DE4124154A1 - Sanitaerarmatur - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine berührungslos betätig­ bare Sanitärarmatur mit einem an eine Wasserleitung ange­ schlossenen Wasserauslauf, einem in diese eingesetzten Mischventil und einem diesem vorgeschalteten durch einen annährungsempfindlichen Sensor steuerbaren Absperrventil, das mittels eines Steuergerätes in Abhängigkeit von den Steuersignalen des Sensors betätigbar ist, wobei zur Ver­ sorgung des Steuergerätes mit elektrischer Energie ein Energiespeicher sowie eine in die Wasserleitung einge­ setzte Turbine und ein mit dieser trieblich verbundener und an den Energiespeicher angeschlossener Generator vorgesehen sind.

Durch die DE-Cl- 39 05 759 ist eine Sanitärarmatur dieser Art bekannt. Um die Turbine herum ist die Wasserleitung hierbei als Ringkanal ausgebildet, in den die Schaufeln der Turbine hineinragen. Und innerhalb des Ringkanals ist in einem Gehäuse der Generator, die die Schaufeln der Turbine tragenden Welle sowie ein Übersetzungsge­ triebe angeordnet.

Diese ohne Anschluß an ein Stromnetz funktionsfähige Sanitärarmatur hat sich zwar bewährt, da jedoch der Generator mit in die Wasserleitung eingebaut ist, muß die elektrische Energie über Schleifkontakte von diesem abgenommen und aus der Wasserleitung herausgeführt werden. Bei der geringen durch das strömende Wasser umwandelbaren Energiemenge sind die dabei auftretenden Verluste erheblich, auch ist die Abdichtung des Generators oftmals mit Schwierigkeiten verbunden, so daß ein stö­ rungs- und wartungsfreier Betrieb über einen längeren Zeitraum nicht gegeben ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine berührungslos betätigbare Sanitärarmatur der eingangs genannten Gattung in der Weise auszugestalten, daß die von dem Generator abgegebene elektrische Energie problemlos und nahezu verlustfrei dem Energiespeicher zuzuführen ist und daß keine besonderen Abdichtungen des Generators oder sonsti­ ger Bauteile vorzunehmen sind. Vor allem aber soll er­ reicht werden, daß der Generator mit hoher Drehzahl, ohne daß dazu ein mit Verlusten behaftetes Übersetzungs­ getriebe erforderlich ist, arbeiten kann, so daß eine gute Ausnutzung der Strömungsenergie des Wassers und demnach ein hoher Wirkungsgrad gegeben ist. Der dazu erforderliche Fertigungsaufwand soll gering gehalten werden, auch sollen die in die Wasserleitung einzu­ setzenden Teile einfach in ihrer konstruktiven Ausge­ staltung sein und klein bauen, damit ein störungs- und wartungsfreier Betrieb über einen langen Zeitraum gewährleistet ist und die Sanitärarmatur nahezu unbe­ schränkt eingesetzt und auch nachträglich eingebaut werden kann.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Sanitärarmatur der vorgenannten Art dadurch erreicht, daß das Laufrad der Turbine drehbar in der Wasserleitung gelagert und im äußeren Bereich mit mehreren gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Dauermagneten bestückt ist, und daß in die Wasserleitung in Höhe der Dauermagnete zwei oder mehrere in dessen Achsrichtung ausgerichtete Magnetspulen eingesetzt sind, die an den Energiespei­ cher angeschlossen sind.

Zweckmäßig ist es hierbei aus ökologischen Gründen und um Bauraum einzusparen, den Energiespeicher durch einen Transistor zu bilden.

Angebracht ist es des weiteren, die Wasserleitung mit einer ersten und einer zweiten durchströmbaren Zwischen­ wand zu versehen, zwischen denen das Laufrad der Turbine angeordnet ist und dieses Mittels Zentrierspitzen und Zentrierbohrungen drehbar in den Zwischenwänden abzustützen.

Um auf einfache Weise eine hohe Turbinendrehzahl zu ermöglichen, sollten die dem Laufrad der Turbine vor­ geschaltete erste Zwischenwand mit einer oder mehreren in deren äußeren Bereich in diese eingearbeiteten und vorzugsweise in Strömungsrichtung geneigt verlaufend angeordneten Düsenöffnungen und das Laufrad mit auf dem Durchmesserbereich der Düsenöffnungen der ersten Zwischenwand angeordneten vorzugsweise achssenkrecht zu diesen geneigt verlaufenden Leitschaufeln versehen sein, wobei die Anzahl der Leitschaufeln des Laufrades der Anzahl der in die erste Zwischenwand eingearbeiteten Düsenöffnungen entsprechen sollte.

Angezeigt ist es auch, das Laufrad der Turbine mit einem axial abstehenden Ansatzstück auszustatten, das in eine Freisparung der Wasserleitung eingreift und in dem die Dauermagnete des vorzugsweise als Synchrongenerator ausgebildeten Generators eingesetzt sind.

Nach einer andersartigen Ausgestaltung kann das Laufrad der Turbine mit radial innerhalb der Dauermagnete ange­ ordneten von dem strömenden Medium beaufschlagbaren Leitschaufeln versehen sein.

Zur Reduzierung der Strömungswiderstände können die beiden Zwischenwände auf den Außenseiten und/oder das Laufrad der Turbine auf der der ersten Zwischenwand abgekehrten Seite kegelförmig gestaltete strömungsgün­ stig geformte Ansätze aufweisen.

Die beiden Zwischenwände und das zwischen diesen einge­ setzte Laufrad der Turbine können in einer kegelig in die Wasserleitung eingeformten Erweiterung angeordnet werden.

Wird eine Sanitärarmatur gemäß der Erfindung ausgebildet, so ist nicht nur eine kompakte Baueinheit gegeben, die nahezu überall und auch nachträglich einsetzbar ist und die einen störungsfreien Betrieb ohne Anschluß an ein Stromnetz ermöglicht, sondern die elektrische Energie kann auch problemlos und ohne größere Verluste von dem Generator zu dem Energiespeicher übergeführt werden. Schleifkontakte sind dazu sind erforderlich, auch sind keine elektrischen Kabel in der Wasserleitung anzuord­ nen, die in diese eingesetzte Spulen sind vielmehr orts­ fest und problemlos mit dem Energiespeicher elektrisch zu verbinden. Und da den Schaufeln des Turbinenlaufrades bei Entnahme von Wasser dieses aus Düsenöffnungen und somit mit hoher Geschwindigkeit zuströmt, sind auch hohe Drehzahlen erzielbar. Zum Betrieb der Sanitär­ armatur steht demnach stets eine ausreichende Energie­ menge zur Verfügung. Trotz des geringen Bauaufwandes sind somit ein hoher Ausnutzungsgrad der in dem Wasser enthaltenen Energie gegeben und ein störungs- und war­ tungsfreier Betrieb über einen langen Zeitraum gewähr­ leistet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der gemäß der Erfindung ausgebildeten berührungslos betätigbaren Sanitärarmatur dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Hierbei zeigt

Fig. 1 die Sanitärarmatur in schematischer Darstellung,

Fig. 2 die mit der Turbine und dem Generator ver­ sehene Wasserleitung in einem Längsschnitt,

Fig. 3-5 Schnitte nach den Linien III-III, IV-IV und V-V der Fig. 2 und

Fig. 6 eine andersartige Ausgestaltung der Turbine und des Generators in einer Darstellung nach Fig. 2.

Die in Fig. 1 dargestellte Sanitärarmatur 1 weist ein Mischventil 6 sowie ein diesem nachgeschaltetes Absperr­ ventil 8 auf, das mittels eines Sensors 10 steuerbar ist. Das aus einer Kaltwasserleitung 2 und einer Warmwasser­ leitung 3 über Leitungen 4 und 5 dem Mischventil 6 zugeführte Wasser wird in diesem entsprechend der ein­ gestellten Wasserverteilung gemischt und kann aus einem Wasserauslauf 9, dem das gemischte Wasser über eine Wasserleitung 7 zugeführt wird, ausströmen, sobald das Absperrventil 8 in Abhängigkeit von einem von dem Sensor 10 abgegebenen Impuls geöffnet wird.

Zur Erregung des mit einer Ankerwicklung ausgestatte­ ten Absperrventils 8 in Abhängigkeit von den Impulsen des Sensors 10 dient ein Steuergerät 11, das über eine Signalleitung 12 mit dem Sensor 10 und eine weitere Leitung 13 mit dem Absperrventil 8 verbunden ist. Außer­ dem ist an das Steuergerät 11 zu dessen Versorgung mit elektrischer Energie sowie zur Versorgung der Anker­ wicklung des Absperrventils 8 über eine Leitung 15 ein als aufladbarer Akkumulator oder als Transitor ausgebilde­ ter Energiespeicher 14 angeschlossen.

Mittels des Steuergerätes 11 wird somit die Wasserzufuhr zu dem Wasserauslauf 9 gesteuert und diesem wird ent­ sprechend der Einstellung des Mischventils 6 aus kaltem und warmem Wasser gemischtes Wasser zugeführt.

Um den Energiespeicher 14 unabhängig von einem Strom­ netz aufladen zu können, ist diesem ein Generator 31 zugeordnet, der über eine Stromleitung 34 an den Energie­ speicher 14 angeschlossen ist. Der Generator 31 steht mit einer Turbine 21 in Triebverbindung, die durch das in der Wasserleitung 7 strömende Wasser angetrieben wird.

Die Turbine 21 sowie der Generator 31 sind, wie dies insbesondere der Fig. 2 zu entnehmen ist, in einem als Stutzen ausgebildeten Rohrstück 16 eingebaut, das dazu eine kegelige Erweiterung 18 aufweist und mittels Gewinden 17 leicht in eine Leitung einzusetzen ist. Zur drehbaren Lagerung des Laufrades 22 der Turbine 21 ist das Rohrstück 16 mit einer ersten Zwischenwand 23 und einer zweiten Zwischenwand 24 ausgestattet, zwischen denen das Laufrad 22 zwischen Spitzen gelagert ist. Dazu ist in das Laufrad 22 ein Einsatzstück 41 ein­ gesetzt, das auf der einen Seite mit einer Zentrier­ spitze 42 und auf der anderen Seite mit einer Zentrier­ bohrung 43 versehen ist, in die eine an der ersten Zwi­ schenwand 23 angebrachte Zentrierspitze 44 eingreift. Und die Zentrierspitze 42 des Ansatzes 41 greift in eine Zentrierbohrung 46 eines in die zweite mit Strö­ mungskanälen 24′′ versehene und somit gut durchströmbare Zwischenwand 24 eingesetzten Einsatzstückes 45 ein.

In die erste Zwischenwand 23 sind des weiteren im äu­ ßeren Durchmesserbereich mehrere Düsenöffnungen 25 ein­ gearbeitet, und das Laufrad 22 der Turbine 21 ist mit diesen zugeordneten Leitschaufeln 26 bestückt, die so­ mit bei einer Wasserentnahme von dem mit hoher Geschwin­ digkeit aus den Düsenöffnungen 25 austretenden Wasser beaufschlagt werden, so daß das Laufrad 22 der Turbine 21 mit hoher Drehzahl umläuft. In einem axial abstehenden in eine Freisparung 20 des Rohrstückes 16 eingreifenden Ansatz 27 des Laufrades 22 sind ferner in axialgerichte­ ten Nuten 28 Dauermagnete 32 eingesetzt, die mit in dem Rohrstück 16 angeordnete Spulen 33, die über die Strom­ leitung 24 mit dem Energiespeicher 14 verbunden sind, zusammenwirken, so daß bei Rotation des Laufrades 22 der Turbine 21 in den Spulen 33 eine elektrische Lei­ stung induziert wird. Die dem in der Wasserleitung 7 strömenden Wasser entnommene Energie wird somit ohne nennenswerte Verluste dem Energiespeicher 14 zugeführt.

Die erste Zwischenwand 23 ist auf der angeströmten Seite mit einem strömungsgünstig geformten Ansatz 29 versehen, durch den somit ein Ringkanal 19 gebildet ist, über den das Wasser den Düsenöffnungen 25 zuge­ leitet wird. Und da auch das Laufrad 22 der Turbine 21 einen in Richtung der zweiten Zwischenwand 23 ab­ stehenden Ansatz 30 aufweist, ist gewährleistet, daß die Strömungsverluste im Bereich der Turbine 21 und des Generators 31 gering gehalten werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist die Turbine 21′ radial innerhalb des Generators 31′ angeordnet. Dazu ist das mit Leitschaufeln 26′ bestückte Laufrad 22′ der Turbine 21′ zwischen zwei an den Zwischenwän­ den 23′ und 24′ angebrachten Zentrierspitzen 42′ und 44′ drehbar gehalten und trägt auf dem äußeren Umfang die Dauermagnete 32′ des Generators 31′, die bei Ro­ tation des Laufrades 22′ mit den in die Wasserleitung 7 eingesetzte Magnetspulen 33′ zusammenwirken, so daß in diesen wiederum elektrische Leistung induziert wird, die über die Stromleitung 34 dem Energiespeicher 14 zuführbar ist.

Claims (11)

1. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur (1) mit einem an eine Wasserleitung (7) angeschlossenen Wasserauslauf (9), einem in diese eingesetzten Mischventil (6) und einem diesem vorgeschalteten durch einen annäherungs­ empfindlichen Sensor (10) steuerbaren Absperrventil (8), das mittels eines Steuergerätes (11) in Abhängig­ keit von den Steuersignalen des Sensors (10) betätigbar ist, wobei zur Versorgung des Steuergerätes (11) mit elektrischer Energie ein Energiespeicher (14) sowie eine in die Wasserleitung (7) eingesetzte Turbine (21) und ein mit dieser trieblich verbundener und an den Energiespeicher (14) angeschlossener Generator (31) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (22) der Turbine (21) drehbar in der Wasserleitung (7, Stutzen 16) gelagert und im äußeren Bereich mit mehreren über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Dauermagneten (32) bestückt ist, und daß in die Wasserleitung (7, Stutzen 16) in Höhe der Dauermagnete (32) zwei oder mehrere in dessen Achs­ richtung ausgerichtete Magnetspulen (33) eingesetzt sind, die an den Energiespeicher (14) angeschlossen sind.

2. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (14) durch einen Transistor gebildet ist.

3. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserleitung (7, Stutzen 16) mit einer ersten und einer zweiten durchströmbare Zwischenwand (23, 24) versehen ist, zwischen denen das Laufrad (22) der Turbine (21) angeordnet ist.

4. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (22) der Turbine (21) mittels an diesem und/oder den Zwischenwänden (23, 24) vorge­ sehene Zentrierspitzen (42, 44) und Zentrierbohrun­ gen (43, 46) drehbar in den Zwischenwänden (23, 24) abgestützt ist.

5. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Laufrad (22) der Turbine (21) vorgeschaltete erste Zwischenwand (23) mit einer oder mehreren in deren äußeren Bereich in diese eingearbeiteten und vorzugsweise in Strömungsrichtung geneigt verlaufend angeordneten Düsenöffnungen (25) versehen ist.

6. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (22) der Turbine (21) mit auf dem Durchmesserbereich der Düsenöffnungen (25) der ersten Zwischenwand (23) angeordneten vorzugsweise achs­ senkrecht zu diesen geneigt verlaufenden Leitschaufeln (26) versehen ist.

7. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Leitschaufeln (26) des Laufrades (22) der Turbine (21) der Anzahl der in die erste Zwischenwand (23) eingearbeiteten Düsenöffnungen (25) entspricht.

8. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (22) der Turbine (21) mit einem axial abstehenden Ansatzstück (27) versehen ist, das in eine Freisparung (20) der Wasserleitung (7, Stutzen 16) eingreift und in dem die Dauermagnete (32) des vor­ zugsweise als Synchrongenerator ausgebildeten Gene­ rators (31) eingesetzt sind.

8. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (22′) der Turbine (21′) mit radial innerhalb der Dauermagnete (32′) des Generators (31′) angeordneten von dem strömenden Medium beaufschlagbaren Leitschaufeln (26′) versehen ist.

10. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zwischenwände (22, 23) auf den Außen­ seiten und/oder das Laufrad (22) der Turbine (21) auf der der ersten Zwischenwand (23) abgekehrten Seite mit kegelförmig gestalteten strömungsgünstig geformten Ansätzen (29, 30) versehen sind.

11. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zwischenwände (23, 24) und das zwischen diesen eingesetzte Laufrad (22) der Turbine (21) in einer kegelig in die Wasserleitung (7, Stutzen 16) eingeformten Erweiterung (18) angeordnet sind.