DE9290093U1 - Sanitärarmatur - Google Patents

Sanitärarmatur

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Description

WO 93/02258 PCT/DE92/00587
Sanitärarmatur
Die Erfindung bezieht sich auf eine berührungslos betätigbare Sanitärarmatur mit einem an eine Wasserleitung angeschlossenen Wasserauslauf, einem in diese eingesetzten Mischventil und einem diesem vorgeschaltetenu durch einen annäherungsempfindlichen Sensor steuerbaren Absperrventil, das mittels eines Steuergerätes in Abhängigkeit von den Steuersignalen des Sensors betätigbar ist, wobei zur Versorgung des Steuergerätes mit elektrischer Energie eine in die Wasserleitung eingesetzte Turbine und, ein dieser zugeordneter, vorzugsweise an einen Energiespeicher angeschlossener Generator vorgesehen sind.
Durch die DE-C1: 3905759 ist eine Sanitärarmatur,dieser Art bekannt. Im Bereich der Turbine ist die Wasserleitung 20. hierbei als Ringkanal ausgebildet, in den die,Schaufeln
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der Turbine hineinragen. Und innerhalb des Ringkanals ist in einem gesonderten Gehäuse der Generator, die die Schaufeln der Turbine tragende^ Welle sowie ein Übersetzungsgetriebe 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 störungs- 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 unmittelbar dem Steuergerät oder dem Energiespeicher zuzuführen ist und daß keine besonderen Abdichtungen des Generators oder sonstiger Bauteile vorzunehmen sind. Vor allem aber soll erreicht werden, daß der Generator mit hoher Drehzahl, ohne daß dazu ein mit Verlusten behaftetes Übersetzungsgetriebe 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 " einzusetzenden ■ Teile einfach in ihrer konstruktiven
"Ausgestaltung sein und klein bauen, damit'ein störungs- und wartungsfreier Betrieb über einen langen Zeitraum
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gewährleistet ist und die Sanitärarmatur nahezu unbeschränkt 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 unmittelbar in dem Wasserführungskanal der Wasserleitung um eine sich in Strömungsrichtung erstrekkende Achse rotierend antreibbar gelagert und im äußeren Bereich mit mehreren über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Dauermagneten bestückt ist, und daß in die Wandung der Wasserleitung oder auf dieser in Höhe der Dauermagnete zwei oder mehrere in dessen Achsrichtung ausgerichtete Magnetspulen eingesetzt sind, die im Zusammenwirken" mit den in dem Laufrad der Turbine angeordneten Dauermagneten den Generator bilden.
Angebracht ist es hierbei, die Wasserleitung mit einer ersten und einer zweiten durchströmbaren,Zwischenwand 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 vorgeschaltete 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 sbllte.
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-A-
Angezeigt ist es auch, das Laufrad der Turbine mit einem axial abstehenden Ansatz auszustatten, der 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 angeordneten /Von dem strömenden Medium beaufschlagbaren Leitschaufeln versehen sein.
\Q 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 strömungsgünstig geformte Ansatzstücke aufweisen.
Die beiden Zwischenwände und das zwischen diesen eingesetzte" Laufrad der"Turbine können zweckmaßigerweise in einer kegelig in die Wasserleitung eirigeformten Erweiterung angeordnet werden.
Aus ökologischen Gründen und um Bauraum einzusparen kann der Energiespeicher durch einen Kondensator gebildet sein.
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 der" Steuereinheit bzw. dem Energiespeicher übergeführt werden*.' Schleifkontakte sind dazu nicht erforderlich, auch sind keine elektrischen Kabel in der Wasserleitung anzuordnen," die in diese' eingesetzte Spulen sind vielmehr ortsfest und problemlos mit der*Steuereinheit bzw. dem Energiespeicher elektrisch zu verbinden. Und da den Schaufeln des
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Turbinenlaufrades bei Entnahme von Wasser dieses aus Düsenöffnungen und somit mit hoher Geschwindigkeit zuströmt, sind;,auch hohe Drehzahlen erzielbar. Zum Betrieb der Sanitärarmatur steht demnach stets eine ausreichende-Energiemenge zur Verfügung. Trotz des geringen Bauaufwandes sind somit ein hoher Ausnutzungsgrad der "in dem Wasser enthaltenen Energie gegeben und ein störungs- und wartungsfreier. Betrieb über einen langen Zeitraum gewährleistet, ohne daß Batterien auszuwechseln und zu entsorgen sind. : '.-·■·■
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der gemäß ■ der Erfindung- ausgebildeten berührungslos betätigbaren Sanitärarmatur dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Hierbei zeigt':
Figur 1 ,die:Sanitärarmatur in·schematischer:Darstellung,
Figur 2 die mit der Turbine und dem Generator versehene Wasserleitung''in einem Längsschnitt,
Figuren ' ' - ■' ■
3 bis 5 Schnitte nach den Linien III-III, IV-IV und V-V der Figur 2 und -:■
Figur 6 eine andersartige Ausgestaltung der Turbine und des Generators in einer Darstellung nach Figur- 2-.
Die in Figur 1 dargestellte'Sanitärarmatur 1 weist ein Mischventil 6"sowie ein diesem" nachgeschaltetes Absperrventil 8 auf, das mittels eines Sensors 10 steuerbar ist. Das aus einer Kaltwasserleitung 2 und einer Warmwasserleitung 3 über Zweigleitungen 4 und 5 dem Mischventil 6
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zugeführte Wasser wird in diesem entsprechend der eingestellten 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 ausgestatteten 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 Signalleitung . 13 mit dem Absperrventil 8 verbunden ist. Außerdem ist an das Steuergerät 11 zu dessen Versorgung mit elektrischer Energie sowie zur Versorgung der Ankerwicklung des Absperrventils 8 über eine Leitung 15 ein als aufladbarer Akkumulator oder als Kondensator ausgebildeter Energiespeicher 14 angeschlossen. Ein Betrieb ohne den Energiespeicher 14 ist aber auch möglich.
Mittels des Steuergerätes 11 wird somit die Wasserzufuhr zu dem Wasserauslauf 9 gesteuert und diesem wird entsprechend der Einstellung des Mischventils 6 aus kaltem und warmem■Wasser gemischtes Wasser, sobald durch den Sensor 10 das Steuergerät 11 aktiviert wird, zugeführt.
Um den Energiespeicher 14 unabhängig von einem Stromnetz aufladen zu können, ist diesem ein Generator 31 zugeordnet, der über eine Stromleitung 34 an den Energiespeicher 14 angeschlossen ist. Der Generator 31 steht mit einer Turbine 21 in Triebverbindung, die um eine sich in Strömungsrichtung erstreckende Achse A durch das in der,. Wasserleitung 7 strömende Wasser rotierend antreibbar ist.
Die Turbine 21 sowie der Generator 31 sind, wie dies insbesondere der Figur 2 zu entnehmen ist, in einem als Stutzen ausgebildeten Rohrstück 16 eingebaut, das dazu eine kegelige Erweiterung 18 aufweist und mittels
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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 eingesetzt, das auf der einen Seite mit einer Zentrierspitze 42 und auf der anderen Seite mit einer Zentrierbohrung. 43 versehen ist, in die eine an der ersten Zwischenwand 23 angebrachte Zentrierspitze 44 eingreift. Und die Zentrierspitze 42 des Einsatzstückes 41 greift in eine Zentrierbohrung 46 eines in die zweite mit Strömungskanälen 24'' versehene und somit gut durchströmbare Zwischenwand 24, eingesetzten Einsatzes 45 ein.
In die erste Zwischenwand 23 sind des weiteren im äusseren Durchmesserbereich mehrere Düsenöffnungen 25 eingearbeitet, und das Laufrad 22 der Turbine 21 ist mit diesen zugeordneten Leitschaufeln 26 bestückt, die somit bei einer Wasserentnahme von dem mit hoher Geschwindigkeit 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 axial gerichteten Nuten 28 Dauermagnete 32 eingesetzt, die mit in der Wandung 16' des Rohrstückes 16 angeordnete Magnetspulen 33, die über die Stromleitung 34 mit dem Energiespeicher 14 verbunden sind, zusammenwirken, so daß bei Rotation des Laufrades 22 der Turbine 21 in den Magnetspulen 33 eine elektrische Leistung induziert wird. Die dem in der Wasserleitung 7 strömenden Wasser entnommene Energie wird somit ohne nennenswerte Verluste dem Energiespeicher 14 zugeführt.
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.Die erste Zwischenwand 23 ist auf der angeströmten . Seite mit einem strömungsgünstig geformten Ansatzstück 29 versehen, durch den somit ein Ringkanal 19 gebildet . ist, über den das Wasser den, Düsenöffnungen 25 zugeleitet wird. Und da auch das: Laufrad 22 der Turbine 21 ein in Richtung der zweiten Zwischenwand 23 abstehen-. des Ansatzstück 30 aufweist, ist gewährleistet, daß die Strömungsverluste· im Bereich dei\ Turbine 21 und des Generators 31 gering gehalten werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist die Turbine 21' radial innerhalb des Generators 31'· angeordnet. Dazu ist das mit Leitschauf-eln 26.!· bestückte Laufrad 22' der Turbine 21' zwischen zwei an den Zwischenwänden 23',. und 24·'. angebrachten .-Zentrierspitzen 42' und 44' drehbar gehalten und trägt.auf dem äußeren Umfang . die Dauermagnete 32' des Generators 31', die bei Rotation.des Laufrades 22' mit den in die Wandung 16' des Rohrstückes 16 eingesetzte Magnetspulen 33' zusammenwirken, so daß in diesen wiederum elektrische Leistung induziert wird, die über die Stromleitung 34 dem Energiespeicher 14 oder unmittelbar dem Steuergerät 11 zuführbar ist.

Claims (11)

WO 93/02258 PCT/DE92/00587 &eegr; s &rgr; r ü c h e ,:
1. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur (1) mit-eineman eine Wasserleitung (7) angeschlossenen Wasserauslauf (9), einem in diese eingesetzten Mischventil (6)„und einem diesem vorgeschalteten, durch einen annäherungsempfindlichen Sensor (10) steuerbaren Absperrventil (8), das mittels eines Steuergerätes (11) in Abhängigkeit von den Steuersignalen des Sensors (10) betätigbar ist, wobei zur Versorgung des Steuergerätes (11) mit elektrischer Energie eine in die Wasserleitung (7) eingesetzte Turbine (21) und ein dieser zugeordneter, vorzugsweise an einen Energiespeicher (14) angeschlossener Generator (31) vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
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_ 10 -
daß das Laufrad (22) der Turbine (21) drehbar in dem Wasserführungskanal (Ringkanal 19) der Wasserleitung (7) bzw. eines Rohrstückes (16) um eine sich in Strömungsrichtung erstreckende Achse (A) rotierend antreibbar gelagert und im äußeren Bereich mit mehreren über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Dauermagneten (32) bestückt ist, und daß in die Wandung (16') der Wasserleitung (7) bzw. des Rohrstückes (16) oder auf diesen in Höhe der Dauermagnete (32) zwei oder mehrere in dessen Achsrichtung ausgerichtete Magnetspulen (33) eingesetzt sind, die im Zusammenwirken mit den in dem Laufrad (22) der Turbine (21) angeordneten Dauermagneten (32) den Generator (31) bilden.
2. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur nach '■ ; nach Anspruch 1,
d a' d &ugr; r c h' * g e; k e &eegr; &eegr;" &zgr; e i c h &eegr; e t ,
daß die Wasserleitung (7, Rohrstück 16) mit einer ersten und einer zweiten durchströmbaren Zwischenwand (23, 24) versehen ist, zwischen denen das Laufrad (22) der Turbine (21) angeordnet ist.
3. Berührungslos " betätigbare Sanitärarmatur nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Laufrad (22) der Turbine (21) mittels an diesem und/oder den Zwischenwänden (23, 24) vorgesehene Zentrierspitzen (42, 44) und Zentrierbohrungen (43), 46) drehbar in den Zwischenwänden (23, 24) abgestützt ist.
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-H-
4. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur nach einem od«=r mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
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.
5. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
d a d &ugr; rc h g e k:en nz eich &eegr; e t,
daß das Laufrad (22) der Turbine (21)'· mit auf dem Durchmesserbereich der Düsenöffnungen (25) der ersten Zwischenwand (23) angeordneten vorzugsweise achssenkrecht zu diesen geneigt"verlaufenden Leitschaufeln (26) versehen ; ist. · * ;
6. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur nach Anspruch 4 oder 5, * *'
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·. .··"..- r -:-: ■ - :: - . - ■ - - ■■
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7. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur" nach'*- einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Laufrad (22) der Turbine; (21) mit einem axial abstehenden Ansatz (27) versehen ist,: der in eine Freisparung (20) der Wasserleitung (7,; Rohrstück 16) eingreift und in dem die· Dauermagnete (32) des vorzugsweise als Synchrongenerator ausgebildeten Generators (31) eingesetzt sind.,
8. Berührungslos betätigbare -Sanitärarmatur nach einem oder mehreren- der-Ansprüche I-bis.7,
d a du r c h- g e k e &eegr; &eegr; &zgr;" e il; c h &eegr; e t: ,
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.
9. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur nach, einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Zwischenwände .(23,;. 24)- auf: den Außenseiten und/oder das: Laufrad: (22) der Turbine (21) auf der der ersten Zwischenwand (23),. abgekehrten Seite mit kegelförmig gestalteten strömungsgünstig geformten Ansatzstücken (29, 30) versehen sind.
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10. Berührungslos betätigbare Sanitararmatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
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, Rohrstück 16) eingeformten Erweiterung (18) angeordnet sind.
11. Berührungslos betätigbare Sanitärarmatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Energiespeicher (14) durch einen Kondensator gebildet ist.
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