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Der Gegenstand betrifft eine Bewässerungssteuerungsvorrichtung, insbesondere für den Einsatz in einem Heimautomatisierungssystem.
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In Heimautomatisierungssystemen, auch Smart Home Systeme genannt, werden nicht nur Lampen, Jalousien und Heizungen gesteuert, sondern auch diverse andere Geräte des häuslichen Wohnumfelds. Bei funkbasierten Smart Home Systemen ist jedoch stets der Energiebedarf von Aktoren und Sensoren herausfordernd. Da Nutzer nicht stets Batterien an ihren Geräten austauschen möchten (aus Komfort- und Umweltschutzgründen), sind bei energetisch eigengespeisten Geräten stets Anstrengungen anzustellen, um deren Energieverbrauch möglichst gering zu halten und so eine besonders lange Betriebsdauer zu gewährleisten. Die wartungsfreie Laufzeit ist für die Akzeptanz der Geräte in Smart Home Systemen von entscheidender Bedeutung. Nutzer wollen nicht stets mit der Wartung ihrer Smart Home Geräte beschäftigt sein, da dann der hieraus entstehende Mehraufwand schnell den Nutzen von Smart Home aufwiegt.
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Insbesondere bei vorzugsweise außerhalb der Wohnung angeordneten Geräten, beispielsweise für die Bewässerungssteuerung, ist die energetische Eigenspeisung von besonderer Bedeutung. In der Regel sind im Bereich von Wasserzapfstellen keine Steckdosen verfügbar, so dass Bewässerungssteuerungsvorrichtungen und Bewässerungscomputer häufig vollständig energetisch eigengespeist sind.
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Dem Gegenstand liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bewässerungssteuerungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine besonders lange wartungsfreie Laufzeit zur Verfügung stellt.
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Diese Aufgabe wird gegenständlich durch eine Bewässerungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
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Die gegenständliche Bewässerungssteuerungsvorrichtung weist einen Einlass und einen Auslass auf. Sowohl Einlass als auch Auslass sind vorzugsweise mit ½ Zoll, ¾ Zoll oder 1 Zoll Innen- oder Außengewinden oder anderen gängigen Anschlüssen und Kupplungen, wie beispielsweise Steckkupplungen, Klauenkupplungen, Schraubkupplungen, Tüllen oder dergleichen versehen. Der Einlass ist mit dem Auslass über einen Durchlass verbunden. Einlass, Auslass und Durchlass sind vorzugsweise rohrförmig. Medium, beispielsweise Wasser, kann von dem Einlass über den Durchlass zum Auslass fließen.
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In dem Durchlass ist ein elektromagnetisch angetriebenes Absperrorgan vorgesehen. Das Absperrorgan ist dazu eingerichtet, den Durchlass zwischen dem Einlass und dem Auslass zu verschließen bzw. zu öffnen. Im geschlossenen Zustand kann von dem Einlass zu dem Auslass kein Medium fließen und im geöffneten Zustand kann Medium von dem Einlass zu dem Auslass fließen.
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Die Erfinder haben nun erkannt, dass eine energetisch eigengespeiste Bewässerungssteuerungsvorrichtung dann besonders wartungsarm ist, wenn diese zumindest teilweise ihren Energiebedarf selbst deckt. Dies ist dadurch möglich, dass eine elektrische Strömungsmaschine in dem Durchlass angeordnet ist. Die Strömungsmaschine ist dazu eingerichtet, Strömungsenergie in elektrische Energie durch vorzugsweise elektromagnetische Induktion zu wandeln und die so erhaltene elektrische Energie einem mit der Strömungsmaschine verbundenen Energiespeicher zur Verfügung zu stellen. In dem Energiespeicher wird die elektrische Energie zwischengespeichert. Der Energiespeicher ist zum elektromagnetischen Betreiben des Absperrorgans eingerichtet. D.h., dass der Energiespeicher, wenn das Absperrorgan betätigt werden muss, die elektrische Leistung zur Verfügung stellt, um das Absperrorgan elektromagnetisch zu betätigen.
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Ein Bewässerungszyklus besteht in der Regel lediglich aus einem Öffnen und einem zeitversetzten Schließen des Durchlasses durch das Absperrorgan. Der Energiespeicher muss somit auch bei längeren Bewässerungsdauern oder längeren Zeiträumen zwischen zwei Bewässerungszyklen lediglich für diese zwei Aktionen elektrische Energie zur Verfügung stellen. Darüber hinaus sollte der Energiespeicher auch noch ausreichend Energie zum Betreiben einer Steuerungseinrichtung zur Verfügung stellen, welche insbesondere mit einem Heimautomatisierungssystem verbunden ist. Diese Steuerungsvorrichtung dient zum Empfangen und Senden von Signalen an eine Heimautomatisierungszentrale und muss dauerhaft mit elektrischer Leistung versorgt werden. Die Leistungsaufnahme von solchen Steuerungseinrichtungen kann jedoch denkbar gering sein. Beispielsweise kann ein Energiebedarf einer Steuerungseinrichtung bei wenigen Milliwattsekunden pro Tag liegen, insbesondere zwischen 10 und 15 Milliwattsekunden pro Tag.
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Der gegenständliche Energiespeicher wird somit durch die Strömungsmaschine geladen und sowohl zum Betreiben des Absperrorgans als auch vorzugsweise einer Steuerungseinrichtung entladen.
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Gegenständlich wird in der Bewässerungssteuerungsvorrichtung auf Batterien verzichtet, sondern es wird ein wieder aufladbarer Energiespeicher, insbesondere einem Kondensator oder einem Akkumulator genutzt. Vorzugsweise wird hier ein sogenannter Goldcap Kondensator eingesetzt um maximale Lebensdauer und Temperaturfestigkeit zu gewährleisten.
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Mit Hilfe der integrierten Strömungsmaschine, die beispielsweise durch eine Mikroturbine angetrieben werden kann, wird die Energie des Mediumflusses vom Einlass zum Auslass, insbesondere des Wasserflusses vom Einlass zum Auslass bei geöffnetem Absperrorgan genutzt, um elektrische Energie zu gewinnen und den Energiespeicher wieder aufzuladen. Während des Bewässerungszeitraums nutzt die gegenständliche Bewässerungssteuerungsvorrichtung die Wasserkraft aus, um den Energiespeicher wieder aufzuladen. Dadurch ist ein nahezu wartungsfreier Betrieb der Bewässerungssteuerungsvorrichtung möglich.
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Insbesondere weist die Strömungsmaschine eine Turbine auf. Die Turbine ist dabei drehbar in dem Durchlass angeordnet und wird durch den Volumenstrom des Mediums angetrieben.
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Auch wird vorgeschlagen, dass die Strömungsmaschine einen bürstenlosen Generator aufweist. Der Läufer ist dabei vorzugsweise durch die in dem Durchlass angeordnete Turbine oder einen Propeller gebildet, wohingegen die Statorwicklungen außerhalb des Durchlasses angeordnet sind und durch einen in dem Läufer angeordneten Permanentmagneten erregt werden.
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Zur Leistungsaufnahme durch den Volumenstrom des Mediums wird vorgeschlagen, dass die Strömungsmaschine ein in dem Durchlass drehbar entlang einer Strömungsrichtung gelagerten Aufnehmer, insbesondere einen Propeller oder eine Turbine aufweist. Die Drehachse ist vorzugsweise entlang der Strömungsrichtung des Mediums in dem Durchlass.
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Um eine kontaktlose Übertragung der Leistung aus dem Volumenstrom zu den Statorwicklungen zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass der Aufnehmer zumindest einen Permanentmagneten aufweist Dieser Permanentmagnet wird durch den Volumenstrom in Rotation versetzt, da durch den Volumenstrom die Turbine bzw. der Propeller angedreht wird. An der Außenseite des Durchflusses ist im Bereich des Aufnehmers eine Induktionsspule angeordnet. Diese Induktionsspule kann als Statorwicklung gebildet sein und durch das von dem Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld wird hierin ein Strom induziert.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass eine Steuereinheit in der Bewässerungssteuerungsvorrichtung vorgesehen ist, dass die Steuerungseinheit durch den Energiespeicher gespeist ist und dass die Steuereinheit das Absperrorgan steuert. Die Steuereinheit ist vorzugsweise energetisch autark durch den Energiespeicher betrieben. Für den Betrieb benötigt die Steuereinheit zumindest eine permanente Energiezufuhr, um beispielsweise ein Bewässerungsprogramm abzuarbeiten. Diese kann durch den oben beschrieben Energiespeicher gewährleistet werden. Die Steuerungseinheit kann einen Mikroprozessor aufweisen, der in einen sogenannten Deep Sleep Modus arbeiten kann und nur zu bestimmten Zeiten aufgeweckt wird. Dies reduziert die Leistungsaufnahme der Steuereinheit enorm.
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Zum Aktivieren bzw. zum Öffnen des Absperrorgans wird von der Steuereinheit ein Steuerimpuls an das Absperrorgan übermittelt. Dieser Steuerimpuls kann das Öffnen oder das Schließen des Absperrorgans bewirken. In diesem Fall fließt elektrischer Strom von dem Energiespeicher durch das Absperrorgan. Zumindest das Absperrorgan ist nur zu Zeiten des Öffnens und des Schließens elektrisch aktiv, so dass nur dann elektrische Leistung zur Verfügung gestellt werden muss. Nach dem Öffnen wird elektrische Leistung aus dem Volumenstrom, wie erläutert, gewonnen und der Energiespeicher wird wieder aufgeladen.
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Zur komfortablen Bewässerungssteuerung wird auch vorgeschlagen, dass die Steuereinheit in der Bewässerungssteuerungsvorrichtung als Aktor und/oder Sensor eines Heimautomatisierungssystems eingerichtet ist. Insbesondere kann die Steuerungsvorrichtung ein Aktor oder ein Sensor einer Heimautomatisierungslösung, insbesondere nach dem sogenannten CosIP-Protokoll, sein. Im Falle eines Aktors kann die Bewässerungssteuerungsvorrichtung insbesondere das Absperrorgan ansteuern und somit die Bewässerung steuern. Im Sinne eines Sensors kann die Steuereinheit beispielsweise Durchflussmengen messen und an das Heimautomatisierungssystem melden. Auch kann in der Steuereinheit beispielsweise ein Thermostat verbaut sein, um im Fall einer niedrigen Temperatur beispielsweise eine Gefrierwarnung an das Heimautomatisierungssystem zu senden.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das Absperrorgan als Absperrventil gebildet. Auch kann das Absperrorgan als Absperrschieber gebildet sein.
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Der Absperrschieber kann beispielsweise in dem Durchlass angeordnet sein und somit durch zumindest eine Transversalbewegung den Durchlass öffnen oder schließen. Um die notwendige elektrische Leistung zum Schließen des Absperrschiebers so gering wie möglich zu halten, ist dieser vorzugsweise mit einer Feder belastet. Insbesondere ist die Feder eine Druckfeder. Mit Hilfe der Federkraft wird der Absperrschieber in der geschlossenen Position gehalten. Darüber hinaus kann der Absperrschieber jedoch auch elektromagnetisch verstellbar sein. Der Absperrschieber kann in einem Elektromagnet angeordnet sein und einen Kolben mit einem Permanentmagneten aufweisen. Dieser Kolben kann durch den Elektromagneten in axialer Richtung verschoben werden. Zum Öffnen kann der Absperrschieber mit einer entgegen der Federkraft wirkenden magnetischen Kraft elektromagnetisch aktiviert sein. Hierbei wirkt zum Öffnen vorzugsweise die magnetische Kraft entgegen der Federkraft und zum Schließen wirkt die magnetische Kraft in Richtung der Federkraft.
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Auch kann der Absperrschieber elektromotorisch zusätzlich oder alternativ zu der elektromagnetischen Verstellbarkeit verstellbar sein. Die Feder kann dabei gleichfalls wirken. Bei einem elektromotorischen Antrieb kann dieser z.B. ein Schneckengetriebe antreiben und somit eine Transversalbewegung des Absperrschiebers bewirken.
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Um das Öffnen zu unterstützen, kann der Absperrschieber ein sich verjüngendes Ende aufweisen. Die Verjüngung kann derart sein, dass sich aus Strömungsrichtung gesehen der Absperrschieber in Richtung seines Endes verjüngt. Sobald durch die Magnetkraft ein Öffnungsspalt etabliert wurde, fließt Medium an diesem Öffnungsspalt am Ende des Absperrschiebers vorbei. Um die Federkraft zu unterstützten, wird das Ende so verjüngend gestaltet, dass das auf das verjüngte Ende strömende Medium eine Kraftkomponente auf den Absperrschieber bewirkt, die axial in Richtung der Bewegungsrichtung gerichtet ist. Hierdurch unterstützt das strömende Medium den Öffnungsvorgang, in dem es eine Kraft auf den Absperrschieber ausübt, die entgegen der Federkraft gerichtet ist. Vorzugsweise hat das Ende einen Verjüngungswinkel von 45°, so dass die in Bewegungsrichtung des Absperrschiebers gerichtete Kraft maximiert ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Absperrschieber mit einer Federkraft federbelastet ist und elektromagnetisch verstellbar, derart, dass zum Schließen des Absperrschiebers dieser mit einer in Richtung der Federkraft wirkenden magnetischen Kraft elektromagnetisch aktivierbar ist. Beim Schließen wirkt zunächst die Federkraft. Durch ein gegebenenfalls sich verjüngendes Ende wirkt jedoch gegen diese Federkraft die von dem strömenden Medium auf den Absperrschieber ausgeübte Kraft. Diese ist vorzugsweise größer als die Federkraft, so dass nachdem der Absperrschieber geöffnet wurde, keine elektromagnetische Kraft mehr notwendig ist, diesen geöffnet zu halten. Zum Schließen muss jedoch der Spalt geschlossen werden, an dem Medium am Ende des Absperrschiebers vorbeifließt und die entgegen der Federkraft wirkende Kraft ausübt. Dieser Schließvorgang wird elektromagnetisch unterstützt, indem die elektromagnetische Kraft in Richtung der Federkraft auf den Absperrschieber wirkt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Durchlass einen Hauptströmungskanal und einen Nebenströmungskanal aufweist. Der effektive Strömungsquerschnitt in dem Nebenströmungskanal ist dabei kleiner als derjenige in dem Hauptströmungskanal.
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Vorzugsweise wird der Nebenströmungskanal dazu genutzt, die Strömungsmaschine aufzunehmen. Die Strömungsmaschine wird somit nicht in den Hauptströmungskanal angeordnet, so dass der Durchfluss durch den Hauptströmungskanal ungehindert ist.
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Es hat sich gezeigt, dass als Energiespeicher zumindest teilweise sogenannte Gold-Cap Kondensatoren eingesetzt werden können. Diese zeichnen sich durch eine hohe Leistungsaufnahme bei geringem Eigenverlust aus.
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Mit Hilfe der Strömungsmaschine wird nicht nur elektrische Energie aus der Strömungsenergie gewonnen, sondern es ist beispielsweise auch möglich, die Strömungsmaschine zum Erfassen einer Durchflussmenge zu verwenden. Mit Hilfe der Leistungsaufnahme ist zumindest eine relative Durchflussmenge bestimmbar. Ist der Mediumdruck bekannt kann auch eine exakte Aussage über die Durchflussmenge getroffen werden. Hierzu kann in der Bewässerungssteuerungsvorrichtung, vorzugsweise am Einlass oder am Durchlass auch ein Druckmesser angeordnet sein.
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Die Steuereinheit kann ein Drahtloskommunikationsmodul aufweisen. Mit Hilfe des Drahtloskommunikationsmoduls ist es zum einen möglich, mit einer Heimautomatisierungssteuerung zu kommunizieren. Auf der anderen Seite ist es jedoch auch beispielsweise möglich, über ein Mobilfunknetz beispielsweise eine Kurznachricht oder eine OTT-Nachricht abzusetzen.
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Da die Bewässerungssteuerungsvorrichtung vornehmlich außen zum Einsatz kommt, ist insbesondere eine Wasserdichtheit sinnvoll. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass zumindest die Strömungsmaschine, die Steuereinheit und der Energiespeicher in einem Gehäuse gekapselt sind. Die Strömungsmaschine ist dabei vorzugsweise als Generator mit einer hermetischen Trennung zwischen dem Inneren des Durchflusses und der dort angeordneten Turbine und dem äußeren und den dort angeordneten Spulenwicklungen vorzunehmen.
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Auch ist es möglich, dass das Absperrorgan ein Absperrventil ist, insbesondere ein vorgesteuertes oder zwangsgesteuertes Ventil.
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Insbesondere bei einem vorgesteuerten Ventil kann mit Hilfe eines in einen Nebenströmungskanal angeordneten Pilotventils in besonders energiesparender Art und Weise ein Hauptströmungskanal geöffnet werden. Beim vorgesteuerten Absperrventil wird der Mediumdruck dazu genutzt, den Absperrkörper in dem Durchlass zu verschließen. Hierzu wird ein Druckunterschied zwischen dem Einlass und dem Auslass genutzt. Zum Abbau dieses Druckunterschiedes kann ein Pilotventil vorgesehen sein, das in einem Nebenströmungskanal angeordnet ist.
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Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Bewässerungssteuerungsvorrichtung;
- 2a eine schematische Darstellung einer Gesamtströmungsmaschine im geschlossenen Zustand;
- 2b die Ansicht nach 2a im geöffneten Zustand;
- 3 eine schematische Ansicht einer Strömungsmaschine;
- 4a ein vorgesteuertes Absperrventil im geschlossenen Zustand;
- 4b das Absperrventil gemäß 4a im geöffneten Zustand.
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1 zeigt eine Bewässerungssteuerungsvorrichtung 2 mit einem Einlass 4, einem Auslass 6 sowie einen zwischen dem Einlass 4 und dem Auslass 6 angeordneten Durchlass 8. In dem Durchlass 8 ist ein Absperrorgan 10, vorliegend ein Absperrschieber 10 angeordnet. Schließlich ist in dem Durchlass 8 eine Strömungsmaschine 12 vorgesehen.
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In einem vorzugsweise wasserdichten Gehäuse 14 sind ein Energiespeicher 16, eine Steuerungsvorrichtung 18 sowie ein Kommunikationsmodul 20 vorgesehen.
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Optional und nicht dargestellt kann in dem Durchlass 8 ein Drucksensor vorgesehen sein. Außerdem kann in der Steuerungsvorrichtung 18 beispielsweise ein Thermostat vorgesehen sein.
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Einlass 4, Auslass 6 und Durchlass 8 können rohrförmig geformt sein und insbesondere aus einem Kunststoffrohr, beispielsweise einem PE-Rohr gebildet sein.
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Das Absperrorgan 10 kann eingangsseitig am Einlass 4 oder ausgangsseitig am Auslass 6 angeordnet werden. Wasser strömt vorzugsweise in Strömungsrichtung 22 vom Einlass 4 zum Auslass 6.
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Das Wasser umströmt die Strömungsmaschine 12, deren Drehachse 24 vorzugsweise parallel zur Strömungsrichtung 22 ist.
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Die Strömungsmaschine 18 ist ein Propeller oder eine Turbine mit Permanentmagneten. An der äußeren Umfangsfläche des Durchlasses 8 im Bereich der Strömungsmaschine 12 können Spulenwicklungen 26 vorgesehen sein, in denen bei einer Rotation der Strömungsmaschine 12 um die Drehachse 24 ein elektrischer Strom induziert wird.
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Über ein Lademanagement, insbesondere eine AC/DC Wandlung kann der Energiespeicher 15, der vorzugsweise aus Gold-Caps gebildet ist, geladen werden.
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Der Energiespeicher 16 speist die Steuerungsvorrichtung 18 mit elektrischer Energie. Die Steuerungsvorrichtung 18 ist dazu eingerichtet, das Absperrorgan 10 zu betreiben. Hierzu ist das Absperrorgan 10 vorzugsweise elektromagnetisch betätigbar. Insbesondere kann durch ein an der Außenseite einer Einhausung des Schiebers 10a angeordnete Wicklung ein Magnetfeld induziert werden durch dass der Schieber 10a in Richtung 30 transversal bewegt wird.
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Im Betrieb ist der Schieber 10a durch eine hier noch nicht gezeigte Feder in einer geschlossenen Position, d.h., dass in Bewegungsrichtung 30 in der 1 der Schieber 10a gänzlich einen Durchgang zwischen dem Einlass 4 und der Strömungsmaschine 24 versperrt.
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In Aktivierungsfall kann über ein Kommunikationsmodul 20 von einer Heimautomatisierungssteuerung ein entsprechendes Signal empfangen werden, woraufhin die Steuervorrichtung 18 die Wicklung 28 mit elektrischem Strom beaufschlagt. Durch das induzierte Magnetfeld wird der Schieber 10a, der vorzugsweise einen Permanentmagneten enthält, in Bewegungsrichtung 30 nach oben gezogen. Die Magnetkraft durch das über die Wicklungen 28 induzierte Magnetfeld ist entgegen der Federkraft.
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Wasser strömt in Strömungsrichtung 22 vom Einlass 4 zu der Strömungsmaschine 12 und von dort weiter zum Auslass 6. Die Strömungsmaschine 12 wird um die Drehachse 24 gedreht und induziert einen Ladestrom in den Spulenwicklungen 26.
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Zum Beenden der Bewässerung empfängt die Bewässerungssteuerungsvorrichtung 2 wiederum über das Kommunikationsmodul 20 ein entsprechendes Signal, woraufhin die Steuerungsvorrichtung 18 die Wicklungen 28 entweder stromlos schaltet oder einen Strom in entgegengesetzte Richtung zu der Stromrichtung im Falle des Öffnens fließen lässt. Der Schieber 10a wird dann in Bewegungsrichtung 30 nach unten bewegt und verschließt den Durchgang zwischen dem Einlass 4 und der Strömungsmaschine 12.
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In der geschlossenen Position kann der Schieber 10a beispielsweise durch einen Magneten gehalten sein, dessen Magnetkraft den Schieber 10a in der geschlossenen Position hält. Die Magnetkraft dieses Magneten kann beim Öffnen durch die Magnetkraft, die durch die Wicklungen 28 erzeugt wird, überwunden werden.
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2a ist eine schematische Darstellung einer Mikroturbine 12a. In der 2a ist der Durchlasskanal in einen Hauptströmungskanal 8' und einen Nebenströmungskanal 8" aufgeteilt In dem Nebenströmungskanal 8" ist die Mikroturbine 12a angeordnet. 2a zeigt den Schieber 10a in einer geschlossenen Position. Über eine Druckfeder 32, die eine Federkraft in Richtung 34 ausübt, wird der Schieber 10a in einer Absperrposition gehalten.
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Im Aktivierungsfall wird der Schieber 10a in eine in 2b gezeigte Position bewegt. Hierzu wird die Wicklung 28 über die Steuerungsvorrichtung 18 mit elektrischem Strom beaufschlagt. In dem Schieber 10a ist ein Permanentmagnet angeordnet und das über die Wicklungen 28 bzw. den darin fließenden Strom induzierte Magnetfeld bewirkt auf diesen Magneten eine Kraft in Richtung 36, die entgegen der Kraftrichtung 34 der Feder 32 ist. Der Schieber 10a wird zunächst ein Stück weit aus seiner geschlossenen Position bewegt und das Medium strömt entlang der Strömungsrichtung 22 an dem sich verjüngenden Ende des Schiebers 10a vorbei.
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Durch das an dem Ende des Schiebers 10a vorbeiströmenden Mediums wird eine Kraft in Richtung 36 auf den Schieber 10a ausgeübt, da dessen Ende verjüngend gebildet ist. Dies unterstützt die Magnetkraft in Richtung 36 und überwindet somit die Federkraft, die in Richtung 34 wirkt. Insbesondere ist der Schieber 10a als bistabiles Absperrorgan gebildet mit den beiden stabilen Positionen geschlossen und geöffnet. Die geschlossene Position wird stabil durch die Federkraft der Feder 32 gehalten, wohingegen die geöffnete Position durch die Magnetkraft über die Wicklung 28 und die durch das Medium bewirkte Kraft gebildet ist.
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Das Medium strömt über den Hauptströmungskanal 8' als auch den Nebenströmungskanal 8".
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In dem Nebenströmungskanal 8" wird die Mikroturbine 12a um ihre Drehachse 24 gedreht. Dadurch wird, da in der Mikroturbine 12a Permanentmagneten verbaut sind, in den Wicklungen 26 ein elektrischer Strom induziert, der über eine geeignete Ladeschaltung zur Versorgung des Energiespeichers 16 dienen kann.
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Eine Ausführung der Mikroturbine ist beispielshaft in der 3 gezeigt. Die Mikroturbine ist idealerweise in einem gewinkelten Kunststoffrohr geführt, in welchem sich eine freibewegliche Kunststoffschnecke, angetrieben durch die Strömung des Mediums drehen kann. In der 3 ist zu erkennen, dass die Schnecke in der Kontur des Nebenströmungskanals 8" gelagert ist. Medium strömt in dem Spalt zwischen der Schnecke und der Innenwand des Nebenströmungskanals 8" und treibt somit die Schnecke derart an, dass sie sich um ihre Drehachse 24 dreht. In der Schnecke sind Dauermagneten eingelassen, die bei einer Drehung um die Drehachse 24 einen Strom in der Spule 26 induzieren.
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Idealerweise ist die Wicklung 26 unmittelbar an der Außenfläche des vorzugsweise rohrförmig gebildeten Nebenströmungskanals 8" angeordnet.
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Die Schnecke als auch das Rohr des Nebenströmungskanals 8" kann auch aus Rotguss, Kupfer, Edelstahl oder dergleichen gebildet sein.
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4a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Bewässerungssteuerungsvorrichtung 2, wobei ebenfalls nur Absperrorgane 10 und Steuerungsmaschine 12 dargestellt sind.
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In 4a ist ein Einlass 4 als auch ein Auslass 6 sowie ein Durchlass 8 dargestellt. Das Absperrorgan 10 ist hier mit einem Pilotventil 10b und einer Membran 10c gebildet.
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Durch die Druckfeder 32 ist das Pilotventil 10b zwangsgesteuert in der in 4a gezeigten Position. Ein Durchlass zwischen dem Nebenströmungskanals 8" und dem Auslass 6 ist verschlossen. Medium befindet sich beidseitig der Membran 10c. Das Medium, hier vorzugsweise Wasser, hat einen gewissen Druck, der höher ist, als der Druck auf der Unterseite der Membran 10c im Bereich des Durchlasses 8. Hierdurch wird die Membran 10c in die gezeigte Position gedrückt. Unterstützt wird dies durch die Feder 38, die die Membran 10c in die gezeigte Position drückt.
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In der Membran 10c kann eine Durchstromöffnung 40 vorgesehen sein, so dass das Medium beidseitig der Membran 10c anliegt Anstelle der Durchstromöffnung 40 kann auch ein Nebenkanal zwischen dem Einlass 4 und dem Nebenströmungskanal 8" vorgesehen sein. Die Durchstromöffnung 40 kann auch neben der Membran 10c vorgesehen sein.
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Wichtig ist, dass der Mediumdruck auf der einen Seite der Membran 10c höher ist als auf der anderen Seite, welche durch die Membran 10c verschlossen werden soll.
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Empfängt die Steuervorrichtung ein Öffnungssignal, so wird die Wicklung 28 bestromt und eine Magnetkraft, die entgegen der Federkraft der Feder 32 wirkt, zieht das Pilotventil 10b nach oben. Das Medium strömt nun entlang des Nebenströmungskanals 8" an der Strömungsmaschine 12 vorbei zum Auslass 6. Hierdurch liegt an beiden Seiten der Membran 10b ein gleicher Mediumdruck an und die Federkraft der Feder 38 wird durch das fließende Medium überwunden. Dadurch kann das Medium an der Membran 10b vorbei in den Durchlass 8 fließen.
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Mit Hilfe des vorgespannten Absperrventils ist eine andere konstruktiv einfache Möglichkeit geschaffen, eine Bewässerungssteuerungsvorrichtung 2 mit möglichst geringer Leistungsaufnahme zu bauen. Insbesondere braucht das Pilotventil 10b nur geringe Strommengen, um in die geöffnete Position verschoben zu werden, da der effektive Querschnitt, der zu verschließen ist, klein ist und somit der Hub gering ist.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Bewässerungssteuerungsvorrichtung
- 4
- Einlass
- 6
- Auslass
- 8
- Durchlass
- 8'
- Hauptströmungskanal
- 8"
- Nebenströmungskanal
- 10
- Absperrorgan, Absperrschieber, Absperrventil
- 10a
- Schieber
- 10b
- Pilotventil
- 10c
- Membran
- 12
- Strömungsmaschine
- 12a
- Mikroturbine
- 14
- Gehäuse
- 16
- Energiespeicher
- 18
- Steuerungsvorrichtung
- 20
- Kommunikationsmodul
- 22
- Strömungsrichtung
- 24
- Drehachse
- 26
- Spulenwicklung
- 28
- Spulenwicklung
- 30
- Bewegungsrichtung
- 32
- Rotdruckfeder
- 34, 36
- Richtung
- 38
- Druckfeder
- 40
- Durchströmöffnung
