angreifen und dadurch den Schwimmkörper 2 in definierter Lage innerhalb des Kanalrohres 23 führen. Das Schmut^höhenmeßgerät wird unter dem Angriff des Abwassers 1 durch das Kanalrohr 23 getrieben, hierbei jedoch mittels eines an seinem Schwimmkörper 2 befestigten Halteseils 24 auf eine vorgegebene Höchstgeschwindigkeit abgebremst

Bei der Ausführungsform des Schmutzhöhenmeßgerätes aus Fig.2 ist der Schwimmkörper 2 als Floß ausgebildet Die die Kanaldecke 3 abtastende obere Laufrolle 12 ist über ein Parallelogrammgestänge 16, das eine die obere Laufrolle 12 nach oben drückende Feder aufweist, an dem Schwimmkörper 2 abgestützt Die untere Laufrolle 9 hingegen ist ebenfalls über ein Parallelogrammgestänge 15 an dem die obere Laufrolle 12 tragenden Gestängeteil des Gestänges 16 angelenkt und wird mittels einer an dem Parallelogrammgestänge 15 angreifenden Feder nach unten gedrückt Die Meßeinrichtung 6 weist einen Drehmeßgeber 28 auf, von welchem die Winkelstellung zwischen dem die untere Laufrolle 9 tragenden Teil des Parallelogrammgestänges 15 und dessen einem Parallelogrammlenker abgetastet wird. Da durch die Anlenkung des Parallelogrammgestänges 15 an dem Parallelogrammgestänge 16 sich die mittels des Meßgebers 28 gemessene Winkelstellung sowohl bei Änderung der Höhenlage der oberen Laufrolle 12 als auch der der unteren Laufrolle 9 ändert, stellt das jeweilige Meßergebnis unmittelbar den Abstand zwischen den Laufrollen 9, 12 in Abhängigkeit von der gegebenen Geometrie der Parallelogrammgestänge 15, 16 dar. Der Meßgeber 28 ist ebenfalls über ein Meßkabel 25 mit einem auf dem Schwimmkörper 2 angeordneten Registriergeräts 7 verbunden.

Zur Seitenführung des Schmutzhöhenmeßgerätes aus F i g. 2 ist im Abstand vor der Laufrolle 12 eine zweite, sich an der Kanaldecke 3 abwälzende Laufrolle 20 über ein Parallelogrammgestänge 21 höhenverstellbar am Schwimmkörper 2 befestigt, das eine die Laufrolle 20 nach oben drückende Feder aufweist. Da die oberen Laufrollen 12 und 20 in gemeinsamer Vertikalebene im Abstand voneinander angeordnet sind und unter der von den Federn 18, 22 aufgebrachten Andruckkraft jeweils nach oben gedrückt werden, sind sie bestrebt, jeweils dem Scheitel der Kanaldecke 3 des Kanalrohres 23 zu folgen, so daß dadurch der Schwimmkörper 2 über die Parallelogrammgestänge 16, 21 in der Achse des Kanalrohres 23 gehalten wird.

Zwischen dem die Laufrolle 20 tragenden Gestängeteil des Parallelogrammgestänges 21 und dessen einem Parallelogrammlenker ist ein zweiter Meßgeber 26 angeordnet, der die jeweilige Winkelstellung des Parallelogrammgestänges 21 als Maß für den Abstand der Laufrolle 20 von dem Schwimmkörper 2 abtastet und über ein Meßkabel 25 in das Registriergerät 7 leitet. Durch Bildung der Differenz zwischen dem gegebenen Durchmesser des Kanalrohres 23 und dem gemessenen Abstand der Laufrolle 20 vom Schwimmkörper 2 ergibt sich dessen Höhenlage über der Kanalsohle 4 und damit die Höhe des Spiegels der Flüssigkeit 1 über der Kanalsohle 4 als jeweiliger Flüssigkeitsstand.

Die aus Fig.3 ersichüiche Aüsfiihrungsförni des Schmutzhöhenmeßgerätes entspricht der aus F i g. 1 bis auf das Fehlen der oberen Laufrolle 12 und des zugehörigen Hebelgestänges 13. Bei der Ausführungsform aus Fig.3 wird statt dessen der Abstand des Schwimmkörpers 2 von der Kanaldecke 3 mittels eines Echolotes 8 abgetastet. Seine Meßwerte werden über ein Meßkabel 25 an das auf dem Schwimmkörper 2 angeordnete Registriergerät 7 geleitet, wo sie gesondert aufgezeichnet werden und mit dem von dem Meßgeber 27 der unteren Laufrolle 9 gemessenen Meßwerten zu einem Gesamtwert ausgewertet werden, der mittels des Registriergerätes als Maß für den Abstand der Kanaldecke 3 von der Oberfläche der Schmutzablagerungen 5 auf der Kanalsohle 4 ebenfalls aufgezeichnet wird.

Das erfindungsgemäße Schmutzhöhenmeßgerät ist für die selbsttätige Schmutzhöhenmessung in unterirdisch verlegten Abwasserkanalrohren vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, das erfindungsgemäße Schmutzhöhenmeßgerät in sonstigen Flüssigkeitstransportleitungen großen Querschnitts, z. B. in Öl-Pipelines, mit Vorteil zu verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schmutzhöhenmeßgerät für Abwasserkanäle, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem längs des Kanalrohres (23) in dem Abwasser (1) bewegbaren Schwimmkörper (2) eine den Abstand zur Kanaldecke (3) und den Abstand zur Kanalsohle

(4) bzw. der Oberfläche der Schmutzablagerungen

(5) auf der Kanalsohle (4) abtastende Meßeinrichtung (6) angeordnet ist, die an ein den Abstand zur Kanaldecke (3) und den Abstand zur Kanalsohle (4) bzw. zu der Oberfläche der Schmutzablagerungen während des Durchganges des Schwimmkörpers (2) durch das Kanalrohr (23) aufzeichnendes Registriergerät (7) angeschlossen ist, und daß der Schwimmkörper (2) eine dessen Abstand zu den Seitenwänden des Kanalrohres (23) bestimmende Leiteinrichtung (19) aufweist

2. Schmutzhöhenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichchnet, daß die Meßeinrichtung (6) ein wenigstens die Kanaldecke (3), vorzugsweise auch die Kanalsohle (4) bzw. die Oberfläche der Schmutzablagerungen abtastendes Echolot (8) aufweist.

3. Schmutzhöhenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Schwimmkörper (2) eine auf der Kanalsohle (4) bzw. den Schmutzabiagerungen (5) abrollbare untere Laufrolle (9) angeordnet ist, die mittels eines Gestänges (10,

11; 15,17) in ihrem Abstand zu dem Schwimmkörper (2) verstellbar an diesem befestigt ist, und daß über dem Schwimmkörper (2) eine an der Decke (3) des Kanalrohres (23) abrollbare obere Laufrolle (12) angeordnet ist, die mittels eines sie nach oben drückenden Gestänges (13, 14; 16, 18) in ihrem Abstand zu dem Schwimmkörper (2) verstellbar an diesem befestigt ist, und daß die Meßeinrichtung (6) auf die Abstandsänderung der oberen Laufrolle (12) von der unteren Laufrolle (9) anspricht.

4. Schmutzhöhenmeßgerät nach einem der An-Sprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Einsatz in Kanalrohren (23) mit im Querschnitt konkav gekrümmter Kanaldecke (3) die Leiteinrichtung aus zwei in Längsrichtung des Schwimmkörpers (2) im Abstand voneinander in gemeinsamer Vertikalebene angeordneten, an der Kanaldecke (3) abrollbaren Laufrollen (12, 20) besteht, die jweils mittels eines sie nach oben drückenden Gestänges (16, 18; 21, 22) in ihrem Abstand zu dem Schwimmkörper (2) verstellbar und an diesem befestigt sind.

5. Schmutzhöhenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß das Registriergerät (7) auf dem Schwimmkörper (2) angeordnet ist.

6. Schmutzhöhenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (6) einen sie drahtlos mit dem Registriergerät (7) verbindenden Sender aufweist.

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