Bau-Doku für ein Durchflußmessgerät mit integriertem UVC

Helmut11

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Es handelt sich um eine kombinierte Konstruktion aus Durchflußmeßgerät und UVC-Einheit.

In meinem Erfahrungsbericht „Ein Jahr Erfahrungen mit einem Inazuma ITF-50“ hatte ich unter anderem über einen Mengenmesser berichtet, der die gesamte Pumpenmenge misst und anzeigt. Diesen hatte ich bereits viele Jahre im Einsatz.
 

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In der Anlage laufen, je nach Wassertemperatur und Sonneneinstrahlung, bis zu drei UVC-Einheiten. Eine TMC 55 Watt, die die „Grundlast“ übernimmt. Danach werden je nach Bedarf zwei 36 Watt- Einheiten von Velda dazugeschaltet. Die TMC ist eine stationäre Einheit, die im Technikraum fest installiert ist. Die beiden 36 Watt-Strahler bestehen nur aus dem Glaskolben mit der 36W-Röhre ohne ein Gehäuse. Diese beiden Strahler habe ich im Frühjahr in einem geschützen Bereich des Bio-Filters (1.Kammer) eingesetzt und zum Winter wieder ausgebaut. Da mir dieser Aufwand auf Dauer zu umständlich war, habe ich mich nach dem Umbau auf Trommelfilterbetrieb zu dem oben beschriebenen Kombigerät entschlossen.
 

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Handelsübliche UVC-Units sind auf Grund ihrer Bauform reine Mengen-Killer. Die von der Pumpe gedrückte Wassermenge muss sich durch viel zu kleine Anschlußadapter und ein enges Gehäuse quälen. Dabei summieren sich die dem Wasserfluß entgegengesetzten Widerstände so hoch auf, daß bis zu 30 % an Menge dabei „verloren“ gehen. Das ergab der von mir gemachte Test an meinen originalen UVC-Units. Ein Hauptgrund dafür liegt in den von den Pumpenherstellern propagierten gigantischen Wasserumwälzraten, was sich enorm umsatzsteigernd auswirkt. Durch die große Wassermenge, die durch ein solches UVC-Gerät durch muss, wird die Fließgeschwindigkeit sehr hoch. Deshalb müssen die Grünalgen sehr nahe an der Röhre vorbei geführt werden, damit sie abgetötet werden. Denn für die Abtötung wird eine bestimmte Zeit mit einem bestimmten Abstand benötigt. Beide Fakten, hohe Wassermenge und enge Querschnitte sorgen für viel Verluste.

Daher habe ich bei meiner Neukonstruktion auf größere Querschnitte und geringere Durchflußmengen gesetzt.

Wie beim letzten Bericht schon angedeutet, komme ich aus der Automatisierungsbranche. In meinen Projekten habe ich oft mit professionellen Durchflußmessern zu tun gehabt. Eine recht einfache Variante stellt dabei die sich drehende Klappe dar. Da sich dieses Prinzip auch im Amateurbereich nachbauen lässt, habe ich mich für dieses Prinzip entschieden. Im Gegensatz zu meinem ersten Gerät sollen sich nun auch die beiden UVC´s in dem Gehäuse befinden. Dadurch muss das Gehäuse eine Höhe von ca. 48 cm haben. Die Klappe muss aber so kurz wie möglich sein, damit ein großer Drehwinkel entsteht. Damit befindet sich die Klappenwelle tief unten im Wasser und die Drehbewegung muss über eine Übersetzung aus dem Wasser heraus geholt werden. Auf der oberen Welle sitzt dann das Potentiometer, das den Messwert erzeugt. Die mechanischen Teile habe ich aus dem Modellbaubedarf von Conrad beschafft. Achsen, Lager, Zahnräder, Kette und 10k-Potentiometer.

Da ich bereits den Teich und mehrere Komponenten aus GFK gebaut hatte, stellte das Gehäuse (50x48x11 cm) kein großes Problem dar. Zuerst hatte ich mir eine Holzschablone gebaut, die mit Wachs kräftig eingefettet wurde, damit sich die fertige Halbschale wieder ablöst.
 

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Auf dieser Schablone wurden die Gehäusehälften laminiert. Da das Platzangebot zwischen Ein- und Auslauf in der bestehenden Anlage vorgegeben war, hatte ich mit einer Halbschale die Länge der 110er PVC-Anschlußstutzen ausmessen wollen. Dabei stellte ich fest, daß die Gesamtlänge inklusive der 110er-Zugschieber zu groß war. Ich musste 150mm einsparen. Auf der linken Anschlußseite befindet sich ein 110er/45°-Winkel, den ich um 35mm einkürzte. Rechts muss der 125er/45°-Winkel noch auf 110 reduziert werden. Diese beiden Teile konnte ich so ineinander laminieren, daß sie 120 mm kürzer wurden.
 

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Eine noch nicht beschriebene Tatsache stellt ein weiteres Problem dar. Der Wasserpegel liegt im Ruhezustand (Pumpen aus) 10cm unter der Decke des Technikraumes. Deshalb ist das Gehäuse auch so hoch. Da aber die UV-Röhren spätestens nach 8000 Betriebsstunden gewechselt werden müssen, habe ich Gummi-Schiebemuffen eingesetzt. Dadurch kann das Gehäuse nach vorne gekippt und die UVC-Strahler gewechselt werden.
 

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Nachdem nun die Maße passten, konnten die mechanischen Einbauteile für die Messung eingebaut werden. Zuerst wurden die Bohrungen für die vier Gleitlager der beiden Achsen gebohrt und mit Sekundenkleber eingeklebt. Die beiden Zahnräder konnten auch mit Sekundenkleber auf der Achse fixiert und mit der Kette verbunden werden. Die Messklappe hatte ich aus einer grünen Hartschaum-platte hergestellt (Baumarkt) und auf der unteren Achse festgeschraubt. Im Gehäuse befinden sich noch zwei Leitflügel, damit das Wasser auch in die oberen Regionen kommt.
 

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Abschließend wurden die beiden Halbschalen passgerecht zusammengefügt und mit den 110er-PVC-Anschlußstutzen laminiert. In einer unteren Ecke befindet sich noch ein Ablaufröhrchen.
 

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Den äußeren Rand der Vorderseite des Gehäuse hatte ich zusätzlich um 3 Lagen dicker laminiert um eine größere Stabilität in den Rand zu bekommen. Denn in der Mitte sollte ein großes Loch eingeschnitten werden um durch eine Glasscheibe Einblick in das Innere des Gehäuses zu bekommen. Um die gesamte Oberfläche mit Topcoat zu versiegeln, habe ich das Gehäuse an den PVC-Stutzen aufgehängt. Damit sich der Aushärtevorgang (2% Härter) beschleunigt, wird das Gehäuse von unten mit Warmluft aufgeheizt.
 

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Nach dem Aushärten konnte die Mechanik weiter komplettiert werden. Die Achsen wurden mit Feststellringen fixiert. Zur Straffung der Kette baute ich zwei Zugfedern ein. Das Potentiometer sitzt auf der hinteren Seite auf der oberen Achse. Auf der Vorderseite bekam die obere Achse noch einen Zeiger mit einer 100%-Skala. Beim Trocken-Probelauf konnte ich die Klappe allein durch Anpusten durch den Einlaufstutzen bewegen. Ein sehr gutes Ergebnis.
 

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Nun ging es an den ersten Testlauf im Wasserkreis. Durch den positiven Probelauf war ich so optimistisch, daß ich gleich den endgültigen Zustand herstellte. Also mit beiden UVC, Ablauf, Abdeckung und elektrischem Anschluß. Als ich dann die Zugschieber öffnete und Wasser in das Gehäuse einströmte, holte mich die Realität gleich wieder runter von meinem Höhenflug. Die Klappe ging auf und kam nicht mehr runter. Ursache : Die Klappe aus Hartschaum war zu leicht. Sie war so leicht, daß sie im Wasser schwimmt. Also alles wieder ausbauen und die Klappe austauschen gegen eine Acrylglasplatte. Nächster Testlauf. Beim Einströmen des Wassers öffnete sich die Klappe etwas und bliebt dann stehen. Schlechtes Mitschwingverhalten bei unterschiedlicher Strömung. Ich vermutete, daß die Ursache in der Übersetzung zum Poti lag.
 

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Also wieder ausbauen, Kette ausbauen und ohne Übersetzung testen. Und siehe da, die Klappe schwingt wunderbar mit der unterschiedlichen Strömung mit.
Also musste ich mir ein neues Prinzip zur Übertragung des Messwertes überlegen. Ich erinnerte mich an einen Wegsensor zur Messung von Wegstrecken. Dieser hatte eine Widerstandskette mit Reedkontakten. Die Reedkontakte werden von einem Magneten überfahren, der aus einer Wider-standskette einen Spannungsteiler macht.
 

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Auf einer Hartschaumplatte hatte ich einen Viertelkreis mit 156 mm Radius aufgezeichnet. Der Radius ergibt sich aus der Länge der Klappe. Am unteren Ende der Klappe sitzt ein kleiner Stabmagnet von 5x22mm (Conrad 503685). Die Reedkontakte (Conrad 503819 ) haben einen Abstand von 5mm, sodaß ich über den Viertelkreis 54 Kontakte installieren konnte. Da ich mit einer konstanten Spannung von 10V speisen wollte, hatte ich mich für 200 Ohm-Widerstände entschieden. Dadurch liegt der Messstrom bei ca. 1 mA.
 

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Die fertige Platine wird nun auf die Rückseite des Gehäuses aufgeklebt. Zentriert auf die Drehachse der Klappe. Dadurch ergibt sich ein Abstand von ca. 15mm zwischen Magnet im Gehäuse und Reedkontakte außerhalb des Gehäuses. Abschließend habe ich einen Trockenlauf vorgenommen.
Test o.K.
 

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