DE29709863U1

DE29709863U1 - Anordnung zur Energieerzeugung aus Abwasser

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Publication number: DE29709863U1
Application number: DE29709863U
Authority: DE
Original assignee: SPERL HELMUT
Current assignee: SPERL HELMUT
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2007-06-07

Description

Speri, Helmut, Entrup 102, 48341 Altenberge "Anordnung zur Energieerzeugung aus Abwasser"

Die Neuerung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des

Anspruchs 1.

Derartige Anordnungen sind vorteilhaft, da sie die Erzeugung elektrischer Energie dort ermöglichen, wo diese benötigt wird, nämlich unmittelbar in Wohnsiedlungen. Zudem ermöglichen sie

die Ausnutzung der Energie, die dem Wasser zunächst zugeführt wurde, um das Wasser unter entsprechendem Wasserdruck in die erforderliche Höhe innerhalb von Gebäuden zu bringen.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung dahingehend zu verbessern, daß diese eine möglichst optimale Ausnutzung der im Abwasser enthaltenen Energie ermöglicht.

Diese der Neuerung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, das in der Abwasserkanalisation geführte Schmutz- oder Regenwasser auf ein Wasserrad zu führen und möglichst lange auf diesem Wasserrad zu halten, um auf diese Weise eine möglichst optimale Energieausnutzung zu gewährleisten. Hierzu ist das Wasserrad zumindest teilweise ummantelt, so daß das Wasser von seinem Eintritt oben in das Wasserrad bis zu dem Ort, wo es die

Schaufeln des Wasserrades verläßt, im Wasserrad gehalten wird und das Wasserrad nicht vorzeitig verlassen kann.

In Abhängigkeit von der Schaufelgeometrie kann es dabei vorteilhaft sein, das Wasser nicht vollständig bis zum unteren Fuß

punkt des Wasserrades in den Schaufeln zu halten, da das

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Wasser ansonsten nicht früh genug die Schaufeln verlassen kann und teilweise vom Wasserrad wieder aufwärts gefördert wird und auf diese Weise Energie verbraucht. Eine möglichst weitgehende Ummantelung ist jedoch gewünscht, um einen möglichst langfristigen Verbleib des Wassers auf der abwärts

führenden Seite des Wasserrades in den Schaufeln zu gewährleisten.

Um Reibung und damit verbundene Energiegewinnungsverluste zu vermeiden, ist vorteilhaft zwischen dem das Wasserrad umgebenden Mantel und dem Wasserrad ein Spalt vorgesehen. Neuerungsgemäß kann die Spaltgröße eingestellt werden. Auf diese Weise kann in Anpassung an die Geschwindigkeit oder die Menge des auf das Wasserrad gelangenden Wassers eine möglichst gleichmäßige Drehzahl des Wasserrades beibehalten

werden. Die Verwendung eines Getriebes, welches Verluste hinsichtlich der Energiegewinnung darstellt, kann üblicherweise überflüssig sein und dennoch kann der nachgeschaltete Generator in seinem optimalen Wirkungsbereich betrieben werden. 20

Vorteilhaft kann der Spalt in Förderrichtung des Wassers größer werden, um eine Bremswirkung zwischen Wasserrad und Mantel zuverlässig auszuschließen.

Vorteilhaft kann eine automatische Steuerung des Spaltmaßes

vorgesehen sein. Auf diese Weise kann die Anordnung wartungsfrei betrieben werden und dennoch ist jederzeit die optimale Energieausbeute sichergestellt durch eine optimale Ausnutzung der verfügbaren Wassermenge einerseits und die Einhaltung eines optimalen Drehzahlbereichs des Generators ande

rerseits.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Dabei zeigt 35

Fig. 1 eine Seitenansicht auf eine neuerungsgemäße

Anordnung und in
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung von Fig. 1.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Abwasserkanal angedeutet, der Schmutz- bzw. Regenwasser führt. Bei jedem fließenden Abwasser bestehender Kanalisationen kann eine Energiegewinnung erfolgen, wobei in gebirgigen Regionen das vorhandene Gefalle der Kanalisation an nahezu jeder beliebigen Stelle ausgenutzt werden kann, im Flachland hingegen - wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel - die bestehenden Abstürze zur Anordnung ei

ner Energiegewinnungsanlage Verwendung finden können.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispie! ist im Bereich eines derartigen Absturzes ein Wasserrad 2 um eine Welle 3 drehbar angeordnet, wobei sich das Wasserrad im Uhrzeigersinn dreht

und daher rechts von der Welle 3 den wasserführenden Bereich aufweist, während der jeweils links von der Welle 3 befindliche Bereich von Wasser frei ist. Der Abwasserkanal 1 führt das Abwasser links von dem Wasserrad 2 auf einem höheren Niveau dem Wasserrad 2 zu und ist rechts von dem Wasserrad 2, in

Fließrichtung hinter dem Absturz, auf einem niedrigeren Niveau weitergeführt.

Das Wasserrad 2 weist eine Vielzahl von Schaufeln 4 auf. Um eine möglichst lange Verweildauer des Wassers in den einzelnen Schaufeln 4 und damit eine möglichst gute Ausnutzung der im Wasser enthaltenen Energie zu gewährleisten, sind die Schaufeln 4 des Wasserrades seitlich abgeschlossen, und da die Schaufeln 4 auf einer Trommel 5 montiert sind, sind die durch die Schaufeln 4 gebildeten Kammern jeweils lediglich radial nach außen offen. Um hier einen vorzeitigen Austritt des Wassers zu vermeiden, ist das Wasserrad 2 über einen Großteil seiner wasserführenden Hälfte von einem Mantel 6 umschlossen, der das Wasser möglichst lange in den Kammern zwischen den Schaufeln 4 hält.

Da zwischen dem oberen Scheitelpunkt und dem unteren Fußpunkt des Wasserrades 2 eine zunehmend größere Wassermenge aus den Kammern zwischen den Schaufeln 4 austritt, nimmt das Spaltmaß zwischen Wasserrad 2 und Mantel 6 von oben nach unten zu, um eine Bremswirkung zu vermeiden und

eine optimale Drehfreudigkeit des Wasserrades 2 zu erzielen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Mantel 6 als Ausschnitt eines massiven Mantelblockes 7 dargestellt. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann vorteilhaft das Wasserrad 2

mit seiner Welle 3 beweglich gelagert sein, wobei hydraulische oder elektrische Stellelemente vorgesehen sein können, die das Wasserrad 2 gegenüber dem Mantel 6 vorzugsweise horizontal und ggf. vertikal versteilen können, um auf diese Weise das Spaitmaß zwischen Wasserrad 2 und Mantel 6 an die jeweils

anfallende Wassermenge anzupassen und so die Drehgeschwindigkeit des Wasserrades 2 innerhalb vorgegebener Grenzen zu halten. Durch eine derartige Steuerung kann unter Verzicht auf ein Getriebe der nachgeschaltete Generator, der beispielsweise mit der Welle 3 verbundne ist, in einem vorgege

benen Drehzahlbereich betrieben werden, welcher eine optimale Energieausbeute ermöglicht.

Durch einen Führungsbogen 8 wird überschießendes Wasser vermieden und die gesamte aus dem Abwasserkanal anfallende Wassermenge auf das Wasserrad 2 gelenkt. Der gebogene Verlauf dieses Führungsbogens 8 stellt eine verlustarme Umlenkung des Wassers sicher, so daß die Strömungsenergie des Wassers möglichst vollständig auf das Wasserrad 2 übertragen wird.

Abweichend von dem dargesteilten Ausführungsbeispiel kann der Mantel 6 als relativ ieichtgewichtiges Blech ausgestaltet sein, welches mit geringem Energieeinsatz eine Verstellung zuläßt, so daß der Spaltabstand zwischen Wasserrad 2 und Man-

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tel 6 durch eine Beweglichkeit dieses blechartigen Mantels eingestellt werden kann.

Vorteilhaft kann die Einstellung des Spaltabstandes vollautomatisch erfolgen. Zu diesem Zweck kann ein Füllstandssensor

oberhalb des Wasserrades 2 im Bereich des Abwasserkanales

1 vorgesehen sein. Sollte sich durch einen zu geringen Spaltabstand ein Rückstau innerhalb des Abwasserkanales 1 ergeben und demzufolge der Wasserstand ansteigen, so kann der Spaltabstand vergrößert werden. Sollte umgekehrt ein ver

gleichsweise geringes Wasserangebot beispielsweise während der Nachtstunden dazu führen, daß die Energie des Wassers nicht optimal ausgenutzt wird und zuviel Wasser das Wasserrad

2 vorzeitig verläßt, so kann das Spaltmaß zwischen Wasserrad 2 und Mantel 6 automatisch verringert werden, um eine intensivere Energieausnutzung aus dem Wasser zu ermöglichen und damit das Wasserrad 2 in dem gewünschten Drehgeschwindigkeitsbereich zu halten, der für den Betrieb des Generators optimal ist.

Der Mantel 6 liegt dem Wasserrad 2 nicht notwendigerweise über dessen gesamte Breite gleichmäßig an. Vielmehr kann der Mantel 6 in seiner Mitte eine um das Wasserrad 2 umlaufende Rinne aufweisen, die insbesondere zum unteren Fußpunkt des Wasserrades 2 hin den vorzeitigen Austritt von Wasser ermög

licht, so daß am unteren Fußpunkt des Wasserrades 2 sichergestellt ist, daß das Wasser aus den durch die Schaufeln 4 gebildeten Kammern entfernt ist und nicht unter Einsatz von Energie im Wasserrad 2 wieder aufwärts gefördert wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiei ist unterhalb des Wasserrades 2 im Mantelblock 7 durch eine gestrichelte Linie angedeutet, daß hier eine Ausnehmung im Mantelbiock 7 vorgesehen ist, die den Einsatz eines Rohrstutzens ermöglicht, um dort den Abwasserkanal 1 weiterzuführen, nachdem im Bereich

des Absturzes dem Wasser mit Hilfe des Wasserrades 2 und des nachgeschalteten Generators Energie entnommen wurde.

Claims

1. Anordnung zur Erzeugung elektrischer Energie aus Abwasser, mit einem in der Abwasserkanalisation angeordneten Wasserrad und mit einem durch das Wasserrad angetriebenen Generator, gekennzeichnet durch einen das Wasserrad (2) wenigstens um 110° seines Umfangs umschließenden Mantel (6), der zwischen dem

oberen Scheitelpunkt des Wasserrades (2) und seinem unteren Fußpunkt auf der in Strömungsrichtung hinteren, wasserführenden Seite des Wasserrades (2) angeordnet ist und dem Wasserrad (2) nahe benachbart verläuft, wobei das Wasserrad (2) und/oder der Mantel (6) eine Veränderung der Spaltgröße zwi

schen Wasserrad (2) und Mantel (6) ermöglichend verstellbar

gelagert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt in Drehrichtung des Wasserrades (2) einen im Vergleich zu seinem Anfangsquerschnitt größeren Endquerschnitt aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Füllstandssensor in der Kanalisation vor dem Wasserrad (2) und durch angetriebene Verstellmittel für das Wasserrad (2) und/oder den Mantel (6) und durch eine Steuerung, die füllstandsabhängig

die Verstellmittel beaufschlagt zur Einstellung eines optimalen
Spaltmaßes.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen im Übergangsbereich vom Abwasserkanal

(1) zum Wasserrad (2) angeordneten Führungsbogen, der den
außen um das Wasserrad (2) herum vorgesehenen Freiraum zum Mantel (6) hin verringert.