close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2730

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2730
(13)
C1
6
(51) E 03C 1/04
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ АРМАТУРА
(21) Номер заявки: 1618
(22) 1994.04.19
(86) РСТ DE92/00587, 1992.07.14
(31) p 41 24 154.1
(32) 1991.07.20
(33) DE
(46) 1999.03.30
(71) Заявитель: Космос
Энтвиклунгс-унд
Форшунгсанштальт (LI)
(72) Авторы: Фишер, Герхард (IT)
(73) Патентообладатель: Космос
Энтвиклунгс-унд
Форшунгсанштальт (LI)
(57)
1. Санитарно-техническая арматура, содержащая присоединенный к трубопроводу выпуск воды, смесительный вентиль, установленный в этом водопроводе, и включенный перед ним запорный клапан, датчик,
управляющее запорным клапаном в зависимости от управляющих сигналов датчика устройство, турбину, установленную в водопроводе, и приданный ей генератор с аккумулятором энергии, подключенными к управляющему устройству, при этом рабочее колесо турбины установлено непосредственно в кольцевом канале
водопровода с возможностью вращения вокруг оси, проходящей в направлении потока, отличающаяся тем,
что наружная зона рабочего колеса турбины снабжена равномерно распределенными по окружности постоянными магнитами, при этом на стенке водопровода или внутри ее на уровне постоянных магнитов установлены, по меньшей мере, две сориентированных в осевом направлении трубопровода катушки индуктивности,
образующие во взаимодействии с постоянными магнитами, установленными на рабочем колесе турбины, генератор.
Фиг. 1
BY 2730 C1
2. Арматура по п. 1, отличающаяся тем, что водопровод снабжен первой и второй перегородками проницаемыми для потока, между которыми установлено рабочее колесо турбины.
3. Арматура по п. 2, отличающаяся тем, что рабочее колесо турбины с помощью предусмотренных на
нем и/или перегородках центров и центрирующих отверстий установлено между перегородками с возможностью вращения.
4. Арматура по одному или нескольким из пп. 1-3, отличающаяся тем, что установленная перед рабочим
колесом турбины первая перегородка снабжена одним или несколькими сопловыми отверстиями, выполненными в зоне между внутренней и внешней окружностями и расположенными преимущественно под наклоном к направлению потока.
5. Арматура по одному или нескольким из пп. 1-4, отличающаяся тем, что рабочее колесо турбины
снабжено расположенными в зоне, противостоящей зоне сопловых отверстий первой перегородки, направляющими лопатками, расположенными преимущественно перпендикулярно оси под наклоном к ним.
6. Арматура по п. 4 или п. 5, отличающаяся тем, что количество направляющих лопаток рабочего' колеса турбины соответствует количеству выполненных в первой перегородке сопловых отверстий.
7. Арматура по одному или нескольким из пп. 1-6, отличающаяся тем, что рабочее колесо турбины
снабжено отходящей в осевом направлении надставкой, выходящей в выемку водопровода, в которой установлены постоянные магниты генератора, преимущественно выполненного в виде синхронного генератора.
8. Арматура по одному или нескольким из пп. 1-7, отличающаяся тем, что рабочее колесо турбины
снабжено направляющими лопатками, расположенными внутри его.
9. Арматура по одному или нескольким из пп. 1-8, отличающаяся тем, что обе перегородки снабжены на
наружных сторонах и/или рабочее колесо турбины на стороне, удаленной от первой перегородки, надставными элементами, выполненными в форме конусов и отформованными благоприятно в смысле обтекаемости.
10. Арматура по одному или нескольким из пп. 1-7, отличающаяся тем, что обе перегородки и установленное между ними рабочее колесо турбины расположены в расширении трубопровода, при этом основания
расширения трубопровода выполнены в форме конусов.
11. Арматура по одному или нескольким из пп. 1-10, отличающаяся тем, что аккумулятор энергии выполнен в виде конденсатора.
(56)
1. DE 3905759, МПК Е03С 1/04, F16K 31/06, 1990.
Изобретение относится к управляемой бесконтактным образом санитарно-технической арматуре.
Наиболее близким аналогом изобретения является санитарно-техническая арматура, в зоне турбины которой выполнен водопровод в виде кольцевого канала, в который входят лопатки турбины. Внутри кольцевого канала в специальном корпусе расположен генератор, несущий лопатки турбины вал, а также передаточный механизм [1].
Эта санитарно-техническая арматура способна к функционированию без подключения к сети электрического тока. Однако в связи с тем, что генератор также встроен в водопровод, электрическая энергия должна
сниматься с него через скользящие контакты и выводиться из водопровода. Возникающие при этом потери
являются существенными при малом количестве энергии, преобразуемой текущей водой, также уплотнение
генератора часто связано с трудностями, поэтому не обеспечивается свободная от неисправностей и технического обслуживания эксплуатация в течение продолжительного промежутка времени.
Задачей изобретения является создание управляемой бесконтактным образом санитарно-технической арматуры, в которой отдаваемая генератором электрическая энергия без проблем и почти без потерь непосредственно подводится к управляющему устройству или аккумулятору энергии, а специального уплотнения генератора или прочих элементов конструкции не требуется. Однако, прежде всего, необходимо, чтобы
генератор мог работать с высоким числом оборотов, чтобы при этом не требовался подверженный потерям
передаточный механизм и чтобы обеспечивалось эффективное использование энергии потока воды и, соответственно, обеспечивался высокий коэффициент полезного действия. Необходимые затраты на изготовление должны быть малыми, а устанавливаемые в водопровод элементы должны быть простыми по их конструктивному выполнению и иметь малые размеры, чтобы была обеспечена свободная от неисправностей и
технического обслуживания эксплуатация в течение продолжительного промежутка времени и чтобы санитарно-техническая арматура могла устанавливаться почти без ограничений, а также встраиваться дополнительно.
Согласно изобретению, это достигается в случае санитарно-технической арматуры, содержащей присоединенный к трубопроводу выпуск воды, смесительный вентиль, установленный в этом водопроводе, и включенный перед ним запорный клапан, датчик, управляющее запорным клапаном в зависимости от управляю2
BY 2730 C1
щих сигналов датчика устройство, турбину, установленную в водопроводе, и приданный ей генератор с аккумулятором энергии, подключенным к управляющему устройству. При этом рабочее колесо турбины установлено непосредственно в кольцевом канале водопровода с возможностью вращения вокруг оси, проходящей в направлении потока. Наружная зона рабочего колеса турбины снабжена равномерно распределенными
по окружности постоянными магнитами, при этом на стенке водопровода или внутри ее на уровне постоянных магнитов установлены, по меньшей мере, две сориентированных в осевом направлении трубопровода
катушки индуктивности, образующие во взаимодействии с постоянными магнитами, установленными на рабочем колесе турбины, генератор.
Водопровод снабжен первой и второй перегородками проницаемыми для потока, а между ними установлено рабочее колесо турбины, которое с помощью предусмотренных на нем и/или перегородках центров и
центрирующих отверстий установлено между перегородками с возможностью вращения. Установленная перед рабочим колесом турбины первая перегородка снабжена одним или несколькими сопловыми отверстиями, выполненными в зоне между внутренней и внешней окружностями и расположенными преимущественно
под наклоном к направлению потока.
Рабочее колесо турбины снабжено расположенными в зоне, противостоящей зоне сопловых отверстий
первой перегородки, направляющими лопатками, расположенными преимущественно перпендикулярно оси
под наклоном к ним, а количество направляющих лопаток рабочего колеса турбины соответствует количеству
выполненных в первой перегородке сопловых отверстий.
Рабочее колесо турбины снабжено отходящей в осевом направлении надставкой, выходящей в выемку
водопровода, в которой установлены постоянные магниты генератора, выполненного в виде синхронного
генератора. Дополнительно рабочее колесо турбины снабжено направляющими лопатками, расположенными
внутри его.
Обе перегородки снабжены на наружных сторонах и/или рабочее колесо турбины на стороне, удаленной
от первой перегородки, надставными элементами, выполненными в форме конусов и отформованными благоприятно в смысле обтекаемости. Обе перегородки и установленное между ними рабочее колесо турбины
расположены в расширении трубопровода, при этом основания расширения трубопровода выполнены в
форме конусов.
Аккумулятор энергии может быть выполнен в виде конденсатора.
На чертежах изображен пример осуществления санитарно-технической арматуры, выполненной согласно
изобретению. При этом показаны:
на фиг. 1 - санитарно-техническая арматура в схематическом изображении;
на фиг. 2 - снабженный турбиной и генератором водопровод в продольном разрезе;
на фиг. 3-5 - разрезы по линиям III-III, IV-IV и V-V фиг. 2, и
на фиг. 6 - видоизмененное выполнение турбины и генератора в изображении в соответствии с фиг. 2.
Изображенная на фиг. 1 санитарно-техническая арматура 1 имеет смесительный вентиль 6, а также включенный вслед за ним запорный клапан 8, управляемый с помощью сенсора 10. Подводимая к смесительному
вентилю 6 из водопровода 2 для холодной воды и водопровода 3 для горячей воды через ответвительные
трубопроводы 4 и 5 вода смешивается в этом вентиле в соответствии с отрегулированным распределением
воды и может вытекать из выпуска воды 9, к которому подводится смешанная вода через водопровод 7, как
только запорный клапан 8 открывается в зависимости от поданного сенсором 10 импульса.
Для возбуждения запорного клапана 8, оснащенного обмоткой якоря, в зависимости от импульсов сенсора 10, служит управляющее устройство 11, которое через сигнальную линию 12 соединено с сенсором 10 и
следующую сигнальную линию 13 - c запорным клапаном 8. Кроме того, к управляющему устройству 11, для
его снабжения электрической энергией, а также для снабжения обмотки якоря запорного клапана 8, через
линию 15 подключен выполненный в виде заряжаемого аккумулятора или в виде конденсатора аккумулятор
энергии 14. Однако также является возможной эксплуатация без аккумулятора энергии 14.
Тем самым с помощью управляющего устройства 11, управляют подводом воды к выпуску воды 9 и к
нему подводят, в соответствии с регулировкой смесительного вентиля 6, воду, смешанную из холодной и горячей воды, как только управляющее устройство 11 приводится в активное состояние сенсором 10.
Для того чтобы можно было заряжать аккумулятор энергии 14 независимо от сети электрического тока,
ему придан генератор 31, подключенный через линию электрического тока 34 к аккумулятору энергии 14.
Генератор 31 находится в соединении по приводу с турбиной 21, приводимой во вращательное движение водой, текущей в водопроводе 7, вокруг оси А, проходящей в направлении потока.
Как, в частности, можно видеть из фиг. 2, турбина 21 и генератор 31 встроены в отрезке трубы 16, выполненном в виде штуцера, который имеет для этого коническое расширение 18 и с помощью резьб 17 может легко вставляться в трубопровод. Для установки рабочего колеса 22 турбины 21 с возможностью вращения отрезок трубы 16 оснащен первой перегородкой 23 и второй перегородкой 24, между которыми рабочее
колесо 22 установлено между центрами. Для этой цели в рабочее колесо 22 вставлена вставка 41, снабженная на одной стороне центром 42 и на другой стороне центрирующим отверстием 43, в которое входит по3
BY 2730 C1
мещенный на первой перегородке 23 центр 44. А центр 42 вставки 41 входит в центрирующее отверстие 46
вставки 45, вставленной во вторую перегородку 24, снабженную каналами протекания 24'' и тем самым хорошо пропускающую поток.
В первой перегородке 23 в зоне наружного диаметра выполнено несколько сопловых отверстий 25, а рабочее колесо 22 турбины 21 оснащено направляющими лопатками 26, соответствующими этим отверстиям,
которые тем самым при отборе воды нагружаются водой, выходящей с высокой скоростью из сопловых отверстий 25, так что рабочее колесо 22 турбины 21 вращается с большим числом оборотов.
В надставке 27 рабочего колеса 22, отходящей в осевом направлении и входящей в выемку 20 отрезка
трубы 16, далее, установлены в направленных по оси пазах 28 постоянные магниты 32, взаимодействующие
с расположенными в стенке 16' отрезка трубы 16 магнитными катушками 33, соединенными через линию
электрического тока 34 с аккумулятором энергии 14, так что при вращении рабочего колеса 22 турбины 21 в
магнитных катушках 33 индуцируется электрическая мощность. Тем самым энергия, отобранная у текущей в
водопроводе 7 воды, без заметных потерь подводится к аккумулятору энергии 14.
Первая перегородка 23 на стороне приходящего потока, который образован кольцевым каналом 19, через
который вода подводится к сопловым отверстиям 25, снабжена выполненным благоприятно в отношении
потока надставным элементом 29. И в связи с тем, что также рабочее колесо 22 турбины 21 имеет надставной элемент 30, отходящий в направлении второй перегородки 23, обеспечивается то, что потери потока в
зоне турбины 21 и генератора 31 удерживаются малыми.
При примере осуществления в соответствии с фиг. 6 турбина 21' расположена радиально внутри генератора 31'. Для этого рабочее колесо 22' турбины 21', оснащенное направляющими лопатками 26', удерживается с возможностью вращения между двумя помещенными на перегородках 23' и 24' центрами 42' и 44' и несет на наружной окружности постоянные магниты 32' генератора 31', взаимодействующие при вращении
рабочего колеса 22' с установленными в стенке 16' отрезка трубы 16 магнитными катушками 33', так что в
них вновь индуцируется электрическая мощность, передаваемая через линию электрического тока 34 на аккумулятор 14 энергии или непосредственно на управляющее устройство 11.
Таким образом, санитарно-техническая арматура, выполненная согласно изобретению, не только имеет
компактный конструктивный узел, который может устанавливаться почти всюду, а также дополнительно, но
и обеспечивает свободную от неисправностей эксплуатацию без подключения к сети электрического тока, а
также без проблем обеспечивает подвод электрической энергии без существенных потерь от генератора к
блоку управления, соответственно, аккумулятору энергии. Для этого не требуются скользящие контакты и не
требуется располагать электрические кабели в водопроводе. Напротив, установленные в нем катушки неподвижным образом и без проблем электрически соединяются с блоком управления и, соответственно, с аккумулятором энергии.
Для уменьшения сопротивлений потоку обе перегородки могут иметь на наружных сторонах и/или рабочее колесо турбины на стороне, удаленной от первой перегородки, надставные элементы, выполненные в
форме конуса и отформованные благоприятно в отношении потока.
По экологическим соображениям и для экономии места аккумулятор энергии может образовываться с
помощью конденсатора.
В связи с тем, что при отборе воды она поступает к лопаткам рабочего колеса турбины из сопловых отверстий с высокой скоростью, это также является способствующим в достижении высокого числа оборотов.
В соответствии с этим, для эксплуатации санитарно-технической арматуры в распоряжении постоянно имеется достаточное количество энергии. Тем самым несмотря на малые конструктивные затраты, имеется высокая степень использования энергии, содержащейся в воде, и обеспечивается свободная от неисправностей
и технического обслуживания эксплуатация в течение длительного промежутка времени без необходимости
замены и удаления батарей.
4
BY 2730 C1
Фиг. 4
Фиг. 2
Фиг. 5
Фиг. 3
Фиг. 6
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
160 Кб
Теги
by2730, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа