DE20105185U1 - Micro hydraulic generator - Google Patents
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Description
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Mikrohydraulischer GeneratorMicrohydraulic 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.The present invention relates to a micro-hydraulic generator in which a magnetic ring is rotated by the impact of a water flow to generate electricity by magnetic induction. The pressurized water-operated micro-generator can be used where there is a need for different amounts of electricity. The pressurized water-operated micro-generator is particularly suitable for sparsely populated areas to serve as an energy source or as a monitoring system for detecting changes in the amount of water. Alternatively, the pressurized water-operated micro-generator can also serve as an energy source for a heater.
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.Pressurized water generators are energy sources that best meet the requirements of environmental protection. However, in places without running water or water gradients, the amount of energy generated is not sufficient.
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:On the other hand, the energy for conventional heaters is supplied by additional batteries or an external power source. Therefore, such a system cannot generate electricity automatically. The reasons are:
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.1. A conventional generator has a high coefficient of friction, especially when the generator is used in water. In addition, it is difficult to operate a generator smoothly to generate electricity when the water flow is uneven.
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.2. Existing heat serves to direct the flowing water through a nozzle at a small distance. This generally converges the water flow. Therefore, the amount of flowing water is too small to effectively drive a generator and generate sufficient electricity.
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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.3. In known devices, the water flow must be converged on one side and a sufficient water flow is required on the other side. These two requirements conflict with each other and are difficult to overcome.
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.It is therefore an object of the invention to provide a pressurized water-operated microgenerator in which a turbine shaft with a magnetic ring is rotated by the water flow in order to generate electricity by magnetic induction.
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.A second object of the invention is to provide a pressurized water-operated microgenerator in which the inflowing water quantity approximately corresponds to the outflowing water quantity and it is not necessary to merge the water flow.
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.A third object of the invention is to provide a pressurized water-operated microgenerator which can alternatively serve as a monitoring system for detecting changes or deformations of the earth's surface.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgezeigt.The object of the invention is achieved by a device according to claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are shown in the subclaims.
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 weiterenThe pressurized water-operated microgenerator according to the invention has a water passage and a generator assembly connected thereto. The water passage is a housing having an inner chamber with two openings and an inlet pipe. A turbine shaft is accommodated in the chamber. A magnetic ring is loosely fitted onto the turbine shaft. A diaphragm and a spring are arranged at an opening of the chamber which fits a cover body with an outlet. The generator assembly is connected to another opening of the housing and to another
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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.magnetic ring. Water flowing through the inlet hits the turbine shaft, causing the magnetic ring of the turbine shaft and the magnetic ring of the generator assembly to attract each other to automatically balance and position the turbine shaft and cause magnetic induction to generate electricity. The transmission is carried out without a shaft, so the transmission loss can be minimized. The generator assembly can be used to provide an appropriate amount of electricity. The diaphragm and spring serve to regulate the amount of incoming water, so it is unnecessary to merge the water flow.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weißt folgende Vorteile auf:The device according to the invention has the following advantages:
1. Durch die magnetische Induktion erzeugt der Generator automatisch Elektrizität. Die Übertragung wird ohne eine Welle erreicht, so dass die Übertragungsverluste minimiert sind.1. Through magnetic induction, the generator automatically generates electricity. The transmission is achieved without a shaft, so the transmission loss is minimized.
2. Die Membrane, die Unterlegscheibe und die Feder regulieren automatisch die Wasserströmung. Deshalb ändert sich die Menge des strömenden Wassers nicht mit dem Wasserdruck.2. The diaphragm, washer and spring automatically regulate the water flow. Therefore, the amount of water flowing does not change with the water pressure.
3. Der Generator kann durch den Anwender eingesetzt werden, um die benötigte Menge an Elektrizität bereitzustellen.3. The generator can be used by the user to provide the required amount of electricity.
4. Der Winkel der Eingangsöffnung und der Ausgangsöffnung zueinander ist frei einstellbar.4. The angle of the inlet opening and the outlet opening to each other can be freely adjusted.
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.5. In the event of an earthquake at a location where the device of the present invention is installed, if the location is moved due to the earthquake, the amount of electricity generated changes with the change of the earth's surface. Therefore, the device of the present invention can be used as a monitoring system.
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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.6. In the case where the device according to the invention is used as a monitoring system, it is not necessary to install the device according to the invention in a location with running water or water gradient.
Die verschiedenen Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen und der Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:The various objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings and the following description.
Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;Fig. 1 shows a perspective view of an exploded view of the device according to the invention;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;Fig. 2 is a section through an embodiment of the device according to the invention;
Fig. 3 eine Aufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Turbinenwelle angetrieben ist;Fig. 3 is a plan view of an embodiment of the device according to the invention, wherein the turbine shaft is driven;
Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Fig. 2, der die Arbeitweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei hohem Wasserdruck darstellt; undFig. 4 is a section according to Fig. 2, illustrating the operation of the device according to the invention at high water pressure; and
Fig. 5, 6 verschiedene Winkelstellungen des Wasserdurchlasses.Fig. 5, 6 different angular positions of the water outlet.
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.Referring to Figures 1 and 2, the pressurized water powered microgenerator of the present invention comprises a housing 10 and a cover 21 which mates with the housing 10 and forms a flow passage for water. A generator assembly 30 is disposed in the housing 10.
Das Gehäuse 10 ist eine im wesentliche zylindrische Röhre mit zwei Öffnungen 12, 13. Der Umfang der Öffnung 12 ist mit einer Vielzahl vonThe housing 10 is a substantially cylindrical tube with two openings 12, 13. The circumference of the opening 12 is provided with a plurality of
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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.The housing 10 is provided with fastening elements 101 and an inlet 102. The housing 10 has an inner chamber 14. The lower portion of the inner chamber 14 is provided with a projection 141 which has a sleeve 173. The center of the inner wall surface of the inner chamber 14 has a step portion 142 on which a magnetic ring 16, a turbine shaft 17 and a filter screen 15 are arranged. One end of the turbine shaft 17 is provided with a plurality of turbine blades 171. The other end has a sleeve 173. On the circumference of the sleeve 173, a plurality of cuts 172 with a certain length are provided for aligning a fastening projection 161 on the inner circumference of the magnetic ring 16 and the projection 141 in the inner chamber 14. The outer diameter of the filter screen 15 is larger than the inner diameter of the inner chamber 14. The outer periphery of the filter screen 15 has a bending portion 151 which is held on the step portion 142 of the chamber 14. The filter screen 15 has a central opening whose diameter is larger than the turbine shaft 17 so that the turbine shaft 17 can rotate without interference. The opening 12 of the housing 10 is connected to a diaphragm 18 which has a central opening and a washer 19. A spring 20 is placed on the fastening point 211 of the cover body. On the periphery of the cover body 21 there are fastening elements 213 which correspond to the fastening elements 101 of the housing 10. The cover body 21 contains a groove 212 to cooperate with the periphery of the opening 12 of the housing 10 and to clamp the diaphragm 18. A side wall of the cover body 21 has an outlet opening 22. The generator assembly 30 is inserted into the other opening 13 of the housing 10. A cap 31 is arranged on the upper side of the generator assembly 30. A motor 32 is provided in the generator assembly 30. The drive shaft 33 of the motor 32 has an elongated support. A magnetic ring 34 is arranged on the lower portion of the support. When the generator assembly 30 is connected to the housing 10, the magnetic ring 34 is optimally positioned on the outside of the magnetic ring 16.
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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.Fig. 2 shows the structure of the device according to the invention. *The magnetic ring 16 is loosely aligned with the turbine shaft 17 by the mounting projection 161 and the recess 172. When the generator assembly 30 is inserted into the housing 10, the two magnetic rings 16, 34 attract each other to automatically position the magnetic ring 16 optimally. The diaphragm 18, the washer 19 and the spring 20 automatically form a regulating mechanism. In the case of lower water pressure, the spring 20 resiliently pushes the diaphragm 18 upwards and the washer 19 approaches the end of the inlet 11. Under these circumstances, the water flow through the inlet 11 directly hits the turbine blades 171 (with reference to Fig. 3). At this time, the magnetic ring 16 is rotated synchronously and the other magnetic ring 34 is magnetically induced so that the generator assembly 30 generates electricity. Therefore, a suitable heating element is AC power source is provided. The filter screen 15 serves to keep out impurities introduced via the water and prevents impurities from adhering to the magnetic ring 16 and thus affecting the magnetic induction. In case of intermediate pressure, the diaphragm 18 is forced to push the washer 19 and the spring 20 slightly backwards to define another inlet. Under these circumstances, most of the water flows through the inlet 11 in a converging state, while the other part of the water flows through the inlet 11 defined between the diaphragm 18 and the edge of the housing 10, as shown in Fig. 4. In case the water pressure is further increased, the spring 20 is maximally compressed and the inlet 11 is enlarged to effectively regulate the water flow. Therefore, the amount of water withdrawn is not affected.
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.The fastening elements 101 of the housing 10 and the fastening elements 213 of the cover body 21 can be connected to each other at any angular positions, as shown in Figs. 5 and 6, in order to simplify the application according to the environment.
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BezugszeichenReference symbols
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Cited By (2)
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-
2001
- 2001-03-26 DE DE20105185U patent/DE20105185U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20010802 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20040810 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20070426 |
|
| R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20091001 |