DE102011012152B4 - Method and device for feeding a measuring electronics - Google Patents

Method and device for feeding a measuring electronics Download PDF

Info

Publication number
DE102011012152B4
DE102011012152B4 DE102011012152.8A DE102011012152A DE102011012152B4 DE 102011012152 B4 DE102011012152 B4 DE 102011012152B4 DE 102011012152 A DE102011012152 A DE 102011012152A DE 102011012152 B4 DE102011012152 B4 DE 102011012152B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
turbine
fluid
control device
pressure control
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102011012152.8A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102011012152A1 (en
Inventor
Burghard Schäfer
Volker Keller
Chu Anh Tuan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sensus Spectrum LLC
Original Assignee
Sensus Spectrum LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sensus Spectrum LLC filed Critical Sensus Spectrum LLC
Priority to DE102011012152.8A priority Critical patent/DE102011012152B4/en
Publication of DE102011012152A1 publication Critical patent/DE102011012152A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102011012152B4 publication Critical patent/DE102011012152B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • 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
    • G01F15/06—Indicating or recording devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/20—Application within closed fluid conduits, e.g. pipes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

Verfahren zum Speisen einer Messelektronik (3) in einer von einem Fluid durchströmten Armatur (2) mit elektrischer Energie, die das die Armatur (2) durchfließende Fluid in einer Turbine (7) erzeugt, wobei die Strömungsmengen und -drücke variieren, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverlust durch die gesamte Vorrichtungskombination gemessen wird und der Turbine (7) eine Drucksteuervorrichtung (5) zugeordnet ist, die in Abhängigkeit des erfassten Druckverlusts den Druck des auf die Turbine (7) auftreffenden Fluids so steuert, dass die für den Betrieb der Messelektronik (3) benötigte elektrische Energie erzeugt wird, wobei der Druckverlust auf einen Maximalwert begrenzt wird.Method for feeding measuring electronics (3) in a valve (2) through which a fluid flows with electrical energy, which generates the fluid flowing through the valve (2) in a turbine (7), the flow rates and pressures varying, characterized in that the pressure loss through the entire device combination is measured and the turbine (7) is assigned a pressure control device (5) which controls the pressure of the fluid impinging on the turbine (7) as a function of the detected pressure loss such that the pressure for the operation of the measuring electronics (3) required electrical energy is generated, wherein the pressure loss is limited to a maximum value.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Speisen einer Messelektronik in einer von einem Fluid durchströmen Armatur mit elektrischer Energie, die das die Armatur durchfließende Fluid in einer Turbine erzeugt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 6.The invention relates to methods and apparatuses for feeding measuring electronics in a fitting through which a fluid flows with electrical energy, which generates the fluid flowing through the fitting in a turbine, according to the preamble of claim 1 or of claim 6.

Durchflussmessgeräte aller Art, beispielsweise in Trinkwasserleitungen, Brauchwasserleitungen, Erdgasleitungen, Pipelines usw. haben die Aufgabe, den Durchfluss des Fluids zu überwachen, zu messen und die Messwerte zu speichern. Dies geschah ursprünglich mit mechanischen Mess- und Speichervorrichtungen, die vor Ort abgelesen werden mussten. Da die Ablesung vor Ort in vielen Fällen umständlich, zeitaufwändig und manchmal sogar gefährlich ist, entstand schon bald der Wunsch, die gespeicherten Messwerte drahtlos per Funk zu übertragen. Die zum Betrieb der Sende- und Empfangsvorrichtungen benötigte elektrische Energie wurde zunächst über Stromleitungen oder Batterien bereitgestellt. Dies hat jedoch einen erheblichen Mehraufwand zur Folge. Es wurde daher nach Lösungen gesucht, diesen Aufwand zu reduzieren.Flowmeters of all kinds, for example in drinking water pipes, service water pipes, natural gas pipelines, pipelines, etc., have the task of monitoring the flow of the fluid, measuring it and storing the measured values. This was originally done with mechanical measuring and storage devices that had to be read on site. As the reading on site is in many cases cumbersome, time-consuming and sometimes even dangerous, the desire soon arose to transmit the stored measured values wirelessly by radio. The electrical energy needed to operate the transceivers was initially provided via power lines or batteries. However, this entails a considerable additional effort. It was therefore sought after solutions to reduce this effort.

Eine Lösung des Problems besteht darin, die benötigte elektrische Energie vom Fluid selbst erzeugen zu lassen. Dazu wird in die vom Fluid durchströmte Rohrleitung eine Turbine eingesetzt, die einen Stromgenerator antreibt. Auf diese Weise können die Mess-, Speicher-, Sende- und Empfangsvorrichtungen betrieben werden, ohne dass elektrische Versorgungsleitungen verlegt oder Batterien ausgetauscht werden müssen. Man vergleiche beispielsweise GB 1 354 411 A1 , FR 2 686 376 A oder US 4,740,711 A .One solution to the problem is to generate the required electrical energy from the fluid itself. For this purpose, a turbine is used in the fluid flowed through the pipeline, which drives a power generator. In this way, the measuring, storage, transmitting and receiving devices can be operated without having to lay electrical supply lines or replace batteries. For example, compare GB 1 354 411 A1 . FR 2 686 376 A or US 4,740,711 A ,

Es ist auch schon bekannt, elektrische oder elektronische Komponenten in häuslichen Wasserarmaturen auf die gleiche Weise mit Strom zu versorgen. So zeigt beispielsweise die WO 85/01337 A einen Wasserspender, dessen Wasserdurchfluss mittels eines elektrisch ansteuerbaren Ventils ein- und ausschaltbar ist. Im Strömungskanal des Wasserspenders ist ein vom Wasser beaufschlagtes Turbinenrad angeordnet, welches einen elektrischen Generator kleiner Leistung antreibt. Der Generator ist mit einer das Ventil ansteuernden Steueranordnung verbunden, deren Akkumulator mit der vom Generator gelieferten Energie aufladbar ist. Der Strömungskanal des Wasserspenders weist eine Biegung von 90° auf, wobei die Drehachse des Turbinenrades mit der Längsachse des den Strömungskanal in diesem Bereich begrenzenden rohrförmigen Gehäuses zusammenfällt. Der Generator ist mit der Turbine fluchtend außerhalb des Gehäuses im Bereich der 90°-Biegung vorgesehen, wobei im Gehäuse eine Ausnehmung für das Durchführen der mit der Abtriebswelle des Turbinenrades gekoppelten Generatorwelle vorgesehen ist. Die Wellendurchführung ist mittels Stopfbuchse abgedichtet.It is also known to provide electrical or electronic components in domestic water fittings in the same way with electricity. For example, shows the WO 85/01337 A a water dispenser whose water flow is switched on and off by means of an electrically controllable valve. In the flow channel of the water dispenser a turbine impinged by the water is arranged, which drives an electric generator of low power. The generator is connected to a valve actuating the control arrangement, the accumulator is charged with the energy supplied by the generator. The flow channel of the water dispenser has a bend of 90 °, wherein the axis of rotation of the turbine wheel coincides with the longitudinal axis of the flow channel in this area limiting tubular housing. The generator is provided with the turbine in alignment outside the housing in the region of the 90 ° bend, wherein in the housing a recess for carrying out the generator shaft coupled to the output shaft of the turbine is provided. The shaft passage is sealed by gland.

Nachteilig an dieser Lösung ist zum einen die Notwendigkeit einer Stopfbuchsdichtung, deren Lebensdauer bekanntlich begrenzt ist. Nachteilig ist ferner der nötige Akkumulator, da auch dessen Lebensdauer begrenzt ist.A disadvantage of this solution, on the one hand, the need for a stuffing box seal whose life is known to be limited. Another disadvantage is the necessary accumulator, since its life is limited.

Eine ähnliche Konstruktion zeigt die EP 0 361 333 A1 . Auch diese verwendet eine Stopfbuchsdichtung zwischen Turbinenrad und Stromgenerator.A similar construction shows the EP 0 361 333 A1 , This also uses a stuffing box gasket between the turbine wheel and the power generator.

Aus der EP 0 793 330 A1 ist ein in eine fluiddurchflossene Rohrleitung einbaubarer Stromgenerator bekannt, der ohne Stopfbuchsdichtung auskommt. Dazu ist die Rohrleitung im Bereich des Generators amagnetisch. Im Inneren der Rohrleitung sitzen ein Turbinenrad und ein mit dem Turbinenrad gekoppelter Dauermagnet. Die Drahtwicklung, in der elektrische Energie erzeugt wird, sitzt außerhalb der Rohrleitung.From the EP 0 793 330 A1 is an installable in a fluid-carrying pipe power generator known that manages without gland seal. For this purpose, the pipeline in the region of the generator is non-magnetic. Inside the pipeline sit a turbine wheel and a permanent magnet coupled to the turbine wheel. The wire winding, in which electrical energy is generated, sits outside the pipeline.

Vergleichbare Stromgeneratoren werden auch in Thermostatventile von Heizungsanlagen eingebaut. Man vergleiche WO 2010/057957 A1 , JP 2004-234431 A oder DE 101 32 682 C1 . Auch diese benötigen Akkumulatoren, da der Heizungswasserstrom zeitweise unterbrochen wird.Comparable power generators are also installed in thermostatic valves of heating systems. Compare WO 2010/057957 A1 . JP 2004-234431 A or DE 101 32 682 C1 , These, too, require accumulators, since the heating water flow is temporarily interrupted.

Aus der JP 2004 251 145 A ist eine hydraulische Energieerzeugungsvorrichtung bekannt, bei der ein Wasserstrom auf einen Bypass, auf einen schmalen Kanal und Kanäle aufgeteilt wird. Im Kanal befindet sich die Energieerzeugungseinheit in Form einer Turbine. Mittels eines Membranventils und einer Blende wird der Durchfluss durch den Kanal geregelt, so dass die Turbine mit einer konstanten Flussrate angeströmt wird und somit eine bestimmte elektrische Energie erzeugt wird.From the JP 2004 251 145 A For example, there is known a hydraulic power generation apparatus in which a flow of water is split into a bypass, a narrow channel and channels. The channel contains the power generation unit in the form of a turbine. By means of a diaphragm valve and a diaphragm, the flow through the channel is controlled, so that the turbine is flown at a constant flow rate and thus generates a certain electrical energy.

JP 2009 237 608 A beschreibt eine Vorrichtung zum exakten Steuern des Durchflusses. Hierbei wird ein Generator durch eine in einem Rohrabschnitt angeordnete Turbine angetrieben. Eine Durchflusssteuervorrichtung regelt den Durchfluss, mit dem die Turbine angeströmt wird, so dass die Turbine mit einer vorgegebenen Frequenz arbeitet. Der von der Turbine erzeugte Strom wird zur Versorgung einer elektronischen Vorrichtung verwendet, die u. a. den Steuerschaltkreis versorgt, welcher die Durchflusssteuervorrichtung regelt. JP 2009 237 608 A describes a device for accurately controlling the flow. In this case, a generator is driven by a turbine arranged in a pipe section. A flow control device regulates the flow at which the turbine is flown, so that the turbine operates at a predetermined frequency. The power generated by the turbine is used to power an electronic device that, among other things, supplies the control circuitry that controls the flow control device.

Aus der GB 2 467 011 A ist ein Energieerzeugungssystem bekannt, das den Druck und/oder die Flussrate eines Fluides, das eine Turbine anströmt, regelt, wobei mittels der Turbine elektrische Energie erzeugt wird. Bei dem Energieerzeugungssystem wird der Wasserzufluss zu der Turbine mittels eines Ventils geregelt, um ein optimales Drehmoment zu erhalten.From the GB 2 467 011 A For example, a power generation system is known which regulates the pressure and / or the flow rate of a fluid flowing to a turbine, whereby electrical energy is generated by the turbine. In the power generation system the flow of water to the turbine is regulated by means of a valve in order to obtain optimum torque.

Die vorbeschriebenen Lösungen beruhen auf dem Prinzip, welches seit über 100 Jahren in Wasserkraftwerken weltweit realisiert ist. Dabei wird durch eine Stauanlage Wasser auf möglichst hohem potentiellem Niveau zurückgehalten. Die Energie der Bewegung des abfließenden Wassers wird auf eine Wasserturbine oder ein Wasserrad übertragen, wodurch dieses in Drehbewegung mit hohem Drehmoment versetzt wird. Dieses wiederum wird direkt oder über ein Getriebe an die Welle eines Generators weitergeleitet, der die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Die Leistung der Wasserkraftwerke ist abhängig vom Wasserdurchfluss, der Fallhöhe sowie dem Wirkungsgrad des Zulaufs, der Wasserturbine, des Getriebes, des Generators und des Transformators. Moderne Wasserkraftwerke erzielen einen Wirkungsgrad von bis zu 90%.The above-described solutions are based on the principle that has been implemented in hydropower plants worldwide for over 100 years. Water is retained at the highest possible level by a dam. The energy of the movement of the effluent water is transferred to a water turbine or a water wheel, whereby this is set in rotational motion with high torque. This in turn is transmitted directly or via a gearbox to the shaft of a generator, which converts the mechanical energy into electrical energy. The power of the hydropower plants depends on the water flow, the height of fall and the efficiency of the inlet, the water turbine, the gearbox, the generator and the transformer. Modern hydroelectric power plants achieve an efficiency of up to 90%.

Kraftwerke, die mit Pressluft betrieben werden, funktionieren nach dem gleichen Prinzip.Power plants operated with compressed air operate on the same principle.

Die Wasser- und Pressluftkraftwerke sind so konstruiert und werden so geregelt, dass die Turbine und mit ihr der Generator mit konstanter Netzdrehzahl laufen, unabhängig davon, ob viel oder wenig elektrische Energie abgenommen wird. Gleichzeitig wird der Generator so geregelt, dass er eine konstante Netzspannung abgibt. Die bekannten Kraftwerke besitzen daher eine Reihe von elektronischen und mechanischen Mess- und Regeleinrichtungen.The water and compressed air power plants are designed and controlled so that the turbine and with it the generator run at a constant grid speed, regardless of whether much or little electrical energy is removed. At the same time, the generator is controlled so that it outputs a constant mains voltage. The known power plants therefore have a number of electronic and mechanical measuring and control devices.

In Haushalt, Handwerk und Industrie wird eine Vielzahl von Verbrauchsmessgeräten für Fluide eingesetzt, beispielsweise für die Erfassung des Verbrauchs von Frischwasser, Brauchwasser, Wärme, Erdgas, Öl, Sauerstoff usw. Diese Messgeräte müssen über eine bestimmte Zeit funktionieren, beispielsweise über 5 oder 6 Jahre. Sind diese Geräte mit elektronischen Komponenten für die Messung, Speicherung und Fernübertragung der Verbrauchswerte ausgerüstet, so ist eine elektrische Stromquelle erforderlich. Derzeit ist dies eine Batterie. Die eingangs erwähnten Fluid-getriebenen Generatoren konnten sich aus folgenden Gründen nicht durchsetzen.In household, craft and industry, a variety of fluid meters are used, for example, to record the consumption of fresh water, service water, heat, natural gas, oil, oxygen, etc. These meters must operate over a period of time, such as 5 or 6 years , If these devices are equipped with electronic components for the measurement, storage and remote transmission of consumption values, an electrical power source is required. Currently this is a battery. The above-mentioned fluid-driven generators could not prevail for the following reasons.

Die Hauptschwierigkeit bei der Verwendung von Fluid-aktivierten Generatoren zur Speisung von Verbrauchsmessgeräten ist die stark streuende Strömung pro Zeiteinheit. Bei einem Wasserverbrauchszähler der Größe QN = 1,5 kann bei dem maximalen Durchfluss Qmax = 3000 l/h bei dem für Wasserverbrauchszähler maximal zugelassenen Druckverlust von 1 bar eine maximale hydraulische Leistung von 83 W abgenommen werden. Mit diesen 83 W kann eine Turbine angetrieben werden, welche ihrerseits den Stromgenerator antreibt, mit dessen Strom die Mess-, Speicher-, Sende- und Empfangselektronik gespeist werden kann. In der Praxis wird jedoch der maximale Durchfluss Qmax nur ganz selten erreicht. Üblicherweise liegen die Durchflussmengen wesentlich niedriger. Dies führt dazu, dass der Stromgenerator nur einen Bruchteil der oben erwähnten Maximalleistung abgeben kann. So erzeugt die Wasserströmung bei einem Durchfluss von 300 l/h und einem Druckverlust von 0,01 bar eine hydraulische Leistung von nur noch 83 mW. Sinkt der Durchfluss noch weiter, so erzeugt der Generator nicht mehr genügend Strom, um die Elektronik zu betreiben. Zeitweise ist der Durchfluss gleich Null.The major difficulty with using fluid-activated generators to power meters is the high scattering flow per unit of time. With a water consumption meter of size Q N = 1.5, with the maximum flow Q max = 3000 l / h, a maximum hydraulic output of 83 W can be accepted for the maximum permitted pressure loss of 1 bar for the water consumption meter. With these 83 W, a turbine can be driven, which in turn drives the power generator, with its power, the measuring, storage, transmitting and receiving electronics can be fed. In practice, however, the maximum flow Q max is only rarely reached. Usually, the flow rates are much lower. This results in that the power generator can deliver only a fraction of the maximum power mentioned above. At a flow rate of 300 l / h and a pressure drop of 0.01 bar, the water flow generates a hydraulic power of only 83 mW. If the flow drops further, the generator will no longer generate enough power to operate the electronics. At times, the flow is zero.

Darüber hinaus unterliegen Wasserverbrauchszähler der gesetzlichen Bestimmung, das der Druckverlust in einem Wasserzähler einen vorgegebenen Wert (zurzeit 1 bar) nicht überschreiten darf.In addition, water meters are subject to the statutory provision that the pressure drop in a water meter must not exceed a predetermined value (currently 1 bar).

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das es möglicht macht, eine Messelektronik mit elektrischer Energie zu speisen, die aus der Strömungsenergie des zu messenden Fluids selbst entnommen wird, auch wenn der Volumenstrom in weiten Grenzen variiert, insbesondere die Messelektronik auch bei geringem Volumenstrom zuverlässig mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei der Druckverlust des zu messenden Fluids insbesondere bei großen Durchflüssen, einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet.The present invention is therefore based on the object of specifying a method that makes it possible to feed a measuring electronics with electrical energy, which is taken from the flow energy of the fluid to be measured itself, even if the volume flow varies within wide limits, in particular the measuring electronics reliable supply of electrical energy even at low flow, wherein the pressure drop of the fluid to be measured, especially at high flow rates, does not exceed a predetermined value.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by a method having the features of claim 1.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die hydraulische Leistung das Produkt von Druckverlust und Volumenstrom ist. Bei konstantem Querschnitt steigt und fällt die hydraulische Leistung mit der dritten Potenz des Volumenstroms. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht somit darin, bei kleinem Durchfluss die hydraulische Leistung dadurch zu erhöhen, dass der Druckverlust erhöht wird, um die für den Betrieb der Elektronikkomponenten benötigte elektrische Energie zu bekommen, während bei großen Durchflüssen der Druckverlust erniedrigt wird, um den Druckverlust innerhalb des gesetzlich zulässigen Rahmens zu halten.The present invention is based on the finding that the hydraulic power is the product of pressure loss and volume flow. With a constant cross section, the hydraulic power increases and decreases with the third power of the volumetric flow. The method according to the invention thus consists in increasing the hydraulic power at a low flow rate by increasing the pressure loss in order to obtain the electrical energy required for the operation of the electronic components, while at high flow rates the pressure loss is reduced in order to reduce the pressure loss within the legally permissible framework.

Um diese Bedingung einhalten zu können, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Druckverlust ständig gemessen und die den Druckverlust bestimmende Vorrichtung entsprechend gesteuert.In order to be able to comply with this condition, according to a development of the invention the pressure loss is constantly measured and the device determining the pressure loss is controlled accordingly.

Zur Steuerung des Druckverlustes gibt es mehrere Möglichkeiten. Eine erste Möglichkeit besteht darin, mit Hilfe der Drucksteuervorrichtung den Querschnitt der die Turbine antreibenden Fluidströmung zu verändern. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, von der Drucksteuervorrichtung einzelne Teilmengen des Fluids in einen Bypasskanal ableiten zu lassen.There are several options for controlling the pressure loss. A first possibility is, with the help of the pressure control device, the cross section of the turbine driving Change fluid flow. A second possibility is to derive from the pressure control device individual subsets of the fluid in a bypass channel.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens in Form einer Kombination aus einer vom Fluid durchströmten Armatur, einer Messelektronik zum Messen der Fluidmenge und zum Speichern der Messwerte und einem Stromerzeuger mit einer Turbine, die von dem Fluid selbst angetrieben wird, und einem Generator, der die elektrische Energie für die Elektronik erzeugt.The present invention also provides apparatus for carrying out the method in the form of a combination of a valve through which fluid flows, measuring electronics for measuring the amount of fluid and for storing the measured values and a generator with a turbine that is driven by the fluid itself, and a Generator that generates the electrical energy for the electronics.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.This object is achieved by a device having the features of patent claim 6.

Gemäß einer Ausgestaltung hierzu variiert die Drucksteuervorrichtung den Querschnitt der die Turbine antreibenden Fluidströmung.According to one embodiment, the pressure control device varies the cross section of the fluid flow driving the turbine.

Alternativ oder auch zusätzlich kann die Drucksteuervorrichtung eine Teilmenge des Fluids in einen Bypasskanal ableiten.Alternatively or additionally, the pressure control device can divert a subset of the fluid into a bypass channel.

Auch für die Ausführung der Drucksteuervorrichtung gibt es verschiedene Möglichkeiten.Also for the execution of the pressure control device, there are various possibilities.

Eine erste Variante sieht einen Absperrschieber vor.A first variant provides a gate valve.

Eine zweite Variante besteht in der Verwendung einer Blende oder einer Klappe, wobei die Blende oder Klappe vorteilhafterweise federbelastet ist und vom Pralldruck der Fluidströmung bewegt wird.A second variant consists in the use of a diaphragm or a flap, wherein the diaphragm or flap is advantageously spring-loaded and is moved by the impact pressure of the fluid flow.

Schließlich besteht die Möglichkeit, die Turbine relativ zur Fluidströmung zu bewegen, so dass die Turbine je nach Bedarf mehr oder weniger mit Fluid beaufschlagt wird.Finally, it is possible to move the turbine relative to the fluid flow, so that the turbine is more or less acted upon by fluid as needed.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigt rein schematischReference to the drawings, the invention will be explained in more detail in the form of embodiments. It shows purely schematically

1 eine Darstellung einer kompletten Kombination aus Rohrleitung, Armatur, Messelektronik und Stromerzeuger mit Turbine und Generator, wobei die Druckregelung mittels gesteuerter Bypassströmung erfolgt. 1 a representation of a complete combination of pipeline, fitting, measuring electronics and power generator with turbine and generator, wherein the pressure control takes place by means of controlled bypass flow.

1 zeigt rein schematisch eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form einer Kombination aus einer von einem Fluid durchströmten Rohrleitung 1, einer vom Fluid durchströmten Armatur 2, in der die Menge des hindurchströmenden Fluids erfasst wird, einer Messelektronik 3 zum Messen der Fluidmenge und zum Speichern der Messwerte sowie gegebenenfalls zum Senden und Empfangen von Messdaten und Steuersignalen und einem Stromerzeuger 4 mit einer Turbine 7, angetrieben von dem Fluid, und einem Generator 9, der die elektrische Energie für die Messelektronik 3 erzeugt. 1 shows purely schematically a device for carrying out the method according to the invention in the form of a combination of a flowed through by a fluid pipe 1 , a valve through which the fluid flows 2 in which the amount of fluid flowing through is detected, a measuring electronics 3 for measuring the amount of fluid and for storing the measured values and optionally for transmitting and receiving measured data and control signals and a power generator 4 with a turbine 7 , driven by the fluid, and a generator 9 that provides the electrical energy for the measuring electronics 3 generated.

Der Turbine 7 ist eine Rohrleitung 1' mit einem kleinen Querschnitt zugeordnet. Druck und Durchfluss in der Rohrleitung 1' sind so gewählt, dass die Turbine 7 und der ihr nachgeordnete Generator 9 bei minimalem Durchfluss des Fluids die elektrische Energie erzeugen, die zum Betrieb der Messelektronik 3 benötigt wird.The turbine 7 is a pipeline 1' associated with a small cross-section. Pressure and flow in the pipeline 1' are chosen so that the turbine 7 and her downstream generator 9 With minimum flow of the fluid generate the electrical energy required to operate the measuring electronics 3 is needed.

Zur Regelung des Durchflusses des Fluids in der Rohrleitung 1' ist eine Drucksteuervorrichtung 5 mit einem steuerbaren Ventil 8 vorgesehen, das einen Bypasskanal 6 um den Stromerzeuger 4 öffnet oder schließt. Steigt der gemessene Zufluss des Fluids in der Rohrleitung 1 an, so wird das Ventil 8 in Abhängigkeit von dem gemessenen Durchfluss geöffnet und der Bypasskanal 6 um den Stromerzeuger 4 geöffnet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Turbine 7 nicht überlastet wird.To control the flow of fluid in the pipeline 1' is a pressure control device 5 with a controllable valve 8th provided that a bypass channel 6 around the power generator 4 opens or closes. The measured inflow of fluid in the pipeline increases 1 on, so will the valve 8th opened depending on the measured flow and the bypass channel 6 around the power generator 4 open. In this way it is ensured that the turbine 7 not overloaded.

Zusätzlich sind entsprechend angeordnete Drucksensoren 10 vorgesehen, um zu überwachen, dass der Druckverlust des Fluids durch die gesamte Vorrichtungskombination hindurch nicht über einen vorgegebenen Maximalwert ansteigt. Die Drucksensoren 10 sind mit einem Reglerblock 11 verbunden, welcher wiederum mit der Drucksteuervorrichtung 5 verbunden ist, um in Abhängigkeit von der erfassten Druckdifferenz das Ventil 8 in der Drucksteuervorrichtung 5 zu steuern, insbesondere weiter zu öffnen, falls die erfasste Druckdifferenz einen vorbestimmten Wert überschreitet.In addition, appropriately arranged pressure sensors 10 provided to monitor that the pressure loss of the fluid through the entire device combination does not rise above a predetermined maximum value. The pressure sensors 10 are with a regulator block 11 connected, which in turn with the pressure control device 5 connected in dependence on the detected pressure difference, the valve 8th in the pressure control device 5 to control, in particular further open, if the detected pressure difference exceeds a predetermined value.

Der Öffnungsgrad des Ventils hängt somit vom der erfassten Durchflussmenge als auch von der erfassten Druckdifferenz des Fluids ab.The degree of opening of the valve thus depends on the detected flow rate as well as on the detected pressure difference of the fluid.

Bei einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform ist eine in eine Rohrleitung eingesetzte Turbine mit einer mitrotierenden Drucksteuervorrichtung vorgesehen. Die Drucksteuervorrichtung kann beispielsweise sechs Blenden umfassen. Die Blenden sind dreieckig und an je einer Schwenkachse schwenkbar gelagert. Die Blenden können mittels einer Schwenkvorrichtung so geschwenkt werden, dass die Turbine auch bei stark wechselnden Durchflüssen dem Fluid stets die hydraulische Energie entnimmt, die der Generator benötigt, um wenigstens die zum Betrieb der Mess- und Steuerelektronik erforderliche elektrische Leistung zu erzeugen, ohne bei hohen Durchflüssen überlastet zu werden.In an alternative embodiment, not shown, a turbine used in a pipeline is provided with a co-rotating pressure control device. The pressure control device may for example comprise six diaphragms. The panels are triangular and pivotally mounted on each pivot axis. The diaphragms can be pivoted by means of a pivoting device so that the turbine always takes the hydraulic energy from the fluid, even at strongly changing flow rates, which the generator requires in order to generate at least the electrical power required to operate the measuring and control electronics, without high Flows to be overloaded.

So setzen in einer ersten Stellung die Blenden der Fluidströmung einen hohen Widerstand entgegensetzen, so dass dem Fluid eine entsprechend hohe hydraulische Leistung entnommen werden kann. In einer zweiten Stellung sind die Blenden so weit geschwenkt, dass sie dem Fluidstrom nur noch einen minimalen Widerstand entgegensetzen.Thus, in a first position, the orifices of the fluid flow oppose a high resistance, so that a correspondingly high hydraulic power can be taken from the fluid. In a second position, the orifices are pivoted so far that they oppose the fluid flow only a minimal resistance.

Claims (10)

Verfahren zum Speisen einer Messelektronik (3) in einer von einem Fluid durchströmten Armatur (2) mit elektrischer Energie, die das die Armatur (2) durchfließende Fluid in einer Turbine (7) erzeugt, wobei die Strömungsmengen und -drücke variieren, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverlust durch die gesamte Vorrichtungskombination gemessen wird und der Turbine (7) eine Drucksteuervorrichtung (5) zugeordnet ist, die in Abhängigkeit des erfassten Druckverlusts den Druck des auf die Turbine (7) auftreffenden Fluids so steuert, dass die für den Betrieb der Messelektronik (3) benötigte elektrische Energie erzeugt wird, wobei der Druckverlust auf einen Maximalwert begrenzt wird.Method for feeding a measuring electronics ( 3 ) in a valve through which a fluid flows ( 2 ) with electrical energy that is the faucet ( 2 ) flowing through fluid in a turbine ( 7 ), wherein the flow rates and pressures vary, characterized in that the pressure loss is measured through the entire device combination and the turbine ( 7 ) a pressure control device ( 5 ), which, depending on the detected pressure loss, the pressure of the on the turbine ( 7 ) impinging fluid so controls that for the operation of the measuring electronics ( 3 ) is generated, the pressure loss is limited to a maximum value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksteuervorrichtung (5) den Querschnitt der die Turbine (7) antreibenden Fluidströmung verändert.Method according to claim 1, characterized in that the pressure control device ( 5 ) the cross-section of the turbine ( 7 ) changing driving fluid flow. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksteuervorrichtung (5) eine Teilmenge des Fluids in einen Bypasskanal (6) ableitet.A method according to claim 1, characterized in that the pressure control device ( 5 ) a subset of the fluid in a bypass channel ( 6 ). Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend – eine von einem Fluid durchströmte Armatur (2), – eine Messelektronik (3) zur Messung des Durchflusses eines Fluids und zum Speichern der Messwerte – und einen Stromerzeuger (4) mit einer Turbine (7), angetrieben von dem Fluid, der die elektrische Energie für die Messelektronik (3) erzeugt, gekennzeichnet durch die Merkmale: – der Turbine (7) ist eine Drucksteuervorrichtung (5) zugeordnet, welche den Druck des die Turbine (7) antreibenden Fluids in Abhängigkeit eines gemessenen Druckverlusts durch die gesamte Vorrichtungskombination reguliert.Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 3, comprising - a valve through which a fluid flows ( 2 ), - a measuring electronics ( 3 ) for measuring the flow rate of a fluid and for storing the measured values - and a power generator ( 4 ) with a turbine ( 7 ), driven by the fluid, the electrical energy for the measuring electronics ( 3 ), characterized by the features: - the turbine ( 7 ) is a pressure control device ( 5 ), which determines the pressure of the turbine ( 7 ) are regulated in response to a measured pressure loss throughout the device combination. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Drucksteuervorrichtung (5) ist ausgelegt, eine Teilmenge des Fluids in einen Bypasskanal (6) abzuleiten.Device according to claim 4, characterized by the feature: - the pressure control device ( 5 ) is adapted, a subset of the fluid in a bypass channel ( 6 ). Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Drucksteuervorrichtung (5) umfasst einen Absperrschieber (8).Device according to claim 5, characterized by the feature: - the pressure control device ( 5 ) comprises a gate valve ( 8th ). Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch das Merkmal: – der Querschnitt der die Turbine antreibenden Fluidströmung ist mittels der Drucksteuervorrichtung (5) variierbar.Device according to claim 4, characterized by the feature: - the cross-section of the fluid flow driving the turbine is controlled by means of the pressure control device ( 5 ) variable. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Drucksteuervorrichtung (5) umfasst wenigstens eine Blende oder Klappe.Device according to claim 7, characterized by the feature: - the pressure control device ( 5 ) comprises at least one aperture or flap. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Klappe ist federbelastet.Device according to claim 8, characterized by the feature: - The flap is spring loaded. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Turbine ist mittels der Drucksteuervorrichtung (5) relativ zur Fluidströmung bewegbar.Device according to claim 4, characterized by the feature: - the turbine is operated by means of the pressure control device ( 5 ) movable relative to the fluid flow.
DE102011012152.8A 2011-02-24 2011-02-24 Method and device for feeding a measuring electronics Active DE102011012152B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011012152.8A DE102011012152B4 (en) 2011-02-24 2011-02-24 Method and device for feeding a measuring electronics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011012152.8A DE102011012152B4 (en) 2011-02-24 2011-02-24 Method and device for feeding a measuring electronics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102011012152A1 DE102011012152A1 (en) 2012-08-30
DE102011012152B4 true DE102011012152B4 (en) 2016-09-29

Family

ID=46635093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011012152.8A Active DE102011012152B4 (en) 2011-02-24 2011-02-24 Method and device for feeding a measuring electronics

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011012152B4 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2826989A1 (en) * 2013-07-15 2015-01-21 Energreen AS Fluid regulating valve
CN108362346A (en) * 2018-04-26 2018-08-03 湖南常德牌水表制造有限公司 A kind of water meter self-power generation and power supply device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0361333A1 (en) * 1988-09-27 1990-04-04 Kwc Ag Water turbine, particularly for use in domestic commodities
US6011334A (en) * 1996-02-28 2000-01-04 Elf Aquitaine Production In-line fluid-driven electric power generator
JP2004234431A (en) * 2003-01-31 2004-08-19 Kubota Corp Automatic controller of valve
JP2004251145A (en) * 2003-02-18 2004-09-09 Toto Ltd Hydraulic power unit
US20090179426A1 (en) * 2008-01-15 2009-07-16 Techstream Control Systems, Inc Reduced Pressure Differential Hydroelectric Turbine System
JP2009237608A (en) * 2008-03-25 2009-10-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Flow control device
CA2744242A1 (en) * 2008-11-19 2010-05-27 Wirecom Technologies Thermostatic valve having an impeller
GB2467011A (en) * 2009-01-20 2010-07-21 Aquamarine Power Ltd Wave energy power take off control system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1354411A (en) 1971-03-30 1974-06-05 Maillet A Turbine
US4520516A (en) 1983-09-23 1985-06-04 Parsons Natan E Ultrasonic flow-control system
US4740711A (en) 1985-11-29 1988-04-26 Fuji Electric Co., Ltd. Pipeline built-in electric power generating set
FR2686376B1 (en) 1992-01-22 1995-07-13 Technicatome TURBOALTERNATOR DRIVEN BY A GAS-LIQUID MIXTURE.
DE10132682C1 (en) 2001-07-05 2002-07-25 Bosch Gmbh Robert Operating device for hot water heating system has current generator incorporated in hot water circuit providing current for switching relay connecting electronic control to voltage network

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0361333A1 (en) * 1988-09-27 1990-04-04 Kwc Ag Water turbine, particularly for use in domestic commodities
US6011334A (en) * 1996-02-28 2000-01-04 Elf Aquitaine Production In-line fluid-driven electric power generator
JP2004234431A (en) * 2003-01-31 2004-08-19 Kubota Corp Automatic controller of valve
JP2004251145A (en) * 2003-02-18 2004-09-09 Toto Ltd Hydraulic power unit
US20090179426A1 (en) * 2008-01-15 2009-07-16 Techstream Control Systems, Inc Reduced Pressure Differential Hydroelectric Turbine System
JP2009237608A (en) * 2008-03-25 2009-10-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Flow control device
CA2744242A1 (en) * 2008-11-19 2010-05-27 Wirecom Technologies Thermostatic valve having an impeller
GB2467011A (en) * 2009-01-20 2010-07-21 Aquamarine Power Ltd Wave energy power take off control system

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011012152A1 (en) 2012-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013189505A1 (en) Method and device for supplying a measurement electronics system with electrical energy
EP1286240B1 (en) Method of determining a pump-characteristic
DE102007030055B4 (en) Energy converter, counter with energy converter, device with counter, method for converting mechanical into electrical energy, and counting method
DE202006017758U1 (en) Connection interface for connecting water treatment system at pipeline of e.g. domestic water supply mains, has channels connecting pipeline of mains with water treatment system, and flow meter analyzer and closing unit arranged in channels
EP3184807A1 (en) System for energy storage and recovery
EP2620655A1 (en) Drive system for a valve
DE102011012152B4 (en) Method and device for feeding a measuring electronics
DE202007018927U1 (en) Ultrasonic counter on a replaceable insert
WO2020127540A1 (en) Energy system and method for line pressure monitoring
DE102015005832B3 (en) Field device for regulating a process fluid flow
WO2004082051A1 (en) Arrangement and method for continuously supplying electric power to a field device in a technical system
EP3401650A1 (en) Fluid counter assembly for installing in a fluid network
DE102006054912A1 (en) Connection adapter for mounting water treatment device at pipe line, has electronic control device to receive measuring signals from flow rate measuring device, where actuator and electronic control device close or open closure device
DE202011105407U1 (en) Device for pressure reduction and power generation in pipelines
DE102016002690A1 (en) Method for the hydraulic decoupling of a plurality of parallel-connected fluid circuits
CN216618757U (en) Regulating valve with flow real-time monitoring module
EP3048347A1 (en) Control valve
CN105203317A (en) Method for measuring opening of piston valve, and piston valve
EP0220195A1 (en) Device for regulating the gas consumption
CN108843655A (en) A kind of automatic speed transmission electrohydraulic modular environment adaptive testing platform
EP1801683B1 (en) Gas pressure regulating and measuring system
EP2886727A1 (en) Method and device for supply of energy to sanitary fittings
DE102004059567B9 (en) Control or regulating device for conveying and mixing fluid media in heating, service or drinking water systems
CN209638382U (en) Double fuel tank gear oils lubricate ratio regulating system
DE102004005396B4 (en) Pressure reducing device

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final