DE19505698A1 - Wasserturbine zur Stromversorgung von Wasserauslaufsteuerungen - Google Patents

Wasserturbine zur Stromversorgung von Wasserauslaufsteuerungen

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Description

Es ist zweckmäßig, elektronische oder elektrische Auslaufsteuerungen mittels eines elektromagnetischen Absperrventils und einer geeigneten Sensorsteuerung automatisch auszulösen. Im Hinblick auf hygienische Überlegungen soll z. B. die Infektionskette (Schmierinfektionen) unterbrochen werden, die ansonsten durch Übertragung von "Hand zu Hand" nicht ausgeschlossen werden kann. Auch die gezielte und abgemessene Wasserdosierung ist im Sinne der Bemühungen, Trinkwasser zu sparen.
Problematisch ist in diesem Zusammenhang jeweils die Stromversorgung. Die Versorgung aus dem Stromnetz hat den Nachteil eines hohen und kostenintensiven Installationsaufwand, da Sicherheitsaspekte eingehalten werden müssen. Eine Batterie ist prinzipiell nicht umweltfreundlich und beinhaltet einen gewissen Serviceaufwand.
Es ist daher verschiedentlich vorgeschlagen worden, einen Generator so in den Wasserauslauf zu integrieren, daß das ablaufende Wasser einen Teil seiner Energie in elektrische Energie umwandelt.
Insbesondere die DE-Patentanmeldung P 44 10 993.8 erwähnt vorteilhafte Methoden der Ladung der elektrischen Energie und der Handhabung der elektromagnetischen Ventile.
Die hier vorgestellte Erfindung beschreibt einen vorteilhaften Generator, der robust, einfach und preiswert herzustellen ist und vom Bauvolumen her so klein aufgebaut werden kann, daß er ohne Probleme in die Wasserinstallation integrierbar ist.
Fig. 1 zeigt das bevorzugte Aufbauschema. Der Generator befindet sich in koaxialer Technik innerhalb eines Rohres (1), dessen Zulauf (8) nach dem Absperrventil angeordnet ist und dessen Ablauf (9) durch eine Öffnung des Rohres gebildet wird. Innerhalb des Rohrstückes ruht eine Achse auf den Lagern (3, 11, 12). Das Lager (3) ist dabei so ausgebildet, daß zentrisch sich eine Lagerbüchse befindet, die rotationssymmetrisch mit Hilfe von Stegen an die Außenwand abgestützt ist. Daher kann das strömende Wasser ohne großen Druckverlust durchströmen.
Anströmseitig sind auf der Achse ein oder mehrere Antriebsturbinensätze (Propeller) (4) angeordnet. Diese Propeller sind so ausgelegt, daß bei geringer Strömungsgeschwindigkeit die Achse in Rotation versetzt wird.
Am entgegengesetzten Ende sitzt die Achse in einer Lagerbüchse (11), wobei die axialen Kräfte von einer zentrisch angeordneten Kugel (12) aufgenommen werden. Davor ist ein kreisrunder Permanentmagnet (Rotor) auf der Achse befestigt.
Außerhalb des Gehäuserohres (1) wird der Permanentmagnet (5) von einem die Feldlinien bündelnden Weicheisenkäfig (6) umfaßt, der das induzierte magnetische Feld gebündelt einer elektrischen Spule (7) zuführt, welche mit elektrischen Anschlüssen (10) angeschlossen wird.
Wird der Rotor durch den Turbinensatz aufgrund strömenden Wassers in Drehung versetzt, wird ein magnetisches Wechselfeld in die Spule geleitet, welches einen elektrischen Strom in die Spule induziert.
Vorteilhaft wird in der Erfindung ausgenutzt, daß der sich durch das Gehäuse (1) nur unwesentlich abgeschwächte magnetische Fluß einen Aufbau erlaubt, bei dem die Achse (2) und die an der Achse angeordneten Aggregate vollständig innerhalb des rohrförmigen Gehäuses (1) angeordnet sind und insofern keine aufwendigen Dichtungen benötigen.
Der geringfügige Verlust an Wirkungsgrad durch den Spalt zwischen rotierendem Magnet und Weicheisenkäfig spielt in der Applikation keine Rolle, weil selbst bei geringem Wirkungsgrad immer noch genug Energie erzeugt wird, um in moderner stromsparender Technik aufgebaute Sensor- Systeme sicher versorgen zu können.
Erfindungsgemäß wird das rohrförmige Gehäuse mit Abmessungen versehen, die einen unmittelbaren Anschluß an die in der Installationstechnik üblichen Rohre gestattet. Daher wird erfindungsgemäß das Anschlußstück ein Gewinde aufweisen, welches als Innengewinde oder als Außengewinde ausgeführt sein kann.

Claims (4)

1. Elektrische Wasserturbine zur Montage in Wasser­ ausläufen aller Art mit dem Zweck, elektrische Energie für den Betrieb von Wasserauslaufsteuerungen oder anderen Elektrokleinverbrauchern zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß in koaxialer Bauform in einem rohrförmigen Gehäuse (1) eine Welle (2) auf mit Wasserdurchläufen versehenen Lagerböcken (3) angeordnet ist, welche einen oder mehrere Flügelräder (4) sowie einen Permanentmagneten (5) trägt, wobei außerhalb des Rohres Polschuhe aus Weicheisen (6) außerhalb des Magneten das induzierte Magnetfeld zu einer Spule (7) führen, wobei das einströmende Wasser in das Rohr vor dem Flügelrad bzw. den Flügelrädern (Turbinensatz) einströmt (8) und dieses nach dem Turbinensatz durch einen Anschlußstutzen (9) verläßt, der in einem festgelegten Winkel zur Achse (2) steht.
2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vor dem Auslauf angeordnete Lagerblock (3) dem Wasser einen geringen Strömungswiderstand bietet indem die zentrisch angeordnete Lagerbuchse durch mindestens drei Stege rotationssymmetrisch sich gegen die Außenwand abstützt.
3 Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Gehäuse aus Kunststoff besteht, wobei der Ansatz für den Einlauf bzw. für den Auslauf ein Innen- oder ein Außengewinde trägt.
4. Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Gehäuse aus einem nicht­ magnetischen Metall besteht.
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