DE20105185U1

DE20105185U1 - Mikrohydraulischer Generator

Info

Publication number: DE20105185U1
Application number: DE20105185U
Authority: DE
Original assignee: HSU CHI CHEN
Current assignee: HSU CHI CHEN
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2001-06-28
Anticipated expiration: 2011-03-27

Description

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Mikrohydraulischer Generator

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mikrohydraulischen Generator, in dem ein magnetischer Ring durch Aufprall einer Wasserströmung gedreht wird, um durch magnetische Induktion Elektrizität zu erzeugen. Der druckwasserbetriebene Mikrogenerator ist dort einsetzbar, wo Bedarf an unterschiedlichen Mengen an Elektrizität besteht. Der druckwasserbetriebene Mikrogenerator ist besonders für dünnbesiedelte Gebiete geeignet, um dort als Energiequelle oder als Überwachungssystem zur Erfassung von Veränderungen der Wassermenge zu dienen. Alternativ kann der druckwasserbetriebene Mikrogenerator auch als Energiequelle für eine Heizung dienen.

Druckwassergeneratoren sind Energiequellen, die die Erfordernisse des Umweltschutzes am besten erfüllen. An Orten ohne fließendes Wasser oder Wassegefälle ist jedoch die Menge der erzeugten Energie nicht ausreichend.

Andererseits wird die Energie für bekannte Heizungen von zusätzlichen Batterien oder einer externen Spannungsquelle geliefert. Deshalb kann solch eine Anlage nicht automatisch Elektrizität erzeugen. Die Gründe sind:

1. Ein konventioneller Generator weist einen hohen Reibungskoeffizient auf, besonders, wenn der Generator im Wasser eingesetzt wird. Außerdem kann ein Generator bei ungleichmäßiger Wasserströmung nur schwer gleichmäßig betrieben werden, um Elektrizität zu erzeugen.

2. Vorhandene Wärme dient dazu, das strömende Wasser durch eine Düse mit einem kleinen Abstand zu leiten. Dadurch wird generell die Wasserströmung zusammengeführt. Deshalb ist die Menge des strömenden Wassers zu gering, um einen Generator wirksam anzutreiben und um ausreichend Strom zu erzeugen.

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3. In bekannten Vorrichtungen mus's auf der "einen Seile die* Wasserströmung zusammengeführt werden und auf der anderen Seite ist eine ausreichende Wasserströmung nötig. Diese beiden Anforderungen stehen in Konflikt zueinander und sind schwierig zu überwinden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen druckwasserbetriebenen Mikrogenerator bereitzustellen, bei dem durch die Wasserströmung eine Turbinenweile mit einem magnetischen Ring gedreht wird, um durch magnetische Induktion Elektrizität zu erzeugen.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, einen druckwasserbetriebenen Mikrogenerator bereitzustellen, bei dem die einströmende Wassermenge näherungsweise der herausströmenden Wassermenge entspricht und es nicht nötig ist, die Wasserströmung zusammenzuführen.

Eine dritte Aufgabe der Erfindung ist es, einen druckwasserbetriebenen Mikrogenerator bereitzustellen, der alternativ als Überwachungssystem zur Erfassung von Veränderungen oder Ver-sGhmuiziiogexj der Erdoberfläche dienen kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgezeigt.

Der erfindungsgemäße druckwasserbetriebene Mikrogenerator weist einen Wasserdurchlass und eine damit verbundene Generatorbaugruppe auf. Der Wasserdurchlass ist ein Gehäuse, das eine innere Kammer mit zwei Öffnungen und einem Einlassrohr aufweist. Eine Turbinenwelle ist in der Kammer aufgenommen. Ein magnetischer Ring ist lose auf die Turbinewelle aufgesetzt. Eine Membran und eine Feder sind an einer Öffnung der Kammer angeordnet, die zu einem Abdeckkörper mit einem Auslass passt. Die Generatorbaugruppe ist mit einer weiteren Öffnung des Gehäuses verbunden und mit einem weiteren

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magnetischen Ring versehen. Durch*de*n Einlass'flieTCendes* Wäs'ser trifft auf die Turbinenwelle, wodurch der magnetische Ring der Turbinenwelle und der magnetische Ring der Generatorbaugruppe einander anziehen, um automatisch die Turbinenwelle auszubalancieren und zu positionieren und eine magnetische Induktion hervorzurufen, um Elektrizität zu erzeugen. Die Übertragung erfolgt ohne eine Welle, so dass der Übertragungsverlust minimiert werden kann. Die Generatorbaugruppe kann eingesetzt werden, um eine geeignete Menge an Elektrizität bereitzustellen. Die Membran und die Feder dienen dazu, die Menge des einströmenden Wassers zu regulieren, so dass es unnötig ist, die Wasserströmung zusammenzuführen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weißt folgende Vorteile auf:

1. Durch die magnetische Induktion erzeugt der Generator automatisch Elektrizität. Die Übertragung wird ohne eine Welle erreicht, so dass die Übertragungsverluste minimiert sind.

2. Die Membrane, die Unterlegscheibe und die Feder regulieren automatisch die Wasserströmung. Deshalb ändert sich die Menge des strömenden Wassers nicht mit dem Wasserdruck.

3. Der Generator kann durch den Anwender eingesetzt werden, um die benötigte Menge an Elektrizität bereitzustellen.

4. Der Winkel der Eingangsöffnung und der Ausgangsöffnung zueinander ist frei einstellbar.

5. Wenn im Falle eines Erdbebens an einem Ort, an dem die erfindungsgemäße Vorrichtung installiert ist, der Ort wegen des Erdbebens versetzt wird, ändert sich die erzeugte Elektrizitätsmenge mit der Veränderung der Erdoberfläche. Deshalb kann die erfindungsgemäße Vorrichtung als Überwachungssystem verwendet werden.

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6. In dem Fall, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung als Überwachungssystem verwendet wird, ist es nicht nötig, die erfindungsgemäße Vorrichtung an einem Ort mit fließendem Wasser oder Wassergefälle einzurichten.

Die verschiedenen Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen und der Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Turbinenwelle angetrieben ist;

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Fig. 2, der die Arbeitweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei hohem Wasserdruck darstellt; und

Fig. 5, 6 verschiedene Winkelstellungen des Wasserdurchlasses.

Es wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Der erfindungsgemäße druckwasserbetriebene Mikrogenerator umfasst ein Gehäuse 10 und eine Abdeckung 21, die mit dem Gehäuse 10 zusammenpasst und einen Strömungsdurchgang für Wasser bilden. Eine Generatorbaugruppe 30 ist in dem Gehäuse 10 angeordnet.

Das Gehäuse 10 ist eine im wesentliche zylindrische Röhre mit zwei Öffnungen 12, 13. Der Umfang der Öffnung 12 ist mit einer Vielzahl von

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Befestigungselementen 101 und einen*'Efnlass Ti versehen, b'as Gehäuse 10 weist eine innere Kammer 14 auf. Der untere Abschnitt der inneren Kammer 14 ist mit einem Vorsprung 141 versehen, der eine Hülse 173 aufweist. Die Mitte der Innenwandfiäche der inneren Kammer 14 weist einen Stufenabschnitt 142 auf, an dem ein magnetischer Ring 16, einen Turbinenwelle 17 und ein Filtersieb 15 angeordnet sind. Ein Ende der Turbinenwelle 17 mit einer Vielzahl von Turbinenschaufeln 171 versehen. Das anderen Ende weist eine Hülse 173 auf. Am Umfang der Hülse 173 sind eine Mehrzahl von Einschnitten 172 mit einer bestimmten Länge vorgesehen, um einen Befestigungsvorsprung 161 am inneren Umfang des magnetischen Ringes 16 und dem Vorsprung 141 in der inneren Kammer 14 auszurichten. Der äußere Durchmesser des Filtersiebes 15 ist größer als der innere Durchmesser der inneren Kammer 14. Der äußere Umfang des Filtersiebes 15 weist einen Biegeabschnitt 151 auf, der auf dem Stufenabschnitt 142 der Kammer 14 gehalten wird. Das Filtersieb 15 weist eine Mittelöffnung auf, deren Durchmesser größer als der Turbinenwelle 17 ist, so dass die Turbinenwelle 17 sich ohne Einwirkung drehen kann. Die Öffnung 12 des Gehäuses 10 ist mit einer Membran 18, die eine Mittelöffnung aufweist und einer Unterlegscheibe 19 verbunden. Eine Feder 20 ist auf den Befestigungspunkt 211 des Abdeckkörpers aufgesetzt. Am Umfang des Abdeckkörpers 21 sind Befestigungselemente 213 vorgesehen, die den Befestigungselementen 101 des Gehäuses 10 entsprechen. Der Abdeckkörper 21 enthält eine Nut 212, um mit dem Umfang der Öffnung 12 des Gehäuses 10 zusammen zu wirken und die Membran 18 einzuklemmen. Eine Seitenwand des Abdeckkörpers 21 weist eine Auslassöffnung 22 auf. In die andere Öffnung 13 des Gehäuses 10 ist die Generatorbaugruppe 30 eingesetzt. Eine Kappe 31 ist an der oberen Seite der Generatorbaugruppe 30 angeordnet. Ein Motor 32 ist in der Generatorbaugruppe 30 vorgesehen. Die Antriebswelle 33 des Motors 32 weist einen sich länglich erstreckenden Träger auf. Ein magnetischer Ring 34 ist am unteren Abschnitt des Trägers angeordnet. Wenn die Generatorbaugruppe 30 mit dem Gehäuse 10 verbunden ist, ist der magnetische Ring 34 optimal an der Außenseite des magnetischen Ringes 16 positioniert.

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Fig. 2 zeigt den Aufbau der erfinduhtJSgemäßetf Vorrichtung. *b"er magnetische Ring 16 ist lose an der Turbinenwelle 17 durch den Befestigungsvorsprung 161 und den Einschnitt 172 ausgerichtet. Wenn die Generatorbaugruppe 30 in das Gehäuse 10 eingesetzt ist, ziehen sich die beiden magnetischen Ringe 16, 34 einander an, um automatisch den magnetischen Ring 16 optimal zu positionieren. Die Membran 18, die Unterlegscheibe 19 und die Feder 20 bilden automatisch eine Regelmechanismus. Im Fall eines geringeren Wasserdrucks drückt die Feder 20 die Membran 18 federnd nach oben und die Unterlegscheibe 19 nähert sich dem Ende des Einlasses 11. Unter diesen Umständen trifft die Wasserströmung durch den Einlass 11 direkt auf die Turbinenschaufeln 171 (mit Bezugnahme auf die Fig. 3). Zu diesem Zeitpunkt wird der magnetische Ring 16 synchron gedreht und der andere magnetische Ring 34 wird magnetisch induziert, so dass die Generatorbaugruppe 30 Elektrizität erzeugt. Deshalb ist eine für eine Heizung geeignete Wechselspannungsquelle bereit gestellt. Das Filtersieb 15 dient dazu, über das Wasser eingebrachte Verunreinigungen abzuhalten und verhindert, dass Verunreinigungen sich an den magnetischen Ring 16 anheften und so die magnetische Induktion beeinflussen. Im Fall eines mittleren Druckes ist die Membran 18 gezwungen, die Unterlegscheibe 19 und die Feder 20 leicht rückwärts zu drücken, um einen weiteren Einlass zu definieren. Unter diesen Umständen strömt das meiste Wasser durch den Einlass 11 in einem konvergierenden Zustand, während der andere Teil des Wassers durch denn Einlass 11 strömt, der zwischen der Membran 18 und der Kante des Gehäuses 10 abgegrenzt ist, wie in Fig. 4 dargestellt. In dem Fall, dass der Wasserdruck weiter erhöht ist, wird die Feder 20 maximal zusammengedrückt und der Einlass 11 ist vergrößert, um wirksam die Wasserströmung zu regulieren. Deshalb wird die entnommene Wassermenge nicht beeinflusst.

Die Befestigungselemente 101 des Gehäuses 10 und die Befestigungselemente 213 des Abdeckkörpers 21 können in beliebigen Winkelstellungen zueinander verbunden werden, wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt, um gemäß der Umgebung die Anwendung zu vereinfachen.

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Bezugszeichen

10	Gehäuse
11	Einlass
12	Öffnung
13	Öffnung
14	Kammer
15	Filtersieb
16	magnetischer Ring
17	Turbinenwelle
18	Membrane
19	Unterlegscheibe
20	Feder
21	Abdeckkörper
22	Auslassöffnung
30	Generatorbaugruppe
31	Kappe
32	Motor
33	Antriebswelle
34	magnetischer Ring
101	Befestigungselemente
112	Einlass
141	Vorsprung
142	Stufenabschnitt
151	B.ogenabschnitt
161	Befestigungsvorsprung
171	Turbinenschaufeln
172	Einschnitte
173	Hülse
211	Befestigungspunkt
212	Nut
213	Befestigungselemente

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Claims

1. Mikrohydraulischer Generatur mit einem Wasserdurchlass, einer Generatorbaugruppe (30) und einem Regelmechanismus, wobei der Wasserdurchlass ein Gehäuse (10) mit einer inneren Kammer (14), eine äußere Öffnung (12), eine Einlassöffnung (11) und eine Auslassöffnung (12) enthält, die Generatorbaugruppe (30) mit einem weiteren magnetischem Ring (16) versehen ist und mit der Öffnung (12) des Gehäuses (10) verbunden ist, mit einer Turbinenwelle (17) mit einem magnetischen Ring (34), der in der Kammer (14) des Gehäuses (10) angeordnet ist, der Regelmechanismus in der Kammer (14) an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Einlass der Einlassöffnung (11) und dem Auslass der Auslassöffnung (22) angeordnet ist, wobei durch den Einlass strömendes Wasser auf die Turbinenwelle trifft, wodurch der magnetische Ring (34) der Turbinenwelle (17) und der magnetische Ring (16) der Generatorbaugruppe (30) magnetische Induktion erzeugen, so dass die Generatorbaugruppe (39) Elektrizität produziert.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdurchlass aus einem Gehäuse (10) mit einer Einlassöffnung (11) und einem Abdeckkörper (21) mit einer Auslassöffnung (22) zusammengesetzt ist, wobei das Gehäuse (10) und der Abdeckkörper (21) mit Befestigungselementen (101, 213) zum Verbinden des Gehäuses (10) mit dem Abdeckkörper (21) versehen sind.

3. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) und der Abdeckkörper (21) in verschiedenen Winkelstellungen zueinander verbindbar sind.

4. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Abschnitt der inneren Kammer (14) mit einem zentralem Vorsprung (141) versehen ist, und ein mittlerer Abschnitt einer Innenwandfläche der inneren Kammer (14) einen Stufenabschnitt (142) aufweist, an dem ein Filtersieb (15) gehalten ist.

5. Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtersieb (15) eine Mittelöffnung aufweist und der Umfang des Filtersiebes (15) einen Bogenabschnitt (151) aufweist.

6. Generator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Durchmesser des Filtersiebes (15) größer als der Durchmesser des Stufenabschnitts (142) ist und der Durchmesser der Mittelöffnung des Filtersiebes (15) größer als der Durchmesser der Turbinenwelle (17) ist.

7. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende der Turbinenwelle (17) mit einer Mehrzahl von Einschnitten (172) vorgesehen ist und das gegenüberliegenden Ende eine Hülse (173) enthält, wobei der Umfang der Hülse (173) mit wenigstens einem Einschnitt (172) bestimmter Länge zum Ausrichten eines Befestigungsvorsprunges (161) versehen ist, der an dem inneren Umfang des magnetischen Ringes (34) der Turbinenwelle (17) angeformt ist.

8. Generator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinenwelle (17) lose in den magnetischen Ring (34) eingesetzt ist.