Alligator FAQ

Aus Axel Zangenberg GmbH & Co. KG
Version vom 22. Juli 2012, 13:02 Uhr von AZA (Diskussion | Beiträge) (Ist das Druckkissen nicht zu starkem Verschleiß ausgesetzt?)

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Es gibt viele Fragen zum Alligator! - Die am häufigsten gestellen Fragen finden Sie hier.


Wo und wie kann ich mit dem Alligator Kosten sparen

Mit dem Alligator spart man an verschiedenen Stellen Gesamtkosten.
1. Alligator wird in einen vorhandenen Schacht eingebaut. Aufwändige Neuplanungen und
Neubauten entfallen. Es ergeben sich kurze Montagezeiten. Dadurch ersparen Sie sich
in Innenstadtgebieten Störungen des Verkehrs.
2. Bei Neuplanungen kommt man durch den Alligator mit kleineren und weniger
Schächten aus als bisher üblich. Es können Standard- statt Ortbetonschächte erstellt
werden.
3. Für den Betrieb wird kein 400V Drehstrom, sondern nur 230V für den kleinen
Kompressor benötigt.
4. Der Alligator ist zusätzlich auch eine hochgenaue Durchflussmessung. Weitere
Messstationen zur Abrechnung oder zur Ermittlung der Fremdwasseranteile entfallen.
Der Alligator erfüllt drei Funktionen in einem Gerät:
a.) Drosselung b.) Durchflussmessung zur Abrechnung c.) Fremdwasserermittlung
5. Alligator spart Reinigungskosten. Durch das gerade Messrohr ohne Einbauten reinigt
sich das System selbst. Es kann nicht verstopfen. Nachjustieren von mechanischen
Elementen und Einstellungen von Drosselteilen und Demontieren bei Verstopfung
entfallen.
6. Überprüfungen wie sie bei EKVO,EÜV,SÜV-Kan usw. vorgeschrieben sind, können
durch die im Alligator integrierte Selbstkontrolle extrem vereinfacht werden.

Funktion

Wie wird die Vollfüllung sichergestellt?

Wie verhindert der Alligator, dass das Messrohr bei kleinen Durchflussmengen leerläuft?

Ablauf der Vollfüllungs-Regelung
Im Controller wird das Regelventil geöffnet. Durch Aufblasen dehnt sich das Druckkissen aus.
Dadurch wird die Regel-/Drosselklappe nach unten gedrückt und geschlossen.
Der Voll“fühl“sensor erfasst den hydraulischen Druck (Wasserstand) im Messrohr nach dem
MID. Wenn der Wasserstand höher als die Rohroberkante (Min-Füllhöhe) ist, öffnet das
Regelventil um Luft aus dem Druckkissen zu lassen. Das Druckkissen zieht sich wieder
zusammen. Die Regel-/Drosselklappe öffnet sich dadurch soweit bis der Füllstand die Min-
Füllhöhe erreicht hat. Dann regelt der Controller das Regelventil so, dass die Min-Füllhöhe
nicht unterschritten wird.
Bei größeren Durchflussmengen steigt der Druck im Messrohr an. Durch weiteres Öffnen der
Regel-/Drosselklappe kann dann der Min-Füllstand nicht mehr unterschritten werden. Die
Klappe öffnet vollständig.
Durch die extrem kurzen Ventilschaltzeiten (im ms Bereich) kann der Durchfluss exakt und
schnell geregelt werden. Durchflussschwankungen und Wellen können so schnell erfasst
werden, dass die Vollfüllung gewährleistet ist und die Messung den tatsächlichen
Durchflusskurvenverlauf widerspiegelt. Absetzbare Stoffe (Sand, Geröll usw.) werden am
Boden des Rohres dauernd ausgetragen. Sollte einmal eine größere Störung (Lappen,
Holzbalken...) im System hängen bleiben, merkt es der Alligator daran, dass der Fülldruck im
Messrohr steigt, aber der Durchfluss sinkt. Die Klappe öffnet dann soweit bis die Störung
ausgespült wird. Durch seine schnelle Klappenschliessgeschwindigkeit wird sichergestellt,
dass nach Austrag der Störung die Vollfüllung erhalten bleibt.
Durch Einfügen von Spülzyklen ins Alligator-Steuerungsprogramm kann der Kanal entleert und
Schwimmstoffe abgeleitet werden. Durch den fehlenden Dükerbogen verringert sich der Druckverlust im Rohr
und damit der Aufstau.
Wenn durch die Vollfüllungsregelung die Messung sichergestellt ist, wird die
Abflussmengenregelung dazugeschaltet. Ist der vom Durchflussmessgerät (MID+MID
Messumformer) gemessene Durchfluss größer als die gewünschte Sollmenge, öffnet der
Regler im Controller das Regelventil um Druckluft in das Druckkissen zu geben. Dadurch
dehnt sich das Druckkissen aus und die Regel-/Drosselklappe schließt sich soweit bis der Soll-
Durchfluss erreicht ist. Danach regelt der Controller den Druckregler durch Luft ein- und
auslassen so, dass der Soll-Durchfluss gehalten wird.
Kleinste Regelwerte : Regelwerte


Wie arbeitet die Alligatorklappe?

An einem geraden, schräg abgeschnittenen Rohr (Auslaufrohr flach und gerade) ist eine Klappe von oben so gelagert,
dass sie den gesamten Rohrquerschnitt freigeben oder verschließen kann.
Durch ein aufblasbares Druckkissen, wird die Regel-/Drosselklappe vorn auf den Auslauf
gedrückt. Beim Öffnen von oben werden Bodenablagerungen kontinuierlich durch den
Abwasserstrom ausgetragen.
Das Öffnen der Klappe erfolgt in Fliessrichtung weg von der Rohröffnung. Dadurch kann sich
kein Schmutz an der Klappe festsetzt. Dieser wird kontinuierlich durch das fließende
Wasser mitgerissen.


Wieso kann der Alligator gegenüber einem Schieber so schnell regeln?

Durch den Einsatz des MIDs ist eine zuverlässige und schnelle Durchflussmessung
gewährleistet. Eine gegen Schläge und Drift geschützte Keramik-Füllstandssonde erfasst die
Füllhöhe im MID schneller 0,3 Sekunden. Die Regelklappe kann innerhalb weniger Sekunden
komplett geschlossen und geöffnet werden. Deshalb können die Stellanforderungen so schnell
ausgeführt werden. Ein herkömmlicher Schieber kann dem schnellen Stellsignal nicht folgen.
Zu häufige Stellbefehle sind für einen Elektroschieber eine große Belastung und führen zu
frühzeitigem Verschleiß. Die pneumatische Klappe des Alligator hat keine Begrenzung in der
Schalthäufigkeit.


Wie schafft es der Alligator unendlich kleine Durchflusswerte zu messen?

Was ist eine Durchflussmessung im Zyklusbetrieb?

Viele Anlagen wollen möglichst großen Nenndurchmesser um der Verstopfungsgefahr zu
begegnen und um die Maximalmenge zu erhöhen. Nachts kann der Durchfluss extrem weit
absinken. Dafür ist dann die Durchflussmessung zu groß ausgelegt.
Bei Industrieabwasserkanälen kommt es produktionsbedingt zu starken Durchflussschwankungen.
Um den Durchfluss genau messen zu können, müssen die Messgeräte in
einem idealen Strömungsgeschwindigkeitsbereich betrieben werden. Durch starke
Mengenschwankungen ergeben sich kritische Bereiche der Strömungsgeschwindigkeiten, in
denen der Messfehler stark ansteigt. Bisher war die einzige Möglichkeit, diese Aufgabe zu
lösen, ein Messsystem für die Gross- und eins für die Kleinstmenge einzubauen.
Für den Alligator gibt es die Option Zyklusbetrieb. Bei diesem wird überwacht ob der MID noch
in seiner optimalen Durchflussgeschwindigkeit arbeitet. Wenn diese unterschritten wird macht
die Klappe zu. Das Wasser wird vor dem System solange gesammelt bis der Aufstau so gross
ist, dass der hydrostatische Druck wieder eine hohe Strömungsgeschwindigkeit durch den MID
gewährleistet. Die Wasserspiegelhöhe wird durch einen Drucksensor überwacht.
Ist der notwendige Druck erreicht, öffnet die Klappe schlagartig und lässt diese Wassermenge
mit der optimalen Strömungsgeschwindigkeit solange durch das Q³-BiK System, bis
wieder die MID-Mindestfliessgeschwindigkeit unterschritten wird. Dann schließt die Klappe
wieder. Der nächste Zyklus beginnt.
Wenn viel Abwasser fließt, regelt der Alligator wieder die Vollfüllung bzw. den eingestellten
Drosselwert.
Der MID arbeitet also immer in seiner optimalen Durchflussgeschwindigkeit.
Schleichmengen treten praktisch nicht mehr auf.
Diese Funktion ermöglicht es große Messsysteme auch für kleine Messwerte bei geringem
Fehler messfähig zu machen.
Bei der Messung der Kleinstmengen wird zwar kein kontinuierliches Messsignal erzeugt,
trotzdem arbeitet die Summenbildung korrekt. Diese Funktion erhöht die Messgenauigkeit vor
allem im unteren Messbereich erheblich. Sie spart ein zweites Messgerät. Durch diesen
Zyklusbetrieb werden die Feststoffe regelmäßig ausgespült, da immer wieder hohe
Strömungsgeschwindigkeiten auftreten.


Warum verwenden wir keinen herkömmlichen Elektroregelschieber?

Um eine Durchflussmessung genau durchzuführen, benötigt man einen MID für vollgefüllte
Leitungen. Um die Vollfüllung zu erreichen, wird bisher ein Dükerbogen eingesetzt. Dieser
erzeugt einen festen Mindestrückstau, der nicht immer für den Kanal verträglich ist. Im Kanal
will man keine Bögen, sondern gerade Rohre wie sie bei teilgefüllten Systemen möglich sind.
Die Durchflussmessverfahren für Teilfüllungsbetrieb sind aber um den Faktor 10
unzuverlässiger und ungenauer.
Mit dem Alligator ist es jetzt möglich, ein gerades Rohr auf eine definierte Höhe einzustauen.
Ein Schieber benötigt je nach Größe bis zu mehreren Minuten bis er seine Positionen
erreicht. Die Alligator-Pneumatikklappe kann innerhalb weniger Sekunden öffnen und
schließen (bei Systemen bis DN350). Ein Elektroschieber ist entweder schnell und grob
(ungenau) oder er arbeitet fein aber langsam. Dauernde Regelbewegungen erhöhen den
Verschleiß des auf Drehmoment fahrenden Elektroschiebers. Dauernde Bewegungen
machen dem Druckkissen nichts aus. Es gibt keine Schalthäufigkeitsbegrenzungen, da hier
so gut wie keine mechanischen Teile in Bewegung sind. Sie können so viele Zyklen fahren wie
sie wollen.


Wie lange hält das Druckkissen?

Ist das Druckkissen nicht zu starkem Verschleiß ausgesetzt?

Das Druckkissen besteht aus Aramid- verstärktem Chloropren-Kautschuk und ist für extremen
Einsatz konzipiert. Aramid ist das Grundmaterial für Kevlar® und wird zum Beispiel in
schusssicheren Westen verwendet. Da das Druckkissen oberhalb der Klappe liegt, kommt es
nur bei Rückstau mit Abwasser in Berührung. Es ist gegenüber normalem Abwasser
beständig. Die Materialbeständigkeit ist vergleichbar mit Absperrblasen oder
Ringraumdichtungen, die aus ähnlichen Materialien bestehen. Die Robustheit geht aber weit
darüber hinaus, weil die Druckkissen ursprünglich für einen ganz anderen Einsatz konzipiert
wurden. Sie stammen aus dem Rettungsbereich. Dort werden die Kissen von der Feuerwehr
zum Aufbrechen von Haus- und Autotüren eingesetzt. In Marmor-Steinbrüchen werden
Schlitze in die Steine gesägt. Dann werden die Kissen hineingesteckt und die Steine
auseinandergesprengt. Die Langlebigkeit und Zyklenhäufigkeit der Kissenbewegung wird in
der Automobilindustrie bewiesen. Dort werden Autositze mit den Kissen (als Dummies)
bestückt und mehrere 100.000 mal aufgeblasen um Belastungen der Sitze zu simulieren.
Wir setzen seit 11 Jahren diese Kissen ein.
Aramidfaser aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie:
Aramidfasern werden industriell hergestellt. Aramid ist ein goldgelber organischer
Werkstoff und besteht aus aromatischen Polyamiden. Die Fasern wurden 1965 von
DuPont entwickelt und unter dem Markennamen Kevlar zur Marktreife gebracht.
Die Fasern zeichnen sich durch sehr hohe Festigkeit, hohe Schlagzähigkeit, hohe
Bruchdehnung, gute Schwingungsdämpfung sowie Beständigkeit gegenüber Säuren
und Laugen aus und sind darüber hinaus sehr hitze- und feuerbeständig. Aramidfasern
schmelzen bei hohen Temperaturen nicht, sondern beginnen ab etwa 400° C zu
verkohlen. Bekannte Markennamen für Aramidfasern sind Nomex und Kevlar von
DuPont oder Teijinconex und Twaron und Technora von Teijin.
Man unterscheidet zwischen meta-Aramiden (Teijinconex und Nomex) sowie para-
Aramiden (Twaron, Kevlar, Technora).
Als Aramide oder aromatische Polyamide (Polyaramide) werden nicht Polyamide mit
aromatischen Gruppen in der Hauptkette per se bezeichnet, sondern, nach einer
Definition der U.S. Federal Trade Commission, nur solche langkettigen synthetischen
Polyamide, bei denen mindestens 85% der Amidgruppen direkt an zwei aromatische
Ringe gebunden sind.
Anwendungen:
Die bekanntesten Anwendungen für para-Aramidfasern sind im Sicherheitsbereich zu
finden (Splitterschutz- und schusssichere Westen, Schutzhelme, Panzerungen für
Fahrzeuge, Schnittschutzhandschuhe). Sie werden jedoch auch als Asbestersatz in
Bremsbelägen und Dichtungen sowie als Verstärkungsmaterial z. B. für Glasfaserkabel
oder Gummimaterialien eingesetzt. In diesen Bereichen werden vor allem die
mechanischen Eigenschaften der Fasern Kevlar und Twaron genutzt.
Im Luftsport wird Kevlar häufig als Fangleinenmaterial bei Gleitschirmen eingesetzt.
Im Tennis werden Kevlarfasern aufgrund der hohen Widerstandsfähigkeit in vielen
Tennissaiten und auch in Tennisschlägern eingesetzt.
Die meta-Aramidfasern Nomex oder Teijinconex werden speziell für den Brandschutz
eingesetzt. Sie ist in feuersicherer Bekleidung (z. B. Schutzanzüge bei Feuerwehren,
Rennfahrerkombi, ...) bekannt geworden.
Eine weitere Anwendung für meta-Aramid ist die Verarbeitung zu einem Werkstoff für
Sandwichwabenkerne, so genannte Honeycombs aus Nomex-Papier, in der
Faserverbundtechnologie.
Da Kevlar unter Wasser 20mal härter ist als Stahl wird es gelegentlich auch für
Unterwasserkabel verwendet. Ferner sind die Segel beim Windsurfen aus Kevlar, da
dieses am reissfestesten ist.
Eigenschaften:
Die Fasern weisen, ähnlich wie auch Kohlenstofffasern einen negativen
Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, werden also bei Erwärmung kürzer. In
Verbindung mit dem positiven Ausdehnungskoeffizienten des Matrixharzes lassen sich
hoch maßhaltige Bauteile fertigen. Kevlar ist überaus hitzebeständig, so hält es
Temperaturen über 400°C problemlos aus ohne zu schmelzen.
Verarbeitung:
Beim Umgang und der Verarbeitung muss auf die Eigenschaft der
Feuchtigkeitsaufnahme und der UV-Beständigkeit Rücksicht genommen werden. Die
ursprünglich goldgelben Fasern nehmen bei UV-Einstrahlung (Sonnenlicht) einen
bronzebraunen Farbton an. Dies ist auch mit einem bis zu 75%igen Festigkeitverlust
verbunden. Die Fasern können je nach Lagerung bis zu 7% Feuchtigkeit aufnehmen.
Fasern mit einem zu hohen Feuchtigkeitsgehalt können getrocknet werden. In der Luftund
Raumfahrt ist ein Feuchtigkeitsgehalt von unter 3% üblich.
Zum Schneiden von Aramidfasern sind spezielle mikroverzahnte Schneidwerkzeuge
notwendig. Auch die mechanische Bearbeitung fertiger Faserverbundbauteile erfolgt mit
hochwertigen Bearbeitungswerkzeugen oder durch Wasserstrahlschneiden.
Bei der Herstellung von Faserverbundwerkstoffen kommen vor allem Epoxidharze zur
Anwendung. Chemische Haftvermittler sind nicht bekannt.
Chloropren-Kautschuk aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie:
Chlorbutadien-Kautschuk (CR) ist ein Polymerisat auf Basis Chlorbutadien.
Elastomere mit entsprechendem Mischungsaufbau zeichnen sich durch chemische
Beständigkeit, gute Widerstandsfähigkeit gegen Alterung, Witterungseinflüsse,
Ozonangriff und durch Flammwidrigkeit aus.
Gute Quellbeständigkeit in Mineralölen mit hohem Anilinpunkt, Fetten, vielen
Kältemitteln und Wasser (bei speziellem Mischungsaufbau).
Mittlere Quellbeständigkeit in Mineralölen, niedermolekularen aliphatischen
Kohlenwasserstoffen (Benzin, Isooctan).
Stark quellend in Aromaten, z.B. Benzol, Toluol, chlorierten Kohlenwasserstoffen,
Estern, Ethern, Ketonen.
Thermischer Anwendungsbereich ca. –45 °C bis +100 °C je nach
Mischungszusammensetzung (kurzzeitig bis 130 °C).
Von Chloropren-Kautschuk


Warum setzen wir keinen MID für teilgefüllte Rohre ein?

Grundsätzlich ist es möglich den Teilfüllungs-MID im Alligator zu verwenden. Aber in vielen Anwendungen wird der Alligator gerade deshalb genommen, damit man kein neues Schachtbauwerk braucht und in einen vorhandenen Schacht montieren kann. Dabei sind extrem kurze Beruhigungstrecken notwendig. Mit den von uns verwendeten MIDs für Vollfüllung ist es möglich, die Beruhigungsstrecken stark zu verkürzen. Dabei verlieren sie höchstens 0,5% Messgenauigkeit. Dies ist bei Abwassermessungen irrelevant. Beim
Teilfüllungs-MID würden durch die verkürzten Beruhigungsstrecken Fehler von 30-40%
auftreten. Damit wäre diese Messung für Abrechnungszwecke nicht geeignet. Wenn Sie
genügend Platz haben oder einen neuen Schacht planen, kann man die Beruhigungsstrecken
für einen Teilfüllungs-MID berücksichtigen. Durch den Alligator ergibt sich die Möglichkeit,
den teilgefüllten MID bei Trockenwetter im Teilfüllungsmodus laufen zu lassen. Wir empfehlen
den Teilfüllungs-Modus nur als Tendenzmessung zu verwenden, aber nicht zu
Abrechnungszwecken oder Fremdwassermessung. Wenn Sie genau messen wollen und
wenn gedrosselt werden soll, schaltet Alligator auf Vollfüllungsmodus und der teilgefüllte MID
könnte als Vollfüllungs-MID betrieben werden. Da würde er die hohe Zuverlässigkeit und
Genauigkeit eines normalen MIDs erreichen. Allerdings schaltet die Vollfüllungserkennung des
teilgefüllten MID durch Ablagerungen unkontrolliert an und aus, was zu starken
Messwertschwankungen führen kann, die zur Regelung nicht mehr geeignet sind. Die Auswahl
des richtigen MIDs ist also eine Frage der Schachtkosten, eine Frage des zur Verfügung
stehenden Platzes und eine Frage der erforderlichen Zuverlässigkeit.
2.12 Kann der Alligator auch mit anderen Durchflussmessern arbeiten ?
Hier gilt das gleiche wie bei teilgefüllten MIDs. Prinzipiell benötigen wir einen Vollfüllungs-MID
um kurze Beruhigungsstrecken zu realisieren. Erst dann ist die Nachrüstung in
Standardschächte möglich. Andere Messverfahren wie Geschwindigkeitsmessverfahren
(Kanalmäuse) bieten nicht die hohe Zuverlässigkeit und Genauigkeit, die wir für diese
Regelung benötigen. Die Systeme sind in ihren Ansprechgeschwindigkeiten meistens viel zu
langsam und verschmutzsanfälliger.


Wie kann Alligator störende Turbulenzen auflösen und Lufteintrag
vermeiden wie sie bei starken Gefällen auftreten ?


Starke Gefälle und Abstürze erzeugen Wirbel vor den Messeinrichtungen. Dies führt zu
starken Verwirbelungen des Strömungsprofils und Lufteintrag. Um mit normalen Systemen
überhaupt messen zu können, benötigt man eine Beruhigungszone – diese kann zum Beispiel
durch Tieferlegung mittels eines Dükers oder durch Einbau einer Tauchwand gebildet werden.
Dann kann aber Schmutz schwer um die Rohrbögen abgeleitet werden. Äste und Stöcke
bleiben hängen.
Um Lufteintrag zu bekämpfen wird ein zusätzlicher Aufstau vor dem System erzeugt. Dadurch
hat die Luft mehr Zeit, wieder nach oben zu steigen. Beim Dükerbauwerk ist dieser Aufstau
durch den Bogen festgelegt. Dies könnte zu hydraulischen Engpässen im Kanal führen.
Es gibt für den Alligator eine Option, die den Aufstau gezielt erzeugt, wenn die Gefahr von
Luftblasen besteht. Der Füllstandsgrenzwert für die Vollfüllungsregelung wird dann durch den
Alligator-Controller erhöht. Bei höheren Durchflüssen ist die Gefahr meist wieder gebannt und
der Grundaufstau wird wieder auf das normale Maß herabgesetzt.
Nach der Formel
Überdeckungshöhe = MID-Durchmesser + 2 x Strömungsgeschwindigkeit x
berechnet sich die notwendige Überdeckung, die dann als Soll-Füllhöhe von der
Vollfüllungsregelung geregelt wird. Strömungsproblematische Messungen können damit
nachträglich saniert werden.
Mit dem Alligator kann auf ein definiertes Stauziel geregelt werden.
Somit ist sichergestellt, dass auch in kritischen Kanalnetzen mit verschiedenen Schwellen und
überflutungsgefährdeten Hausanschlüssen der Aufstau nicht zu hoch wird. Der Vorteil des
Alligators gegenüber festen Dükern besteht in der Möglichkeit, das gerade Messrohr komplett
zu öffnen und damit Schwimmstoffe durchleiten zu können.