WO2011080252A2 - Generator arrangement and method for generating a generator voltage - Google Patents

Generator arrangement and method for generating a generator voltage Download PDF

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WO2011080252A2
WO2011080252A2 PCT/EP2010/070764 EP2010070764W WO2011080252A2 WO 2011080252 A2 WO2011080252 A2 WO 2011080252A2 EP 2010070764 W EP2010070764 W EP 2010070764W WO 2011080252 A2 WO2011080252 A2 WO 2011080252A2
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turbine
generator
coil
magnet
carrier
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PCT/EP2010/070764
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Thorsten Staake
Thomas Stiefmeier
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Amphiro Ag
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/06—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with tangential admission
    • G01F1/075—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with tangential admission with magnetic or electromagnetic coupling to the indicating device
    • G—PHYSICS
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    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/06—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with tangential admission
    • G01F1/08—Adjusting, correcting or compensating means therefor

Definitions

  • the present invention relates to a generator arrangement, an arrangement for determining the consumption of resources with a generator arrangement and a method for generating a generator voltage.
  • a generator converts a kinetic assembly and a po ⁇ tentielle energy of a fluid, such as water, into electrical energy.
  • Document US 2007/0037470 AI deals with a generator which generates electrical energy for the operation of light-emitting diodes.
  • An arrangement for determining the consumption of resources is used to display information such as the flow rate of a fluid to a consumer.
  • Document DE 3242057 A1 describes a flow meter whose generator voltage is used to determine the flow rate and the power supply.
  • EP 1367370 AI show various arrangements for determining fluid parameters, such as a flow rate.
  • Object of the present invention is to provide a generator assembly, an arrangement for determining the resource consumption with a generator assembly and a method for generating a generator voltage, which allow a cost-effective production.
  • the generator arrangement comprises a turbine, a carrier, an axle, at least one bearing and at least one coil.
  • the material of the turbine is Minim ⁇ least partially magnetized.
  • the turbine is firmly connected to a magnet.
  • at least one component from a group comprising the turbine and the magnet comprises a material from a group comprising a ferromagnetic material, a ferrimagnetic material and a rare-earth metal.
  • the turbine is displaceable by a fluid into a rotary motion to produce a changing magnetic field.
  • the axle and the at least one bearing couple the turbine to the carrier.
  • the at least one coil is firmly connected to the carrier. The at least one coil is used to detect the changing magnetic field.
  • the generator arrangement is designed to provide a generator voltage on the output side at the at least one coil.
  • the generator voltage is used for determining the flow rate flowing through the generator arrangement and for supplying energy to an electrical circuit.
  • no external power supply is needed to operate the generator assembly.
  • the generator voltage can be used as an indicator of the flow rate. Therefore, a cost-efficient production of the generator assembly can be achieved.
  • the turbine is magnetized at least partly at a use of a ferromagnetic or a ferrimagnetic material or of a metal of Selte ⁇ earths.
  • the turbine may have a metal or a plastic as another material.
  • the plastic may be polytetrafluoroethylene, abbreviated to PTFE, or polyphenylene ether, abbreviated PPE, or a mixture with PPE or PTFE.
  • a turbine connected to a magnet may be a metal or a material
  • Plastic have.
  • the plastic may be polytetrafluoroethylene, abbreviated to PTFE, or polyphenylene ether, abbreviated PPE, or a mixture with PPE or PTFE.
  • PPE is also referred to as poly (oxy-2, 6-dimethyl-1,4-phenylene) or polyether.
  • PPE is a high-temperature resistant thermoplastic with the formula (C8H80) n.
  • the blend may be a blend of PPE with polystyrene, styrene-butadiene copolymer or polyamide.
  • the styrene-butadiene copolymer is impact-resistant.
  • the axis can also be called a wave.
  • the genera ⁇ gateway device implements a part of the kinetic and potential energy of the fluid into electrical energy to advantage.
  • the electrical energy can be provided by the at least one coil.
  • a body in particular the turbine or the magnet, which comprises a metal of the rare earth, has a coating.
  • the coating may comprise at least one layer of a group comprising a nickel, gold, chromium and plastic layer.
  • a ferromagnetic material may be a pure metal, in particular iron, cobalt and nickel, or a ferromagnetic alloy, in particular aluminum-nickel-cobalt AINiCo, samarium-cobalt SmCo, neodymium-iron-boron Nd2Fel4B, nickel-iron Ni-Fe or nickel-iron-cobalt NiFeCo, or a material such as chromium dioxide, manganese arsenide or europium (II) oxide.
  • a material with ferrimagnetic properties is called ferrite.
  • a ferrite may contain iron and at least one further bivalent metal ion, in particular copper, nickel, zinc, magnesium or manganese.
  • the axle and the at least one bearing coupling the turbine to the carrier such that the Turbi ⁇ ne is rotatable and axially movable.
  • the axle and the at least one bearing couple the turbine to the carrier so that the turbine can not only be rotated, but also axially movable.
  • the turbine In an axial movement, the turbine is translationally moved in the direction of the axis. Due to the axial mobility, the position of the turbine to the carrier and thus the at least one coil can be optimized. Due to the axial mobility, the turbine can be moved so that the kinetic and the potential energy of the fluid is used with a high efficiency.
  • a turbine has an outside diameter in the range of 4 mm to 1 m, preferably in a range of 6 to 20 mm. The turbine can be one
  • the generator arrangement comprises a magnetizable shielding body.
  • the magnetizable shielding body has a ferromagnetic or a ferrimagnetic material.
  • the material of the magnetizable From ⁇ umbrella body may be iron, in particular soft iron.
  • the magnetizable shield body is fixed to the carrier ver ⁇ prevented.
  • the coil between the magnetizable shield body and the turbine or the end connected to the door ⁇ bine magnet is arranged. The coil can be positively connected to the magnetizable shielding body.
  • the magnetizable shield body may attract the magnetized material of the turbine or the magnet connected to the turbine such that the turbine is displaced axially of the carrier and thus of the coil.
  • a simple and cost-effective construction can be achieved by means of the magnetizable shielding body.
  • the generator arrangement is thus implemented self-j ustierend.
  • the generator assembly can thus adjust itself during operation.
  • the fluid is water.
  • the fluid may be cold water, hot water or a mixture of cold and hot water.
  • the fluid may be water vapor, a gas, a gas mixture, natural gas, as well as a liquid such as crude oil, oil, gasoline, diesel, a chemical solution, or waste water.
  • an arrangement for determining the consumption of resources comprises the generator arrangement. Furthermore, the arrangement comprises the electrical circuit.
  • the electrical see circuit may have a microprocessor.
  • the microprocessor may be connected to the at least one coil.
  • the microprocessor can be designed to determine the flow rate of the fluid from the generator voltage or a flow signal obtained from the generator voltage.
  • the arrangement for determining the consumption of resources can be supplied with electrical energy. Due to the rotational movement, the generator voltage is present as alternating voltage. Further, the arrangement for determining the consumption of resources can evaluate the genera ⁇ gate voltage such that a rotation angle of the turbine, a period of rotation or a rotation frequency of the turbine and the flow rate of the fluid can be determined therefrom.
  • the arrangement for determining the consumption of resources can be arranged in a fitting, in particular in a faucet, a mixing battery, a shower hose, a shower head and a garden hose.
  • a method for generating a generator voltage comprises displacing a turbine whose material is at least partially magnetized or which is fixedly connected to a magnet by a fluid in a rotational movement.
  • the turbine and / or the magnet comprise a material from a group comprising a ferromagnetic material, a ferrimagnetic material and a rare earth metal.
  • the rotational movement creates a changing magnetic field.
  • a generator voltage is generated by means of at least one coil from the changing magnetic field.
  • a flow rate is determined from the generator voltage.
  • a supply voltage is generated, which supplies an electrical circuit with electrical energy Ener ⁇ gie.
  • an axle and at least one bearing couple the turbine to a carrier so that the turbine can be rotated and axially movable.
  • a magnetizable Able- body is firmly connected to the carrier.
  • a coil is angeord ⁇ net between the magnetizable shielding body and the turbine or the magnet connected to the turbine.
  • the magnetizable shielding body attracts the magnetized material of the turbine or the magnet connected to the turbine such that the magnetized material of the turbine or the magnet connected to the turbine is aligned with the coil.
  • the turbine can be moved axially to the carrier and thus to the fixedly connected to the carrier coil.
  • the at least one bearing is realized in such a way that the turbine is movable axially relative to the carrier.
  • FIGS. 1A and 1B show exemplary embodiments of a generator arrangement according to the proposed principle
  • FIGS. 2A to 2F show exemplary embodiments of details of a generator arrangement
  • FIGS. 3A to 3C show exemplary embodiments of an arrangement for determining the consumption of resources according to the proposed principle.
  • FIG. 1A shows an exemplary embodiment of a generator arrangement according to the proposed principle.
  • the generator assembly 10 includes a turbine 11 and a magnet 12.
  • the turbine 11 and the magnet 12 are fixedly connected to each other.
  • the turbine 11 has at least one blade 52.
  • the turbine contains a metal and / or a synthetic material.
  • the plastic may be PTFE or PPE or a mixture with PPE or PTFE.
  • the generator assembly 10 includes a carrier 13, an axle 14 and a bearing 15.
  • the axle 14 is fixedly connected to the carrier 13.
  • the axis 14 is immovable and does not rotate.
  • the axis 14 can be realized as a mandrel.
  • the axle 14 is mounted on the carrier 13. For this purpose, the axle 14 is pressed into the carrier 13.
  • the axis 14 can be mounted by an adhesive or a screw on the carrier 13.
  • the bearing 15 is disposed between the turbine 11 and the axle 14.
  • the Ge ⁇ neratoran Aunt 10 includes a further bearing 16 which is disposed between the magnet 12 and the axis 14.
  • the generator assembly 10 includes a coil 17 which is fixedly connected to the carrier 13 via a mechanical connection, not shown.
  • the coil 17 is arranged in a chamber, not shown.
  • the coil 17 is not in contact with the fluid.
  • the magnet 12 is arranged such that it is located between the coil 17 and the axis 14 at least partially and at least during part of the duration of a rotational movement of the turbine 11.
  • the Ge ⁇ neratoran extract 10 comprises a magnetizable shielding body 18 which is fixedly connected to the carrier 13 via a mechanical connection, not shown.
  • the magnetizable shielding body 18 is designed as a ring.
  • the magnet 12 is disposed inside the ring of the magnetizable shield body 18.
  • a fluid flow FL drives the turbine 11.
  • the turbine 11 and the magnet 12 are set in a rotational movement.
  • the rotational movement of the magnet 12 generates a changing magnetic field B at the location of the coil 17.
  • a generator voltage UG can be tapped.
  • the turbine 11 and the magnet 12 are at least partially in the fluid.
  • the coil 17 is advantageously mounted very close to the magnet 12.
  • the magnetizable shielding body 18 is located in the chamber in which the coil 17 is arranged, or is vergos ⁇ sen.
  • a magnetizable material of the magnetizable Ab ⁇ screen body 18 does not come into contact with the fluid.
  • the magnetizable shielding body 18 has a surface which is protected against oxidation.
  • an outer diameter of the magnetizable shielding body 18 is very small, so that overall a very small size of the generator arrangement 10 is achieved.
  • the bearing 15 is realized as a plain bearing.
  • the plain bearing is designed as a plastic plain bearing. Also the other
  • Bearing 16 is designed as a plain bearing.
  • the bearing 15 and the further bearing 16 allow a rotational movement of the turbine 11 and the magnet 12.
  • the sliding bearing 15 allows axial movement of the turbine 11.
  • the turbine 11 can be moved translationally along the axis 14 by means of the bearing 15 ,
  • the further bearing 16 also allows an axial movement of the magnet along the axis 14.
  • the sliding bearings each have a sliding bush, which is firmly connected to the turbine 11 and the magnet 12, respectively.
  • the sliding bush moves directly or only separated by a lubricating film on the axis 14 over.
  • the magnetizable shield body 18 attracts the magnet 12 in such a way that the magnet 12 is located within the space surrounded by the magneti ⁇ sierbaren shielding body 18 cylinder.
  • the coil 17 is aligned with the magnetizable shielding body 18. By the axial alignment of the magnet 12 to the coil 17 by means of the magnetizable shielding body 18 is achieved that the highest possible value for the magnetic field B, which is present at the location of the coil 17 is achieved.
  • the coil 17 is thus designed as a stator of the generator arrangement 10 and the magnet 12 as a rotor of the generator arrangement 10.
  • the generator assembly 10 can be easily mounted. A calibration of the generator assembly 10 is not required. Since the axis 14 is fixedly connected to the carrier 13, the number of moving parts are advantageously kept very low and the structure can be produced inexpensively.
  • the carrier 13 and the axle 14 may be made together as one piece.
  • the carrier 13 and the axle 14 may be made in one piece by an injection molding process.
  • the sliding bush of the bearing 15 and the turbine 11 are realized in one piece.
  • the bearing 15 is thus integrated in the turbine 11.
  • the turbine 11 and the sliding bushing of the bearing 15 may be made of plastic.
  • the plastic may be PTFE or PPE or a mixture with PPE or PTFE.
  • the axle 14 may contain steel, for example.
  • the axle 14 made of steel has very good
  • the bearing 15 or the further bearing 16 is omitted.
  • the bearing 15 and / or the further bearing 16 are realized as a slide bearing, wel ⁇ che are axially immovable.
  • the sliding bearing has a groove.
  • FIG. 1B shows a further exemplary embodiment of a generator arrangement according to the proposed principle.
  • the generator arrangement 10 'according to FIG. 1B is a development of the generator arrangement shown in FIG. 1A.
  • the axle 14 is fixedly connected to the turbine 11. Further, the axis 14 is fixedly connected to the magnet 12.
  • the bearing 15 is between see the axis 14 and the carrier 13 is arranged.
  • the further bearing 16 is likewise arranged between the carrier 13 and the axle 14.
  • the bearing 15 and the further bearing 16 are realized as plain bearings.
  • the carrier 13 in translation to the turbine 11 and the magnet 12 is movable.
  • the carrier 13 is realized as a housing 19.
  • the housing 19 has a fluid inlet 20, a fluid-carrying chamber 21 and a fluid outlet 22.
  • the fluid flow FL flows into the chamber 21 through the fluid inlet 20 and out of the housing 19 via the fluid outlet 22.
  • the turbine 11 and the magnet 12 are located in the chamber 21.
  • a channel 53 of the housing 19 directs the fluid flow FL tangential to the turbine 11.
  • the coil 17 and the magnetizable shield 18 are in the chamber 21.
  • the housing 19 can made of a two-part injection mold.
  • the magnet 12 has a first extension Bl in the direction of the axis 14.
  • According to the magneti ⁇ matable shield body 18 in the direction of the axis 14 has a second dimension B2.
  • the second expansion B2 corresponds nä ⁇ herunglus the first expansion Bl.
  • the absolute value of the difference between the first extent Bl and the second extent B2 is less than or equal to 4 mm.
  • the inner diameter of the magnetizable shielding body 18 is larger than 16 mm.
  • the fluid flow FL causes the turbine 11, the magnet 12 and the axis 14 in a rotational movement.
  • the magnetizable shield body 18 aligns the magnets 12 and the associated axis 14 in such a way that the magnet is located in attachments ⁇ ren the circumscribed by the shielding body 18 magnetizable cylinder 12th
  • the magnetizable shield body 18 amplifies the magnetic field at the coil 17.
  • the magneti ⁇ matable shielding body 18 aligns the assembly of magnet 12 and turbine 11 in the housing 19 in such a way that a very high generator voltage UG is generated.
  • the alignment between see the turbine 11 and the magnet 12 and the coil 17 and the alignment with the channel 53 takes place with mag ⁇ netic restoring forces. The alignment is thus carried out automatically by the generator assembly 10. A manual adjustment of the movable to the fixed components of the generator assembly 10 can thus be avoided.
  • the magnetizable shield body 18 is mounted outside of the housing 19.
  • the coil 17 and the magnetizable shielding body 18 at ⁇ de outside the housing 19 is arranged.
  • the magnetizable shielding body 18 and the coil 17 do not flow around the fluid. Thereby the risk of corro sion ⁇ the magnetizable shield body 18 is decreased.
  • Wei ⁇ ter advantageously the risk of a short circuit between the terminals or the turns of the coil 17 and a corrosion of the coil 17 is reduced.
  • the bearing 15 is realized as a through hole or a blind hole in the housing 19.
  • the axis 14 is movable in the through hole or in the blind hole.
  • the further bearing 16 may be formed as a through hole or blind hole in the housing 19. The bearings are realized cost-effectively.
  • FIG. 2A shows an exemplary embodiment of a detail of a generator arrangement according to the proposed principle.
  • FIG. 2A shows a cross section through the generator arrangement according to FIG. 1A along the line AA '.
  • the magnet 12 is formed as a circular ring.
  • the magnet 12 is a ring magnet net.
  • the magnet 12 has exactly one pole pair 33.
  • the magnet 12 is realized as a diametrically magnetized magnet.
  • the magnetizable shielding body 18 is formed in cross section ge ⁇ according to Figure 2A as a circular ring.
  • the coil 17 is realized as a section of a circular ring.
  • the coil 17 is formed ⁇ the way that only a narrow gap between the magnet 12 and the coil 17 is present. Further, the coil 17 is realized such that also only a narrow gap between the coil 17 and the magnetizable shield body 18 is present.
  • the coil 17 is so reali ⁇ Siert that it forms half of a circular ring.
  • the coil 17 is connected to the magnetizable shielding body 18.
  • an adhesive may fix the coil 17 to the magnetizable shielding body 18.
  • FIG. 2B shows another exemplary embodiment ei ⁇ nes details of the generator arrangement.
  • the generator arrangement 10 comprises a further coil 30.
  • the further coil 30 is fixedly connected to the carrier 13.
  • the coil 17 and the further coil 30 each occupy a space which is smaller than half of a circular ring around the magnet 12.
  • the coil 17 and the further coil 30 are connected in series with each other.
  • the magnet 12 is realized disk-shaped.
  • the generator voltage UG can be tapped.
  • the generator voltage UG is the sum of the tapped off at the coil 17 and at the other coil 30 voltages.
  • the magnet 12 is formed as a rod-shaped magnet.
  • Figure 2C shows another exemplary embodiment ei ⁇ nes details of the generator arrangement. According to FIG. 2C, the magnet 12 comprises exactly two pole pairs, namely the pole pair 33 and the further pole pair 34.
  • Figure 2D shows another exemplary embodiment ei ⁇ nes details of the generator arrangement.
  • the magnet 12 has a first number N of pole pairs.
  • the first number N is greater than or equal to 1.
  • N has the value 3.
  • the generator arrangement 10 has a number of 2 * N coils.
  • the generator assembly thus comprises six coils, namely the coil 17, the further coil 30 and four additional coils 36 to 39.
  • the coil 17, the further coil 30 and the additional coils 36 to 39 are connected in series.
  • a generator voltage UG can be tapped, which corresponds to the sum of the voltages at the six coils 17, 30, 36 to 39.
  • the magnet 12 is formed as a disk-shaped magnet.
  • the magnet 12 according to FIGS. 2C and 2D is sectorally polarized.
  • FIGS 2E and 2F illustrate a further exemplary exporting ⁇ approximate shape of a detail of the generator assembly in two mutually perpendicular cross-sections.
  • the turbine 11 comprises a material which is at least partially magnetized.
  • the turbine 11 has a magnetized core 50 and an outer turbine part 51.
  • the magnetized core 50 is formed as a circular ring.
  • the outer turbine part 51 encloses the magnetized core 50.
  • the magnetic core 50 is disposed inside the outer turbine part 51.
  • the outer turbine part 51 has a second number M of blades 52.
  • the outer turbine part 51 may be made of plastic.
  • the second number M has the value in the example according to FIG. 2E 16.
  • the generator assembly 10 to the channel 53.
  • the channel 53 directs the fluid flow FL to the blades 52.
  • the turbine 11 is flowed tangentially by means of the channel 53.
  • the turbine 11 is realized as a turbine wheel, water wheel or blade wheel turbine.
  • the magnetizable shielding body 18 is disposed inside the housing 19. Alternatively, it may be arranged outside the housing 19.
  • FIG. 3A shows an exemplary embodiment of an arrangement for determining the consumption of resources according to the proposed principle.
  • the arrangement for determining the consumption of resources 60 has the generator arrangement 10.
  • the generator assembly 10 includes the turbine 11, which is firmly and permanently connected to the magnet 12 and the carrier 13.
  • the turbine 11 and the magnet 12 are directly and perma nently connected to the axle ⁇ fourteenth
  • the axle 14 is coupled to the carrier 13 via the bearing 15.
  • the carrier 13 is realized as a housing 19.
  • the coil 17 is arranged on ⁇ .
  • the coil 17 is located on the outside of the housing 19.
  • the coil 17 is separated by the housing 19 from the fluid.
  • a voltage converter 63 and an electric ⁇ circuit 68 are arranged on the carrier 13.
  • the elekt ⁇ generic circuit 68 comprises a microprocessor 61, a memory 62 and an evaluation circuit 64.
  • the electric circuit 68 is separated from the fluid through the housing 19th
  • the housing 19 has the channel 53.
  • a sieve 65 is arranged in the fluid inlet 20, a sieve 65 is arranged.
  • a fluidized-jet regulator 66 is fastened in the fluid outlet 22.
  • the generator arrangement 10 comprises a temperature sensor 67.
  • the fluid flow FL enters the chamber 21 of the housing 19 through the screen 65.
  • the channel 53 of the fluid stream ⁇ FL is passed onto the blades 52 of the turbine. 11 At- closing the fluid flow FL exits through the fluid jet regulator 66.
  • the Rotationsbewe ⁇ tion of the turbine 11 generated by the fluid flow FL generates the generator voltage UG in the coil 17.
  • the screen 65 is used to protect the components located in the chamber 21 from contamination.
  • the channel 53 is dimensioned so that the Anord ⁇ voltage 60 can serve as a flow restrictor. At the same time friction or turbulence limits the fluid flow FL.
  • a flow restrictor 69 may be arranged in the fluid outlet 22 instead of the fluid jet regulator 66.
  • FIG. 3B shows a further exemplary embodiment of the arrangement for determining the consumption of resources.
  • the arrangement 60 'according to FIG. 3B is a development of the arrangement shown in FIG. 3A.
  • the fluid flows into the turbine 11 in the direction of the axis 14.
  • the turbine 11 and the magnet 12 are gekop ⁇ pelt over the axle 14 with the carrier. 13
  • the carrier 13 is realized as a housing 19.
  • the arrangement 60 comprises an outer housing 70.
  • the fluid outlet 22 has the fluid jet regulator 66 and a flow limiter 69.
  • the outer housing 70 includes not be recorded ⁇ connection possibilities, such as a thread or a coupling with which the arrangement for determining the consumption of resources 60 'with a fluid supply 71 and a fluid dispenser 72 can be connected.
  • An outer diameter of the outer housing 70 may have a value between 10 and 200 mm, preferably between 18 and 21 mm.
  • the outer housing 70 can be used in cuffs that serve to accommodate commercial jet regulator.
  • the arrangement 60 ' comprises a display 73, which is connected to the microprocessor 61 and the voltage converter 63. The order for determining the resource consumption 60 'can be integrated into a shower head.
  • the assembly 60 ' may include an aerator at the fluid outlet 22.
  • FIG. 3C shows an exemplary embodiment of an electrical circuit arrangement as can be used in the arrangement for determining the consumption of resources in FIGS. 3A and 3B.
  • the evaluation circuit 64 couples the first and second terminals 31, 32 to an input of the microprocessor 61.
  • the memory 62 is connected to the microprocessor 61.
  • the temperature sensor 67 is coupled to another input of the microprocessor 61.
  • An output of the microprocessor 61 is connected to the display 73.
  • the voltage converter 63 is connected on the output side to the electrical circuit 68.
  • the voltage converter 63 has its output connected with pensionable connections of the microprocessor 61, the Ausenseschal ⁇ tung 64 and the memory 62nd Furthermore, the voltage converter 63 is connected on the output side to supply terminals of the temperature sensor 67 and the display 73.
  • the generator voltage UG is converted by means of the voltage converter 63 into a supply voltage UGS.
  • the genera ⁇ tors voltage UG is an AC voltage.
  • the supply voltage UGS is a DC voltage.
  • the supply voltage UGS is used to supply the microprocessor 61, the memory 62, the temperature sensor 67, the evaluation circuit 64 and the display 73.
  • the evaluation circuit 64 provides a flow signal SF, which is a function of the generator voltage UG.
  • the flow signal SF is the input of the Microprocessor 61 forwarded.
  • the microprocessor 61 determines, with the aid of the flow signal SF, the flow rate FLM. For example, the microprocessor 61 evaluates the zero crossings of the generator voltage UG and thus determines a frequency f or a period of rotation of the turbine 11.
  • the memory 62 is used to store a table.
  • the microprocessor 61 determines the flow rate FLM from the flow signal SF and the inputs in the table. As a result, a nonlinearity between the flow rate FLM of the fluid flow FL and the frequency fG of the generator voltage UG can be compensated.
  • the table is a jump table reali ⁇ Siert. A volume per revolution of the turbine 11 may depend on the rotational frequency f of the turbine 11. A non-linear relationship between the rotational frequency f of the turbine 11 and the flow rate FLM of the fluid flow FL can thus be compensated.
  • the temperature sensor 67 detects the temperature of the fluid. The temperature sensor 67 outputs a temperature signal ST to the microprocessor 61.
  • the characteristic curve of the generator voltage UG ⁇ Ge is used as an indicator of the rotational frequency and, after conversion by means of the microprocessor 61 for the flow rate per unit time FLM.
  • the generator ⁇ clamping voltage UG is used as an energy source for the electrical circuit 68th Thus it can be dispensed with a battery or an external power supply.
  • the electrical circuit 68 may comprise a microcontroller instead of the microprocessor 61.
  • the microprocessor 68 for determining the flow rate FLM directly the generator voltage UG or a signal generated in the voltage converter 63 is supplied. In an alternate embodiment is between 32 at least one coil from a group comprising the further coil 30 and the union zusharm ⁇ coils 36 to 39, arranged in series to the coil 17 to the first and the second terminal 31.

Abstract

The invention relates to a generator arrangement comprising a turbine (11), a support (13), an axle (14), a bearing (15), and a coil (17). The material of the turbine (11) is at least partially magnetized. Alternatively, the turbine (11) is fixedly connected to a magnet (12). The turbine (11) and/or the magnet (12) comprise a material from a group comprising a ferromagnetic material, a ferrimagnetic material, and rare earth metal. The turbine (11) can be placed in rotary motion by a fluid for generating a variable magnetic field. The axle (14) and the bearing (15) couple the turbine (11) to the carrier (13). The coil (17) is designed for detecting the variable magnetic field, wherein the coil (17) is fixedly connected to the carrier (13). The generator arrangement (10) is designed for providing a generator voltage (UG) at the output side of the coil (17) that can be used for determining the rate of flow (FLM) through the generator arrangement (10) and for supplying energy to an electrical circuit (68).

Description

Beschreibung description
Generatoranordnung und Verfahren zur Erzeugung einer Generatorspannung Generator arrangement and method for generating a generator voltage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Generatoranordnung, eine Anordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs mit einer Generatoranordnung und ein Verfahren zur Erzeugung einer Generatorspannung. The present invention relates to a generator arrangement, an arrangement for determining the consumption of resources with a generator arrangement and a method for generating a generator voltage.
Eine Generatoranordnung wandelt eine kinetische und eine po¬ tentielle Energie eines Fluids, wie beispielsweise Wasser, in elektrische Energie um. Dokument US 2007/0037470 AI befasst sich mit einem Generator, der elektrische Energie zum Betrieb von Leuchtdioden erzeugt. A generator converts a kinetic assembly and a po ¬ tentielle energy of a fluid, such as water, into electrical energy. Document US 2007/0037470 AI deals with a generator which generates electrical energy for the operation of light-emitting diodes.
Eine Anordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs dient dazu, Informationen wie beispielsweise die Durchflussmenge eines Fluids einem Verbraucher anzuzeigen. An arrangement for determining the consumption of resources is used to display information such as the flow rate of a fluid to a consumer.
Dokument DE 3242057 AI beschreibt ein Durchflussmessgerät , dessen Generatorspannung zur Ermittlung der Durchflussmenge und zur Stromversorgung eingesetzt wird. Document DE 3242057 A1 describes a flow meter whose generator voltage is used to determine the flow rate and the power supply.
Dokumente DE 102006057518 AI, WO 2008/018836 AI, Documents DE 102006057518 AI, WHERE 2008/018836 AI,
US 3, 342, 070, EP 0950877 A2 , EP 0990877 A2 , EP 1858144 A2 , US 6,612,188 B2, EP 1884292 AI, GB 2434207 A und US 3,342,070, EP 0950877 A2, EP 0990877 A2, EP 1858144 A2, US Pat. No. 6,612,188 B2, EP 1884292 Al, GB 2434207 A and US Pat
EP 1367370 AI zeigen verschiedene Anordnungen zur Bestimmung von Fluidparametern, wie etwa einer Durchflussmenge. EP 1367370 AI show various arrangements for determining fluid parameters, such as a flow rate.
In DE 102006005678 AI ist ein Durchflussmessgerät mit einer Platte aus einem magnetisch abschirmenden Material angegeben. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Generatoranordnung, eine Anordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs mit einer Generatoranordnung und ein Verfahren zur Erzeugung einer Generatorspannung bereitzustellen, welche eine kosteneffiziente Herstellung ermöglichen. In DE 102006005678 AI a flow meter is specified with a plate of a magnetically shielding material. Object of the present invention is to provide a generator assembly, an arrangement for determining the resource consumption with a generator assembly and a method for generating a generator voltage, which allow a cost-effective production.
Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen der Patentansprüche 1 und 10 sowie dem Verfahren gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved with the objects of claims 1 and 10 and the method according to claim 13. Further developments and refinements are the subject matter of the dependent claims.
In einer Ausführungsform umfasst die Generatoranordnung eine Turbine, einen Träger, eine Achse, mindestens ein Lager sowie mindestens eine Spule. Das Material der Turbine ist mindes¬ tens teilweise magnetisiert . Alternativ ist die Turbine fest mit einem Magneten verbunden. Dabei weist mindestens eine Komponente aus einer Gruppe, umfassend die Turbine und den Magnet, ein Material aus einer Gruppe, umfassend ein ferro- magnetisches Material, ein ferrimagnetisches Material und ein Metall der Seltenen Erden, auf. Die Turbine ist von einem Fluid in eine Drehbewegung zur Erzeugung eines sich ändernden Magnetfeldes versetzbar. Die Achse und das mindestens eine Lager koppeln die Turbine mit dem Träger. Darüber hinaus ist die mindestens eine Spule fest mit dem Träger verbunden. Die mindestens eine Spule dient zur Erfassung des sich ändernden Magnetfeldes. Weiter ist die Generatoranordnung ausgelegt, eine Generatorspannung ausgangsseitig an der mindestens einen Spule bereitzustellen. Die Generatorspannung wird zur Ermitt- lung der durch die Generatoranordnung fließenden Durchflussmenge und zur Energieversorgung einer elektrischen Schaltung eingesetzt . Mit Vorteil wird keine externe Stromversorgung zum Betrieb der Generatoranordnung benötigt. Vorteilhafterweise kann die Generatorspannung als Indikator für die Durchflussmenge verwendet werden. Daher kann eine kosteneffiziente Herstellung der Generatoranordnung erreicht werden. Mit Vorteil ist die Turbine bei einer Verwendung eines ferromagnetischen oder eines ferrimagnetischen Materials oder eines Metalls der Selte¬ nen Erden mindestens teilweise magnetisiert . Die Turbine kann als weiteres Material ein Metall oder einen Kunststoff auf- weisen. Der Kunststoff kann Polytetrafluorethylen, abgekürzt PTFE, oder Polyphenylenether, abgekürzt PPE, oder eine Mischung mit PPE oder PTFE sein. Eine mit einem Magneten verbundene Turbine kann als Material ein Metall oder einen In one embodiment, the generator arrangement comprises a turbine, a carrier, an axle, at least one bearing and at least one coil. The material of the turbine is Minim ¬ least partially magnetized. Alternatively, the turbine is firmly connected to a magnet. In this case, at least one component from a group comprising the turbine and the magnet comprises a material from a group comprising a ferromagnetic material, a ferrimagnetic material and a rare-earth metal. The turbine is displaceable by a fluid into a rotary motion to produce a changing magnetic field. The axle and the at least one bearing couple the turbine to the carrier. In addition, the at least one coil is firmly connected to the carrier. The at least one coil is used to detect the changing magnetic field. Furthermore, the generator arrangement is designed to provide a generator voltage on the output side at the at least one coil. The generator voltage is used for determining the flow rate flowing through the generator arrangement and for supplying energy to an electrical circuit. Advantageously, no external power supply is needed to operate the generator assembly. Advantageously, the generator voltage can be used as an indicator of the flow rate. Therefore, a cost-efficient production of the generator assembly can be achieved. Advantageously, the turbine is magnetized at least partly at a use of a ferromagnetic or a ferrimagnetic material or of a metal of Selte ¬ earths. The turbine may have a metal or a plastic as another material. The plastic may be polytetrafluoroethylene, abbreviated to PTFE, or polyphenylene ether, abbreviated PPE, or a mixture with PPE or PTFE. A turbine connected to a magnet may be a metal or a material
Kunststoff aufweisen. Der Kunststoff kann Polytetrafluorethy- len, abgekürzt PTFE, oder Polyphenylenether, abgekürzt PPE, oder eine Mischung mit PPE oder PTFE sein. PPE wird auch als Poly (oxy-2 , 6-dimethyl-l , 4-phenylen) oder Polyether bezeichnet. PPE ist ein hochtemperaturbeständiger, thermoplastischer Kunststoff mit der Formel (C8H80)n. Die Mischung kann ein Blend von PPE mit Polystyrol, Styrol-Butadien-Copolymer oder Polyamid sein. Das Styrol-Butadien-Copolymer ist schlagzäh. Die Achse kann auch als Welle bezeichnet werden. Die Genera¬ toranordnung setzt mit Vorteil einen Teil der kinetischen und der potentiellen Energie des Fluids in elektrische Energie um. Die elektrische Energie kann von der mindestens einen Spule bereitgestellt werden. Plastic have. The plastic may be polytetrafluoroethylene, abbreviated to PTFE, or polyphenylene ether, abbreviated PPE, or a mixture with PPE or PTFE. PPE is also referred to as poly (oxy-2, 6-dimethyl-1,4-phenylene) or polyether. PPE is a high-temperature resistant thermoplastic with the formula (C8H80) n. The blend may be a blend of PPE with polystyrene, styrene-butadiene copolymer or polyamide. The styrene-butadiene copolymer is impact-resistant. The axis can also be called a wave. The genera ¬ gateway device implements a part of the kinetic and potential energy of the fluid into electrical energy to advantage. The electrical energy can be provided by the at least one coil.
In einer Ausführungsform weist ein Körper, insbesondere die Turbine oder der Magnet, welcher ein Metall der Seltenen Er- den umfasst, einen Überzug auf. Der Überzug kann mindestens eine Schicht aus einer Gruppe, umfassend eine Nickel-, Gold-, Chrom- und KunststoffSchicht , aufweisen. Durch die Vernicke¬ lung, Vergoldung, Verchromung beziehungsweise die Kunststoff- einhüllung kann das Metall der Seltenen Erde vor Wasser geschützt werden. In one embodiment, a body, in particular the turbine or the magnet, which comprises a metal of the rare earth, has a coating. The coating may comprise at least one layer of a group comprising a nickel, gold, chromium and plastic layer. By Vernicke ¬ ment, gold plating, chrome plating or the plastic Enveloping the metal of the rare earth can be protected from water.
Ein ferromagnetisches Material kann ein reines Metall, insbe- sondere Eisen, Kobalt und Nickel, oder eine ferromagnetische Legierung, insbesondere Aluminium-Nickel-Cobalt AINiCo, Sama- rium-Cobalt SmCo, Neodym-Eisen-Bor Nd2Fel4B, Nickel-Eisen Ni- Fe oder Nickel-Eisen-Cobalt NiFeCo, oder ein Material wie Chromdioxid, Manganarsenid oder Europium ( I I ) -oxid sein. Ein Material mit ferrimagnetischen Eigenschaften wird als Ferrit bezeichnet. Ein Ferrit kann Eisen sowie mindestens ein weite¬ res zweiwertiges Metallion, insbesondere Kupfer, Nickel, Zink, Magnesium oder Mangan, enthalten. In einer Ausführungsform koppeln die Achse und das mindestens eine Lager die Turbine mit dem Träger derart, dass die Turbi¬ ne drehbar und axial beweglich ist. A ferromagnetic material may be a pure metal, in particular iron, cobalt and nickel, or a ferromagnetic alloy, in particular aluminum-nickel-cobalt AINiCo, samarium-cobalt SmCo, neodymium-iron-boron Nd2Fel4B, nickel-iron Ni-Fe or nickel-iron-cobalt NiFeCo, or a material such as chromium dioxide, manganese arsenide or europium (II) oxide. A material with ferrimagnetic properties is called ferrite. A ferrite may contain iron and at least one further bivalent metal ion, in particular copper, nickel, zinc, magnesium or manganese. In one embodiment, the axle and the at least one bearing coupling the turbine to the carrier such that the Turbi ¬ ne is rotatable and axially movable.
In einer Ausführungsform koppeln die Achse und das mindestens eine Lager die Turbine mit dem Träger so, dass die Turbine nicht nur in eine Drehbewegung versetzt werden kann, sondern auch axial beweglich ist. Bei einer axialen Bewegung wird die Turbine in der Richtung der Achse translatorisch bewegt. Aufgrund der axialen Beweglichkeit kann die Lage der Turbine zum Träger und damit zur mindestens einen Spule optimiert werden. Aufgrund der axialen Beweglichkeit kann die Turbine so bewegt werden, dass die kinetische und die potentielle Energie des Fluids mit einem hohen Wirkungsgrad eingesetzt wird. In einer Ausführungsform hat eine Turbine einen Außendurchmesser aus einem Bereich von 4 mm bis 1 m, bevorzugt aus einem Bereich zwischen 6 und 20 mm. Die Turbine kann eine In one embodiment, the axle and the at least one bearing couple the turbine to the carrier so that the turbine can not only be rotated, but also axially movable. In an axial movement, the turbine is translationally moved in the direction of the axis. Due to the axial mobility, the position of the turbine to the carrier and thus the at least one coil can be optimized. Due to the axial mobility, the turbine can be moved so that the kinetic and the potential energy of the fluid is used with a high efficiency. In one embodiment, a turbine has an outside diameter in the range of 4 mm to 1 m, preferably in a range of 6 to 20 mm. The turbine can be one
Francis-, Kaplan-, Pelton- oder Michell-Banki-Turbine oder ein Stirnrad sein. Die Turbine kann eine modifizierte Ausfüh¬ rung einer Francis-, Kaplan-, Pelton- oder Michell-Banki- Turbine oder eines Stirnrads sein. In einer Ausführungsform umfasst die Generatoranordnung einen magnetisierbaren Abschirmkörper. Der magnetisierbare Abschirmkörper weist ein ferromagnetisches oder ein ferrimagne- tisches Material auf. Das Material des magnetisierbaren Ab¬ schirmkörpers kann Eisen, insbesondere Weicheisen, sein. Der magnetisierbare Abschirmkörper ist fest mit dem Träger ver¬ bunden. Dabei ist die Spule zwischen dem magnetisierbaren Abschirmkörper und der Turbine beziehungsweise dem mit der Tur¬ bine verbundenen Magneten angeordnet. Die Spule kann formschlüssig mit dem magnetisierbaren Abschirmkörper verbunden sein. In einer Ausführungsform kann der magnetisierbare Abschirmkörper das magnetisierte Material der Turbine oder den mit der Turbine verbundenen Magneten derart anziehen, dass die Turbine axial zum Träger und damit zur Spule verschoben wird. Mit Vorteil kann mittels des magnetisierbaren Abschirm- körpers ein einfacher und kosteneffektiver Aufbau erreicht werden. Die Generatoranordnung ist somit selbst-j ustierend realisiert. Die Generatoranordnung kann sich somit im Betrieb selbst justieren. In einer Ausführungsform ist das Fluid Wasser. Das Fluid kann Kaltwasser, Heißwasser oder ein Gemisch aus Kalt- und Heißwasser sein. Alternativ kann das Fluid Wasserdampf, ein Gas, ein Gasgemisch, Erdgas sowie eine Flüssigkeit wie Rohöl, Öl, Benzin, Diesel, eine chemische Lösung oder Abwasser sein. Francis, Kaplan, Pelton or Michell-Banki turbine or to be a spur gear. The turbine may be a modified exporting ¬ tion of a Francis, Kaplan, Pelton or Michell-Banki- turbine or a spur gear. In one embodiment, the generator arrangement comprises a magnetizable shielding body. The magnetizable shielding body has a ferromagnetic or a ferrimagnetic material. The material of the magnetizable From ¬ umbrella body may be iron, in particular soft iron. The magnetizable shield body is fixed to the carrier ver ¬ prevented. The coil between the magnetizable shield body and the turbine or the end connected to the door ¬ bine magnet is arranged. The coil can be positively connected to the magnetizable shielding body. In one embodiment, the magnetizable shield body may attract the magnetized material of the turbine or the magnet connected to the turbine such that the turbine is displaced axially of the carrier and thus of the coil. Advantageously, a simple and cost-effective construction can be achieved by means of the magnetizable shielding body. The generator arrangement is thus implemented self-j ustierend. The generator assembly can thus adjust itself during operation. In one embodiment, the fluid is water. The fluid may be cold water, hot water or a mixture of cold and hot water. Alternatively, the fluid may be water vapor, a gas, a gas mixture, natural gas, as well as a liquid such as crude oil, oil, gasoline, diesel, a chemical solution, or waste water.
In einer Ausführungsform umfasst eine Anordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs die Generatoranordnung. Weiter umfasst die Anordnung die elektrische Schaltung. Die elektri- sehe Schaltung kann einen Mikroprozessor aufweisen. Der Mikroprozessor kann mit der mindestens einen Spule verbunden sein. Der Mikroprozessor kann dazu ausgelegt sein, aus der Generatorspannung oder einem aus der Generatorspannung gewon- nenen Durchflusssignal die Durchflussmenge des Fluids zu bestimmen . In one embodiment, an arrangement for determining the consumption of resources comprises the generator arrangement. Furthermore, the arrangement comprises the electrical circuit. The electrical see circuit may have a microprocessor. The microprocessor may be connected to the at least one coil. The microprocessor can be designed to determine the flow rate of the fluid from the generator voltage or a flow signal obtained from the generator voltage.
Mit Vorteil kann mittels der Generatoranordnung die Anordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs mit elektrischer Energie versorgt werden. Aufgrund der Drehbewegung liegt die Generatorspannung als Wechselspannung vor. Weiter kann die Anordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs die Genera¬ torspannung derart auswerten, dass ein Rotationswinkel der Turbine, eine Rotationsdauer oder eine Rotationsfrequenz der Turbine und daraus die Durchflussmenge des Fluids bestimmt werden können. Advantageously, by means of the generator arrangement, the arrangement for determining the consumption of resources can be supplied with electrical energy. Due to the rotational movement, the generator voltage is present as alternating voltage. Further, the arrangement for determining the consumption of resources can evaluate the genera ¬ gate voltage such that a rotation angle of the turbine, a period of rotation or a rotation frequency of the turbine and the flow rate of the fluid can be determined therefrom.
Die Anordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs kann in einer Armatur, insbesondere in einem Wasserhahn, einer Misch- batterie, einem Duschschlauch, einem Duschkopf und einem Gartenschlauch, angeordnet sein. The arrangement for determining the consumption of resources can be arranged in a fitting, in particular in a faucet, a mixing battery, a shower hose, a shower head and a garden hose.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Erzeugung einer Generatorspannung ein Versetzen einer Turbine, deren Material mindestens teilweise magnetisiert ist oder die fest mit einem Magneten verbunden ist, durch einen Fluid in eine Drehbewegung. Die Turbine und/oder der Magnet weisen ein Material aus einer Gruppe auf, umfassend ein ferromagnetisches Material, ein ferrimagnetisches Material und ein Metall der Seltenen Erden. Die Drehbewegung erzeugt ein sich ändernden Magnetfeld. Eine Generatorspannung wird mittels mindestens einer Spule aus dem sich ändernden Magnetfeld erzeugt. Eine Durchflussmenge wird aus der Generatorspannung ermittelt. Aus der Generatorspannung wird eine Versorgungsspannung generiert, die eine elektrische Schaltung mit elektrischer Ener¬ gie versorgt. Durch die Verwendung der Generatorspannung als Indikator für die Durchflussmenge und zur Energieversorgung ist das Verfah¬ ren kostengünstig durchführbar. In one embodiment, a method for generating a generator voltage comprises displacing a turbine whose material is at least partially magnetized or which is fixedly connected to a magnet by a fluid in a rotational movement. The turbine and / or the magnet comprise a material from a group comprising a ferromagnetic material, a ferrimagnetic material and a rare earth metal. The rotational movement creates a changing magnetic field. A generator voltage is generated by means of at least one coil from the changing magnetic field. A flow rate is determined from the generator voltage. Out The generator voltage, a supply voltage is generated, which supplies an electrical circuit with electrical energy Ener ¬ gie. By using the generator voltage as an indicator of the flow rate and the energy supply the procedural ¬ ren is inexpensive feasible.
In einer Ausführungsform koppeln eine Achse und mindestens ein Lager die Turbine mit einem Träger so, dass die Turbine in eine Drehbewegung versetzt werden kann und axial beweglich ist . In one embodiment, an axle and at least one bearing couple the turbine to a carrier so that the turbine can be rotated and axially movable.
In einer Ausführungsform ist ein magnetisierbarer Abschirm- körper fest mit dem Träger verbunden. Eine Spule ist zwischen dem magnetisierbaren Abschirmkörper und der Turbine beziehungsweise dem mit der Turbine verbundenen Magneten angeord¬ net . In einer Weiterbildung zieht der magnetisierbare Abschirmkörper das magnetisierte Material der Turbine oder den mit der Turbine verbundenen Magneten derart an, dass das magnetisierte Material der Turbine beziehungsweise der mit der Turbine verbundene Magnet zur Spule ausgerichtet ist. Dazu kann die Turbine axial zum Träger und damit zu der mit dem Träger fest verbundenen Spule verschoben werden. Mit Vorteil ist das mindestens eine Lager derart realisiert, dass die Turbine axial zum Träger beweglich ist. Mit Vorteil können somit Schwankungen der Abmessungen des Trägers, der Turbine oder der Achse oder der Lage der Teile zueinander aufgrund von Fertigungsto¬ leranzen ausgeglichen werden. Die Ausrichtung von der Turbine zur Spule erfolgt selbsttätig im Betrieb. Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbei¬ spielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- bezie¬ hungsweise wirkungsgleiche Komponenten, Strukturen oder Bau¬ elemente tragen gleiche Bezugszeichen. Insoweit sich Kompo- nenten, Strukturteile oder Bauelemente in ihrer Funktion ent¬ sprechen, wird deren Beschreibung nicht in jeder der folgenden Figuren wiederholt. Es zeigen: In one embodiment, a magnetizable Abschirm- body is firmly connected to the carrier. A coil is angeord ¬ net between the magnetizable shielding body and the turbine or the magnet connected to the turbine. In a development, the magnetizable shielding body attracts the magnetized material of the turbine or the magnet connected to the turbine such that the magnetized material of the turbine or the magnet connected to the turbine is aligned with the coil. For this purpose, the turbine can be moved axially to the carrier and thus to the fixedly connected to the carrier coil. Advantageously, the at least one bearing is realized in such a way that the turbine is movable axially relative to the carrier. Advantageously therefore fluctuations in the dimensions of the carrier, of the turbine or the axle or the position of the parts can be equalized to each other due to Fertigungsto ¬ tolerances. The orientation from the turbine to the coil takes place automatically during operation. The invention is described in several Ausführungsbei ¬ play reference to the figures explained in more detail. Functional rela ¬ hung as the same effect components, structures or building ¬ elements bear like reference numerals. In that regard, com- ponents, speak structural parts or components in their function ent ¬ whose description is not repeated in each of the following figures. Show it:
Figuren 1A und 1B beispielhafte Ausführungsformen einer Ge- neratoranordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip, FIGS. 1A and 1B show exemplary embodiments of a generator arrangement according to the proposed principle,
Figuren 2A bis 2F beispielhafte Ausführungsformen von Details einer Generatoranordnung und Figuren 3A bis 3C beispielhafte Ausführungsformen einer Anordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs nach dem vorgeschlagenen Prinzip. FIGS. 2A to 2F show exemplary embodiments of details of a generator arrangement, and FIGS. 3A to 3C show exemplary embodiments of an arrangement for determining the consumption of resources according to the proposed principle.
Figur 1A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Gene- ratoranordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Generatoranordnung 10 umfasst eine Turbine 11 sowie einen Magneten 12. Die Turbine 11 und der Magnet 12 sind fest miteinander verbunden. Die Turbine 11 weist mindestens eine Schaufel 52 auf. Die Turbine enthält ein Metall und/oder einen Kunst- Stoff. Der Kunststoff kann PTFE oder PPE oder eine Mischung mit PPE oder PTFE sein. Weiter umfasst die Generatoranordnung 10 einen Träger 13, eine Achse 14 und ein Lager 15. Die Achse 14 ist fest mit dem Träger 13 verbunden. Die Achse 14 ist unbeweglich und dreht sich nicht. Die Achse 14 kann als Dorn realisiert sein. Die Achse 14 ist auf den Träger 13 montiert. Dazu wird die Achse 14 in den Träger 13 eingepresst. Alterna¬ tiv kann die Achse 14 durch eine Kleb- oder eine Schraubverbindung auf den Träger 13 montiert werden. Das Lager 15 ist zwischen der Turbine 11 und der Achse 14 angeordnet. Die Ge¬ neratoranordnung 10 umfasst ein weiteres Lager 16, welches zwischen dem Magneten 12 und der Achse 14 angeordnet ist. Darüber hinaus umfasst die Generatoranordnung 10 eine Spule 17, die über eine nicht gezeigte mechanische Verbindung fest mit dem Träger 13 verbunden ist. Die Spule 17 ist in einer nicht gezeigten Kammer angeordnet. Die Spule 17 ist nicht mit dem Fluid in Berührung. Der Magnet 12 ist derart angeordnet, dass er sich zwischen der Spule 17 und der Achse 14 zumindest teilweise und zumindest während eines Teils der Dauer einer Drehbewegung der Turbine 11 befindet. Weiter umfasst die Ge¬ neratoranordnung 10 einen magnetisierbaren Abschirmkörper 18, der über eine nicht gezeigte mechanische Verbindung fest mit dem Träger 13 verbunden ist. Der magnetisierbare Abschirmkör- per 18 ist als Ring ausgebildet. Der Magnet 12 ist im Inneren des Rings des magnetisierbaren Abschirmkörpers 18 angeordnet. FIG. 1A shows an exemplary embodiment of a generator arrangement according to the proposed principle. The generator assembly 10 includes a turbine 11 and a magnet 12. The turbine 11 and the magnet 12 are fixedly connected to each other. The turbine 11 has at least one blade 52. The turbine contains a metal and / or a synthetic material. The plastic may be PTFE or PPE or a mixture with PPE or PTFE. Further, the generator assembly 10 includes a carrier 13, an axle 14 and a bearing 15. The axle 14 is fixedly connected to the carrier 13. The axis 14 is immovable and does not rotate. The axis 14 can be realized as a mandrel. The axle 14 is mounted on the carrier 13. For this purpose, the axle 14 is pressed into the carrier 13. Alterna ¬ tively, the axis 14 can be mounted by an adhesive or a screw on the carrier 13. The bearing 15 is disposed between the turbine 11 and the axle 14. The Ge ¬ neratoranordnung 10 includes a further bearing 16 which is disposed between the magnet 12 and the axis 14. In addition, the generator assembly 10 includes a coil 17 which is fixedly connected to the carrier 13 via a mechanical connection, not shown. The coil 17 is arranged in a chamber, not shown. The coil 17 is not in contact with the fluid. The magnet 12 is arranged such that it is located between the coil 17 and the axis 14 at least partially and at least during part of the duration of a rotational movement of the turbine 11. Furthermore, the Ge ¬ neratoranordnung 10 comprises a magnetizable shielding body 18 which is fixedly connected to the carrier 13 via a mechanical connection, not shown. The magnetizable shielding body 18 is designed as a ring. The magnet 12 is disposed inside the ring of the magnetizable shield body 18.
Ein Fluidstrom FL treibt die Turbine 11 an. Die Turbine 11 und der Magnet 12 werden in eine Drehbewegung versetzt. Die Drehbewegung des Magneten 12 erzeugt ein sich änderndes Magnetfeld B am Ort der Spule 17. Dadurch ist zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss 31, 32 der Spule 17 eine Generatorspannung UG abgreifbar. Die Turbine 11 sowie der Magnet 12 befinden sich mindestens teilweise im Fluid. Die Spule 17 ist mit Vorteil sehr nahe am Magneten 12 angebracht. Der magnetisierbare Abschirmkörper 18 befindet sich in der Kammer, in der die Spule 17 angeordnet ist, oder ist vergos¬ sen. Ein magnetisierbares Material des magnetisierbaren Ab¬ schirmkörpers 18 kommt nicht mit dem Fluid in Berührung. Der magnetisierbare Abschirmkörper 18 weist eine Oberfläche auf, die gegen Oxidation geschützt ist. Ebenso ist ein Außendurchmesser des magnetisierbaren Abschirmkörpers 18 sehr klein, sodass insgesamt eine sehr kleine Baugröße der Generatoran¬ ordnung 10 erzielt wird. A fluid flow FL drives the turbine 11. The turbine 11 and the magnet 12 are set in a rotational movement. The rotational movement of the magnet 12 generates a changing magnetic field B at the location of the coil 17. As a result, between a first and a second terminal 31, 32 of the coil 17, a generator voltage UG can be tapped. The turbine 11 and the magnet 12 are at least partially in the fluid. The coil 17 is advantageously mounted very close to the magnet 12. The magnetizable shielding body 18 is located in the chamber in which the coil 17 is arranged, or is vergos ¬ sen. A magnetizable material of the magnetizable Ab ¬ screen body 18 does not come into contact with the fluid. The magnetizable shielding body 18 has a surface which is protected against oxidation. Likewise, an outer diameter of the magnetizable shielding body 18 is very small, so that overall a very small size of the generator arrangement 10 is achieved.
Das Lager 15 ist als Gleitlager realisiert. Das Gleitlager ist als Kunststoffgleitlager ausgebildet. Auch das weitereThe bearing 15 is realized as a plain bearing. The plain bearing is designed as a plastic plain bearing. Also the other
Lager 16 ist als Gleitlager ausgebildet. Das Lager 15 und das weitere Lager 16 ermöglichen eine Rotationsbewegung der Turbine 11 und des Magneten 12. Darüber hinaus ermöglicht das Gleitlager 15 eine axiale Bewegung der Turbine 11. Die Turbi- ne 11 kann translatorisch entlang der Achse 14 mit Hilfe des Lagers 15 bewegt werden. Entsprechend ermöglicht auch das weitere Lager 16 eine axiale Bewegung des Magneten entlang der Achse 14. Die Gleitlager weisen jeweils eine Gleitbuchse auf, die fest mit der Turbine 11 beziehungsweise dem Magnet 12 verbunden ist. Die Gleitbuchse bewegt sich direkt oder nur durch einen Schmierfilm getrennt an der Achse 14 vorbei. Der magnetisierbare Abschirmkörper 18 zieht den Magneten 12 derart an, dass der Magnet 12 sich innerhalb des vom magneti¬ sierbaren Abschirmkörper 18 umgebenen Zylinders befindet. Die Spule 17 ist zum magnetisierbaren Abschirmkörper 18 ausgerichtet. Durch die axiale Ausrichtung des Magneten 12 zur Spule 17 mittels des magnetisierbaren Abschirmkörpers 18 wird erreicht, dass ein möglichst hoher Wert für das Magnetfeld B, das am Ort der Spule 17 vorhanden ist, erzielt wird. Die Spu- le 17 ist somit als Stator der Generatoranordnung 10 und der Magnet 12 als Rotor der Generatoranordnung 10 ausgelegt. Die Generatoranordnung 10 kann einfach montiert werden. Eine Kalibrierung der Generatoranordnung 10 ist nicht erforderlich. Da die Achse 14 fest mit dem Träger 13 verbunden ist, sind mit Vorteil die Anzahl der beweglichen Teile sehr gering gehalten und der Aufbau kostengünstig herstellbar. In einer alternativen Ausführungsform können der Träger 13 sowie die Achse 14 zusammen als ein Stück hergestellt sein. Der Träger 13 und die Achse 14 können einstückig in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden. Bearing 16 is designed as a plain bearing. The bearing 15 and the further bearing 16 allow a rotational movement of the turbine 11 and the magnet 12. In addition, the sliding bearing 15 allows axial movement of the turbine 11. The turbine 11 can be moved translationally along the axis 14 by means of the bearing 15 , Accordingly, the further bearing 16 also allows an axial movement of the magnet along the axis 14. The sliding bearings each have a sliding bush, which is firmly connected to the turbine 11 and the magnet 12, respectively. The sliding bush moves directly or only separated by a lubricating film on the axis 14 over. The magnetizable shield body 18 attracts the magnet 12 in such a way that the magnet 12 is located within the space surrounded by the magneti ¬ sierbaren shielding body 18 cylinder. The coil 17 is aligned with the magnetizable shielding body 18. By the axial alignment of the magnet 12 to the coil 17 by means of the magnetizable shielding body 18 is achieved that the highest possible value for the magnetic field B, which is present at the location of the coil 17 is achieved. The coil 17 is thus designed as a stator of the generator arrangement 10 and the magnet 12 as a rotor of the generator arrangement 10. The generator assembly 10 can be easily mounted. A calibration of the generator assembly 10 is not required. Since the axis 14 is fixedly connected to the carrier 13, the number of moving parts are advantageously kept very low and the structure can be produced inexpensively. In an alternative embodiment, the carrier 13 and the axle 14 may be made together as one piece. The carrier 13 and the axle 14 may be made in one piece by an injection molding process.
In einer alternativen Ausführungsform sind die Gleitbuchse des Lagers 15 und die Turbine 11 einstückig realisiert. Das Lager 15 ist somit in der Turbine 11 integriert. Die Turbine 11 und die Gleitbuchse des Lagers 15 können aus Kunststoff sein. Der Kunststoff kann PTFE oder PPE oder eine Mischung mit PPE oder PTFE sein. Die Achse 14 kann beispielsweise Stahl enthalten. Die Achse 14 aus Stahl weist sehr gute In an alternative embodiment, the sliding bush of the bearing 15 and the turbine 11 are realized in one piece. The bearing 15 is thus integrated in the turbine 11. The turbine 11 and the sliding bushing of the bearing 15 may be made of plastic. The plastic may be PTFE or PPE or a mixture with PPE or PTFE. The axle 14 may contain steel, for example. The axle 14 made of steel has very good
Gleiteigenschaften in einer Gleitbuchse aus PTFE oder PPE o- der einer Mischung mit PPE oder PTFE auf. Sliding properties in a slide bush made of PTFE or PPE or a mixture with PPE or PTFE.
In einer alternativen Ausführdungsform ist das Lager 15 oder das weitere Lager 16 weggelassen. In an alternative embodiment, the bearing 15 or the further bearing 16 is omitted.
In einer alternativen Ausführungsform sind das Lager 15 und/oder das weitere Lager 16 als Gleitlager realisiert, wel¬ che axial unbeweglich sind. Dazu weist beispielsweise das Gleitlager eine Nut auf. In an alternative embodiment, the bearing 15 and / or the further bearing 16 are realized as a slide bearing, wel ¬ che are axially immovable. For this purpose, for example, the sliding bearing has a groove.
Figur 1B zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform ei- ner Generatoranordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Generatoranordnung 10' gemäß Figur 1B ist eine Weiterbildung der in Figur 1A gezeigten Generatoranordnung. Die Achse 14 ist fest mit der Turbine 11 verbunden. Weiter ist die Achse 14 fest mit dem Magneten 12 verbunden. Das Lager 15 ist zwi- sehen der Achse 14 und dem Träger 13 angeordnet. Das weitere Lager 16 ist ebenfalls zwischen dem Träger 13 und der Achse 14 angeordnet. Das Lager 15 sowie das weitere Lager 16 sind als Gleitlager realisiert. Somit ermöglichen das Lager 14 und das weitere Lager 16 eine rotierende Bewegung und eine trans¬ latorische Bewegung der Achse 14 zum Träger 13. Damit ist der Träger 13 translatorisch zur Turbine 11 beziehungsweise dem Magneten 12 bewegbar. Der Träger 13 ist als Gehäuse 19 reali- siert. Das Gehäuse 19 weist einen Fluideinlass 20, eine Flu- id-führende Kammer 21 sowie einen Fluidauslass 22 auf. Der Fluidstrom FL fließt durch den Fluideinlass 20 in die Kammer 21 ein und über den Fluidauslass 22 aus dem Gehäuse 19 aus. Die Turbine 11 und der Magnet 12 befinden sich in der Kammer 21. Ein Kanal 53 des Gehäuses 19 leitet den Fluidstrom FL tangential zur Turbine 11. Weiter befinden sich die Spule 17 sowie der magnetisierbare Abschirmkörper 18 in der Kammer 21. Das Gehäuse 19 kann mit einer zweiteiligen Spritzgussform hergestellt werden. Der Magnet 12 hat in Richtung der Achse 14 eine erste Ausdehnung Bl . Entsprechend hat der magneti¬ sierbare Abschirmkörper 18 in Richtung der Achse 14 eine zweite Ausdehnung B2. Die zweite Ausdehnung B2 entspricht nä¬ herungsweise der ersten Ausdehnung Bl . Der Absolutbetrag der Differenz zwischen der ersten Ausdehnung Bl und der zweiten Ausdehnung B2 ist kleiner oder gleich 4 mm. Der Innendurchmesser des magnetisierbaren Abschirmkörpers 18 ist größer als 16 mm. FIG. 1B shows a further exemplary embodiment of a generator arrangement according to the proposed principle. The generator arrangement 10 'according to FIG. 1B is a development of the generator arrangement shown in FIG. 1A. The axle 14 is fixedly connected to the turbine 11. Further, the axis 14 is fixedly connected to the magnet 12. The bearing 15 is between see the axis 14 and the carrier 13 is arranged. The further bearing 16 is likewise arranged between the carrier 13 and the axle 14. The bearing 15 and the further bearing 16 are realized as plain bearings. Thus, allow the bearing 14 and the further bearing 16 a rotating movement and a trans ¬ latorische movement of the axis 14 to the carrier 13. Thus, the carrier 13 in translation to the turbine 11 and the magnet 12 is movable. The carrier 13 is realized as a housing 19. The housing 19 has a fluid inlet 20, a fluid-carrying chamber 21 and a fluid outlet 22. The fluid flow FL flows into the chamber 21 through the fluid inlet 20 and out of the housing 19 via the fluid outlet 22. The turbine 11 and the magnet 12 are located in the chamber 21. A channel 53 of the housing 19 directs the fluid flow FL tangential to the turbine 11. Further, the coil 17 and the magnetizable shield 18 are in the chamber 21. The housing 19 can made of a two-part injection mold. The magnet 12 has a first extension Bl in the direction of the axis 14. According to the magneti ¬ matable shield body 18 in the direction of the axis 14 has a second dimension B2. The second expansion B2 corresponds nä ¬ herungsweise the first expansion Bl. The absolute value of the difference between the first extent Bl and the second extent B2 is less than or equal to 4 mm. The inner diameter of the magnetizable shielding body 18 is larger than 16 mm.
Der Fluidstrom FL versetzt die Turbine 11, den Magneten 12 sowie die Achse 14 in eine Drehbewegung. Der magnetisierbare Abschirmkörper 18 richtet den Magneten 12 und die damit verbundene Achse 14 derart aus, dass der Magnet 12 sich im Inne¬ ren des vom magnetisierbaren Abschirmkörpers 18 umgrenzten Zylinders befindet. Der magnetisierbare Abschirmkörper 18 verstärkt das Magnetfeld am Ort der Spule 17. Der magneti¬ sierbare Abschirmkörper 18 richtet die Baugruppe von Magnet 12 und Turbine 11 im Gehäuse 19 so aus, dass eine möglichst hohe Generatorspannung UG erzeugt wird. Die Ausrichtung zwi- sehen der Turbine 11 beziehungsweise dem Magnet 12 und der Spule 17 sowie die Ausrichtung zum Kanal 53 erfolgt mit mag¬ netischen Rückstellkräften. Die Ausrichtung wird somit von der Generatoranordnung 10 selbsttätig durchgeführt. Eine ma- nuelle Justage der beweglichen zu den festen Komponenten der Generatoranordnung 10 kann somit vermieden werden. The fluid flow FL causes the turbine 11, the magnet 12 and the axis 14 in a rotational movement. The magnetizable shield body 18 aligns the magnets 12 and the associated axis 14 in such a way that the magnet is located in attachments ¬ ren the circumscribed by the shielding body 18 magnetizable cylinder 12th The magnetizable shield body 18 amplifies the magnetic field at the coil 17. The magneti ¬ matable shielding body 18 aligns the assembly of magnet 12 and turbine 11 in the housing 19 in such a way that a very high generator voltage UG is generated. The alignment between see the turbine 11 and the magnet 12 and the coil 17 and the alignment with the channel 53 takes place with mag ¬ netic restoring forces. The alignment is thus carried out automatically by the generator assembly 10. A manual adjustment of the movable to the fixed components of the generator assembly 10 can thus be avoided.
In einer nicht gezeigten, alternativen Ausführungsform ist der magnetisierbare Abschirmkörper 18 außerhalb des Gehäuses 19 angebracht. In an alternative embodiment, not shown, the magnetizable shield body 18 is mounted outside of the housing 19.
In einer nicht gezeigten, alternativen Ausführungsform ist die Spule 17 sowie der magnetisierbare Abschirmkörper 18 bei¬ de außerhalb des Gehäuses 19 angeordnet. Mit Vorteil wird so- mit der magnetisierbare Abschirmkörper 18 sowie die Spule 17 nicht vom Fluid umströmt. Dadurch ist das Risiko einer Korro¬ sion des magnetisierbaren Abschirmkörpers 18 verringert. Wei¬ ter wird vorteilhafterweise die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen den Anschlüssen oder den Windungen der Spule 17 so- wie einer Korrosion der Spule 17 verringert. In an alternative embodiment, not shown, the coil 17 and the magnetizable shielding body 18 at ¬ de outside the housing 19 is arranged. Advantageously, the magnetizable shielding body 18 and the coil 17 do not flow around the fluid. Thereby the risk of corro sion ¬ the magnetizable shield body 18 is decreased. Wei ¬ ter advantageously the risk of a short circuit between the terminals or the turns of the coil 17 and a corrosion of the coil 17 is reduced.
In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform ist das Lager 15 als ein durchgehendes Loch oder ein Sackloch im Gehäuse 19 realisiert. Die Achse 14 ist im durchgehenden Loch beziehungsweise im Sackloch beweglich. Auch das weitere Lager 16 kann als durchgehendes Loch oder Sackloch im Gehäuse 19 ausgebildet sein. Die Lager sind kosteneffektiv realisiert. In an alternative, not shown embodiment, the bearing 15 is realized as a through hole or a blind hole in the housing 19. The axis 14 is movable in the through hole or in the blind hole. Also, the further bearing 16 may be formed as a through hole or blind hole in the housing 19. The bearings are realized cost-effectively.
Figur 2A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines De- tails einer Generatoranordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Figur 2A zeigt einen Querschnitt durch die Generatoranordnung gemäß Figur 1A entlang der Linie AA' . Der Magnet 12 ist als Kreisring ausgebildet. Der Magnet 12 ist ein Ringmag- net. Weiter weist der Magnet 12 genau ein Polpaar 33 auf. Der Magnet 12 ist als diametral magnetisierter Magnet realisiert. Der magnetisierbare Abschirmkörper 18 ist im Querschnitt ge¬ mäß Figur 2A als Kreisring ausgebildet. Die Spule 17 ist als Abschnitt eines Kreisrings realisiert. Die Spule 17 ist der¬ art ausgebildet, dass nur ein schmaler Spalt zwischen dem Magneten 12 und der Spule 17 vorhanden ist. Weiter ist die Spule 17 derart realisiert, dass ebenfalls nur ein schmaler Spalt zwischen der Spule 17 und dem magnetisierbaren Ab- schirmkörper 18 vorhanden ist. Die Spule 17 ist derart reali¬ siert, dass sie die Hälfte eines Kreisrings bildet. FIG. 2A shows an exemplary embodiment of a detail of a generator arrangement according to the proposed principle. FIG. 2A shows a cross section through the generator arrangement according to FIG. 1A along the line AA '. The magnet 12 is formed as a circular ring. The magnet 12 is a ring magnet net. Next, the magnet 12 has exactly one pole pair 33. The magnet 12 is realized as a diametrically magnetized magnet. The magnetizable shielding body 18 is formed in cross section ge ¬ according to Figure 2A as a circular ring. The coil 17 is realized as a section of a circular ring. The coil 17 is formed ¬ the way that only a narrow gap between the magnet 12 and the coil 17 is present. Further, the coil 17 is realized such that also only a narrow gap between the coil 17 and the magnetizable shield body 18 is present. The coil 17 is so reali ¬ Siert that it forms half of a circular ring.
In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform ist die Spule 17 mit dem magnetisierbaren Abschirmkörper 18 ver- bunden. So kann beispielsweise ein Kleber die Spule 17 am magnetisierbaren Abschirmkörper 18 befestigen. In an alternative embodiment, not shown, the coil 17 is connected to the magnetizable shielding body 18. For example, an adhesive may fix the coil 17 to the magnetizable shielding body 18.
Figur 2B zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform ei¬ nes Details der Generatoranordnung. Gemäß Figur 2B umfasst die Generatoranordnung 10 eine weitere Spule 30. Die weitere Spule 30 ist fest mit dem Träger 13 verbunden. Die Spule 17 sowie die weitere Spule 30 nehmen jeweils einen Raum ein, der kleiner als die Hälfte eines Kreisrings um den Magneten 12 sind. Die Spule 17 sowie die weitere Spule 30 sind seriell miteinander verbunden. Der Magnet 12 ist scheibenförmig realisiert. Zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 31, 32 ist die Generatorspannung UG abgreifbar. Die Generatorspannung UG ist die Summe der an der Spule 17 und an der weiteren Spule 30 abgreifbaren Spannungen. Figure 2B shows another exemplary embodiment ei ¬ nes details of the generator arrangement. According to FIG. 2B, the generator arrangement 10 comprises a further coil 30. The further coil 30 is fixedly connected to the carrier 13. The coil 17 and the further coil 30 each occupy a space which is smaller than half of a circular ring around the magnet 12. The coil 17 and the further coil 30 are connected in series with each other. The magnet 12 is realized disk-shaped. Between the first and the second terminal 31, 32, the generator voltage UG can be tapped. The generator voltage UG is the sum of the tapped off at the coil 17 and at the other coil 30 voltages.
In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform ist der Magnet 12 als stabförmiger Magnet ausgebildet. Figur 2C zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform ei¬ nes Details der Generatoranordnung. Gemäß Figur 2C umfasst der Magnet 12 genau zwei Polpaare, nämlich das Polpaar 33 und das weitere Polpaar 34. In an alternative, not shown embodiment, the magnet 12 is formed as a rod-shaped magnet. Figure 2C shows another exemplary embodiment ei ¬ nes details of the generator arrangement. According to FIG. 2C, the magnet 12 comprises exactly two pole pairs, namely the pole pair 33 and the further pole pair 34.
Figur 2D zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform ei¬ nes Details der Generatoranordnung. Gemäß Figur 2D weist der Magnet 12 eine erste Anzahl N von Polpaaren auf. Die erste Anzahl N ist größer oder gleich 1. Gemäß Figur 2D hat N den Wert 3. Weiter weist die Generatoranordnung 10 eine Anzahl 2 * N Spulen auf. Gemäß Figur 2D umfasst die Generatoranordnung somit sechs Spulen, nämlich die Spule 17, die weitere Spule 30 sowie vier zusätzliche Spulen 36 bis 39. Die Spule 17, die weitere Spule 30 sowie die zusätzlichen Spulen 36 bis 39 sind seriell miteinander verbunden. Somit ist zwischen den beiden Anschlüssen 31, 32 eine Generatorspannung UG abgreifbar, die der Summe der Spannungen an den sechs Spulen 17, 30, 36 bis 39 entspricht. Gemäß Figuren 2B bis 2D ist der Magnet 12 als scheibenförmiger Magnet ausgebildet. Der Magnet 12 gemäß Fi- guren 2C und 2D ist sektoriell polarisiert. Figure 2D shows another exemplary embodiment ei ¬ nes details of the generator arrangement. According to FIG. 2D, the magnet 12 has a first number N of pole pairs. The first number N is greater than or equal to 1. According to FIG. 2D, N has the value 3. Furthermore, the generator arrangement 10 has a number of 2 * N coils. According to Figure 2D, the generator assembly thus comprises six coils, namely the coil 17, the further coil 30 and four additional coils 36 to 39. The coil 17, the further coil 30 and the additional coils 36 to 39 are connected in series. Thus, between the two terminals 31, 32 a generator voltage UG can be tapped, which corresponds to the sum of the voltages at the six coils 17, 30, 36 to 39. According to Figures 2B to 2D, the magnet 12 is formed as a disk-shaped magnet. The magnet 12 according to FIGS. 2C and 2D is sectorally polarized.
Figuren 2E und 2F zeigen eine weitere beispielhafte Ausfüh¬ rungsform eines Details der Generatoranordnung in zwei aufeinander senkrecht stehenden Querschnitten. Die Turbine 11 weist ein Material auf, das zumindest teilweise magnetisiert ist. Dazu weist die Turbine 11 einen magnetisierten Kern 50 sowie ein äußeres Turbinenteil 51 auf. Der magnetisierte Kern 50 ist als Kreisring ausgebildet. Das äußere Turbinenteil 51 umschließt den magnetisierten Kern 50. Der magnetische Kern 50 ist innerhalb des äußeren Turbinenteils 51 angeordnet. Das äußere Turbinenteil 51 weist eine zweite Anzahl M Schaufeln 52 auf. Das äußere Turbinenteil 51 kann aus Kunststoff sein. Die zweite Anzahl M hat im Beispiel gemäß Figur 2E den Wert 16. Weiter weist die Generatoranordnung 10 den Kanal 53 auf. Der Kanal 53 lenkt den Fluidstrom FL zu den Schaufeln 52. Die Turbine 11 wird mittels des Kanals 53 tangential angeströmt. Die Turbine 11 ist als Turbinenrad, Wasserrad oder Schaufel- radturbine realisiert. Der magnetisierbare Abschirmkörper 18 ist innerhalb des Gehäuses 19 angeordnet. Alternativ kann er außerhalb des Gehäuses 19 angeordnet sein. Figures 2E and 2F illustrate a further exemplary exporting ¬ approximate shape of a detail of the generator assembly in two mutually perpendicular cross-sections. The turbine 11 comprises a material which is at least partially magnetized. For this purpose, the turbine 11 has a magnetized core 50 and an outer turbine part 51. The magnetized core 50 is formed as a circular ring. The outer turbine part 51 encloses the magnetized core 50. The magnetic core 50 is disposed inside the outer turbine part 51. The outer turbine part 51 has a second number M of blades 52. The outer turbine part 51 may be made of plastic. The second number M has the value in the example according to FIG. 2E 16. Next, the generator assembly 10 to the channel 53. The channel 53 directs the fluid flow FL to the blades 52. The turbine 11 is flowed tangentially by means of the channel 53. The turbine 11 is realized as a turbine wheel, water wheel or blade wheel turbine. The magnetizable shielding body 18 is disposed inside the housing 19. Alternatively, it may be arranged outside the housing 19.
Figur 3A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer An- Ordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Anordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs 60 weist die Generatoranordnung 10 auf. Die Generatoranordnung 10 umfasst die Turbine 11, die fest und permanent mit dem Magneten 12 verbunden ist, sowie den Träger 13. Die Turbine 11 und der Magnet 12 sind direkt und perma¬ nent mit der Achse 14 verbunden. Die Achse 14 ist über das Lager 15 mit dem Träger 13 gekoppelt. Der Träger 13 ist als Gehäuse 19 realisiert. Auf dem Träger 13 ist die Spule 17 an¬ geordnet. Die Spule 17 befindet sich auf der Außenseite des Gehäuses 19. Die Spule 17 ist durch das Gehäuse 19 vom Fluid getrennt. Ferner sind ein Spannungswandler 63 und eine elekt¬ rische Schaltung 68 auf dem Träger 13 angeordnet. Die elekt¬ rische Schaltung 68 umfasst einen Mikroprozessor 61, einen Speicher 62 und eine Auswerteschaltung 64. Die elektrische Schaltung 68 ist durch das Gehäuse 19 vom Fluid getrennt. Das Gehäuse 19 weist den Kanal 53 auf. Im Fluideinlass 20 ist ein Sieb 65 angeordnet. Hingegen ist im Fluidauslass 22 ein Flu- idstrahlregler 66 befestigt. Weiter umfasst die Generatoranordnung 10 einen Temperatursensor 67. FIG. 3A shows an exemplary embodiment of an arrangement for determining the consumption of resources according to the proposed principle. The arrangement for determining the consumption of resources 60 has the generator arrangement 10. The generator assembly 10 includes the turbine 11, which is firmly and permanently connected to the magnet 12 and the carrier 13. The turbine 11 and the magnet 12 are directly and perma nently connected to the axle ¬ fourteenth The axle 14 is coupled to the carrier 13 via the bearing 15. The carrier 13 is realized as a housing 19. On the carrier 13, the coil 17 is arranged on ¬ . The coil 17 is located on the outside of the housing 19. The coil 17 is separated by the housing 19 from the fluid. Furthermore, a voltage converter 63 and an electric ¬ circuit 68 are arranged on the carrier 13. The elekt ¬ generic circuit 68 comprises a microprocessor 61, a memory 62 and an evaluation circuit 64. The electric circuit 68 is separated from the fluid through the housing 19th The housing 19 has the channel 53. In the fluid inlet 20, a sieve 65 is arranged. On the other hand, a fluidized-jet regulator 66 is fastened in the fluid outlet 22. Furthermore, the generator arrangement 10 comprises a temperature sensor 67.
Der Fluidstrom FL tritt durch das Sieb 65 in die Kammer 21 des Gehäuses 19 ein. Mittels des Kanals 53 wird der Fluid¬ strom FL auf die Schaufeln 52 der Turbine 11 geleitet. An- schließend tritt der Fluidstrom FL durch den Fluidstrahlregler 66 aus. Die vom Fluidstrom FL erzeugte Rotationsbewe¬ gung der Turbine 11 generiert die Generatorspannung UG in der Spule 17. Das Sieb 65 dient zum Schutz der in der Kammer 21 befindlichen Komponenten vor Verschmutzung. In einer Ausführungsform ist der Kanal 53 so dimensioniert, dass die Anord¬ nung 60 als Durchflussbegrenzer dienen kann. Dabei begrenzen Reibung oder Turbulenzen den Fluidstrom FL. Alternativ kann ein Durchflussbegrenzer 69 anstelle der Flu- idstrahlreglers 66 im Fluidauslass 22 angeordnet sein. The fluid flow FL enters the chamber 21 of the housing 19 through the screen 65. By means of the channel 53 of the fluid stream ¬ FL is passed onto the blades 52 of the turbine. 11 At- closing the fluid flow FL exits through the fluid jet regulator 66. The Rotationsbewe ¬ tion of the turbine 11 generated by the fluid flow FL generates the generator voltage UG in the coil 17. The screen 65 is used to protect the components located in the chamber 21 from contamination. In one embodiment, the channel 53 is dimensioned so that the Anord ¬ voltage 60 can serve as a flow restrictor. At the same time friction or turbulence limits the fluid flow FL. Alternatively, a flow restrictor 69 may be arranged in the fluid outlet 22 instead of the fluid jet regulator 66.
Figur 3B zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Anordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs. Die Anord- nung 60' gemäß Figur 3B ist eine Weiterbildung der in Figur 3A gezeigten Anordnung. Gemäß Figur 3B strömt das Fluid die Turbine 11 in Richtung der Achse 14 an. Die Turbine 11 sowie der Magnet 12 sind über die Achse 14 mit dem Träger 13 gekop¬ pelt. Der Träger 13 ist als Gehäuse 19 realisiert. Weiter um- fasst die Anordnung 60 ein äußeres Gehäuse 70. Der Fluidaus¬ lass 22 weist den Fluidstrahlregler 66 und einen Durchflussbegrenzer 69 auf. Das äußere Gehäuse 70 umfasst nicht einge¬ zeichnete Verbindungsmöglichkeiten, wie etwa ein Gewinde oder eine Kupplung, mit denen die Anordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs 60' mit einer Fluidzufuhr 71 und einer Fluidabgabe 72 verbunden werden kann. Ein Außendurchmesser des äußeren Gehäuses 70 kann einen Wert zwischen 10 und 200 mm, bevorzugt zwischen 18 und 21 mm annehmen. Somit kann das äußere Gehäuse 70 in Manschetten eingesetzt werden, die zur Aufnahme handelsüblicher Strahlregler dienen. Weiter umfasst die Anordnung 60' eine Anzeige 73, die mit dem Mikroprozessor 61 sowie dem Spannungswandler 63 verbunden ist. Die Anordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs 60 ' kann in einen Duschkopf integriert werden. FIG. 3B shows a further exemplary embodiment of the arrangement for determining the consumption of resources. The arrangement 60 'according to FIG. 3B is a development of the arrangement shown in FIG. 3A. According to FIG. 3B, the fluid flows into the turbine 11 in the direction of the axis 14. The turbine 11 and the magnet 12 are gekop ¬ pelt over the axle 14 with the carrier. 13 The carrier 13 is realized as a housing 19. Furthermore, the arrangement 60 comprises an outer housing 70. The fluid outlet 22 has the fluid jet regulator 66 and a flow limiter 69. The outer housing 70 includes not be recorded ¬ connection possibilities, such as a thread or a coupling with which the arrangement for determining the consumption of resources 60 'with a fluid supply 71 and a fluid dispenser 72 can be connected. An outer diameter of the outer housing 70 may have a value between 10 and 200 mm, preferably between 18 and 21 mm. Thus, the outer housing 70 can be used in cuffs that serve to accommodate commercial jet regulator. Furthermore, the arrangement 60 'comprises a display 73, which is connected to the microprocessor 61 and the voltage converter 63. The order for determining the resource consumption 60 'can be integrated into a shower head.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Anordnung 60 ' einen Luftsprudler am Fluidauslass 22 aufweisen. In an alternative embodiment, the assembly 60 'may include an aerator at the fluid outlet 22.
Figur 3C zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer elektrischen Schaltungsanordnung, wie sie in der Anordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs in Figuren 3A und 3B eingesetzt werden kann. Der erste und der zweite AnschlussFIG. 3C shows an exemplary embodiment of an electrical circuit arrangement as can be used in the arrangement for determining the consumption of resources in FIGS. 3A and 3B. The first and the second connection
31, 32 der Spule 17 sind mit dem Spannungswandler 63 verbunden. Die Auswerteschaltung 64 koppelt den erste und der zweite Anschluss 31, 32 mit einem Eingang des Mikroprozessors 61. Der Speicher 62 ist mit dem Mikroprozessor 61 verbunden. Der Temperatursensor 67 ist mit einem weiteren Eingang des Mikroprozessors 61 gekoppelt. Ein Ausgang des Mikroprozessors 61 ist mit der Anzeige 73 verbunden. Der Spannungswandler 63 ist ausgangsseitig mit der elektrischen Schaltung 68 verbunden. Dazu ist der Spannungswandler 63 ausgangsseitig mit Versor- gungsanschlüssen des Mikroprozessors 61, der Auswerteschal¬ tung 64 und des Speichers 62 verbunden. Weiter ist der Spannungswandler 63 ausgangsseitig mit Versorgungsanschlüssen des Temperatursensors 67 und der Anzeige 73 verbunden. Die Generatorspannung UG wird mittels des Spannungswandlers 63 in eine Versorgungsspannung UGS umgewandelt. Die Genera¬ torspannung UG ist eine Wechselspannung. Die Versorgungsspannung UGS ist eine Gleichspannung. Die Versorgungsspannung UGS dient zur Versorgung des Mikroprozessors 61, des Speichers 62, des Temperatursensors 67, der Auswerteschaltung 64 und der Anzeige 73. Die Auswerteschaltung 64 stellt ein Durchflusssignal SF bereit, das eine Funktion der Generatorsspannung UG ist. Das Durchflusssignal SF wird dem Eingang des Mikroprozessors 61 zugeleitet. Der Mikroprozessor 61 bestimmt mit Hilfe des Durchflusssignals SF die Durchflussmenge FLM. Beispielsweise wertet der Mikroprozessor 61 die Nulldurchgänge der Generatorspannung UG aus und bestimmt so eine Frequenz f oder eine Periodendauer der Rotation der Turbine 11. Der Speicher 62 dient zur Speicherung einer Tabelle. Der Mikroprozessor 61 bestimmt aus dem Durchflusssignal SF und den An¬ gaben in der Tabelle die Durchflussmenge FLM. Dadurch kann eine Nichtlinearität zwischen der Durchflussmenge FLM des Fluidstroms FL und der Frequenz fG der Generatorspannung UG ausgeglichen werden. Die Tabelle ist als Sprungtabelle reali¬ siert. Ein Volumen pro Umdrehung der Turbine 11 kann von der Rotationsfrequenz f der Turbine 11 abhängen. Ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen der Rotationsfrequenz f der Turbine 11 und der Durchflussmenge FLM des Fluidstroms FL kann somit ausgeglichen werden. Der Temperatursensor 67 erfasst die Temperatur des Fluids. Der Temperatursensor 67 gibt ein Temperatursignal ST an den Mikroprozessor 61 ab. Die Anordnung zur Bestimmung des Ressourcenverbrauchs 60 be¬ stimmt die Durchflussmenge FLM des Fluidstroms FL und die Temperatur des Fluides. Der charakteristische Verlauf der Ge¬ neratorspannung UG dient als Indikator für die Drehfrequenz und nach einer Umrechnung mittels des Mikroprozessors 61 für die Durchflussmenge FLM pro Zeiteinheit. Die Generatorspan¬ nung UG wird als Energiequelle für die elektrische Schaltung 68 verwendet. Somit kann auf eine Batterie oder eine externe Spannungsversorgung verzichtet werden. Alternativ kann die elektrische Schaltung 68 anstelle des Mikroprozessors 61 einen MikroController umfassen. Alternativ wird dem Mikroprozessor 68 zur Bestimmung der Durchflussmenge FLM direkt die Generatorspannung UG oder ein im Spannungswandler 63 generiertes Signal zugeleitet. In einer alternativen Ausführungsform ist zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 31, 32 mindestens eine Spule aus einer Gruppe, umfassend die weitere Spule 30 und die zusätz¬ lichen Spulen 36 bis 39, seriell zur Spule 17 angeordnet. 31, 32 of the coil 17 are connected to the voltage converter 63. The evaluation circuit 64 couples the first and second terminals 31, 32 to an input of the microprocessor 61. The memory 62 is connected to the microprocessor 61. The temperature sensor 67 is coupled to another input of the microprocessor 61. An output of the microprocessor 61 is connected to the display 73. The voltage converter 63 is connected on the output side to the electrical circuit 68. For this purpose, the voltage converter 63 has its output connected with pensionable connections of the microprocessor 61, the Auswerteschal ¬ tung 64 and the memory 62nd Furthermore, the voltage converter 63 is connected on the output side to supply terminals of the temperature sensor 67 and the display 73. The generator voltage UG is converted by means of the voltage converter 63 into a supply voltage UGS. The genera ¬ tors voltage UG is an AC voltage. The supply voltage UGS is a DC voltage. The supply voltage UGS is used to supply the microprocessor 61, the memory 62, the temperature sensor 67, the evaluation circuit 64 and the display 73. The evaluation circuit 64 provides a flow signal SF, which is a function of the generator voltage UG. The flow signal SF is the input of the Microprocessor 61 forwarded. The microprocessor 61 determines, with the aid of the flow signal SF, the flow rate FLM. For example, the microprocessor 61 evaluates the zero crossings of the generator voltage UG and thus determines a frequency f or a period of rotation of the turbine 11. The memory 62 is used to store a table. The microprocessor 61 determines the flow rate FLM from the flow signal SF and the inputs in the table. As a result, a nonlinearity between the flow rate FLM of the fluid flow FL and the frequency fG of the generator voltage UG can be compensated. The table is a jump table reali ¬ Siert. A volume per revolution of the turbine 11 may depend on the rotational frequency f of the turbine 11. A non-linear relationship between the rotational frequency f of the turbine 11 and the flow rate FLM of the fluid flow FL can thus be compensated. The temperature sensor 67 detects the temperature of the fluid. The temperature sensor 67 outputs a temperature signal ST to the microprocessor 61. The arrangement for determining resource consumption 60 ¬ be true, the flow rate of the fluid stream FLM FL and the temperature of the fluid. The characteristic curve of the generator voltage UG ¬ Ge is used as an indicator of the rotational frequency and, after conversion by means of the microprocessor 61 for the flow rate per unit time FLM. The generator ¬ clamping voltage UG is used as an energy source for the electrical circuit 68th Thus it can be dispensed with a battery or an external power supply. Alternatively, the electrical circuit 68 may comprise a microcontroller instead of the microprocessor 61. Alternatively, the microprocessor 68 for determining the flow rate FLM directly the generator voltage UG or a signal generated in the voltage converter 63 is supplied. In an alternate embodiment is between 32 at least one coil from a group comprising the further coil 30 and the union zusätz ¬ coils 36 to 39, arranged in series to the coil 17 to the first and the second terminal 31.
Bezugs zeichenliste Reference sign list
10, 10' Generatoranordnung 10, 10 'generator arrangement
11 Turbine  11 turbine
12 Magnet 12 magnet
13 Träger  13 carriers
14 Achse  14 axis
15 Lager  15 bearings
16 weiteres Lager  16 more camp
17 Spule 17 coil
18 magnetisierbarer Abschirmkörper  18 magnetizable shielding body
19 Gehäuse  19 housing
20 Fluideinlass  20 fluid inlet
21 Kammer  21 chamber
22 Fluidauslass 22 fluid outlet
23 Vorderseite  23 front side
30 weitere Spule  30 more spools
31, 32 Anschluss  31, 32 connection
33 Polpaar  33 pole pairs
34 weiteres Polpaar 34 more pole pairs
35 zusätzliches Polpaar  35 additional pole pair
36 bis 39 zusätzliche Spule  36 to 39 extra coil
50 magnetisierter Kern  50 magnetized core
51 äußeres Turbinenteil  51 outer turbine part
52 Schaufel 52 shovel
53 Kanal  53 channel
60, 60' Anordnung zur Bestimmung des Ressourcenverbrauchs 60, 60 'Arrangement for determining the consumption of resources
61 Mikroprozessor 61 microprocessor
62 Speicher  62 memory
63 Spannungswandler 63 voltage transformers
64 Auswerteschaltung  64 evaluation circuit
65 Sieb  65 sieve
66 Fluidstrahlregler 67 Temperatursensor66 fluid jet regulator 67 temperature sensor
68 elektrische Schaltung68 electrical circuit
69 Durchflussbegrenzer69 flow restrictor
70 äußeres Gehäuse 70 outer casing
71 Fluidzufuhr  71 Fluid supply
72 Fluidabgabe  72 fluid delivery
73 Anzeige  73 Display
B Magnetfeld  B magnetic field
Bl erste Ausdehnung Bl first expansion
B2 zweite AusdehnungB2 second expansion
FL Fluidstrom FL fluid flow
FLM Durchflussmenge  FLM flow rate
SF Durchflusssignal SF flow signal
ST TemperatursignalST temperature signal
UG GeneratorSpannungUG generator voltage
UGS VersorgungsSpannung UGS supply voltage

Claims

Patentansprüche claims
1. Generatoranordnung, umfassend A generator assembly comprising
eine Turbine (11), deren Material mindestens teilweise magnetisiert ist oder die fest mit einem Magneten (12) ver¬ bunden ist, wobei mindestens eine Komponente aus einer Grup¬ pe, umfassend die Turbine (11) und den Magnet (12), ein Mate¬ rial aus einer Gruppe, umfassend ein ferromagnetisches Mate¬ rial, ein ferrimagnetisches Material und ein Metall der Sel- tenen Erden, aufweist und die Turbine (11) von einem Fluid in eine Drehbewegung zur Erzeugung eines sich ändernden Magnetfeldes versetzbar ist, is a turbine (11), the material is at least partially magnetized or fixed with a magnet (12) ver ¬ connected, wherein at least one component from a Grup ¬ pe comprising the turbine (11) and the magnet (12), a Mate ¬ rial of a group comprising a ferromagnetic mate ¬ rial, a ferrimagnetic material and a metal of rare earths, and the turbine (11) of a fluid in a rotational movement for generating a changing magnetic field is displaceable,
einen Träger (13),  a carrier (13),
eine Achse (14) und mindestens ein Lager (15), welche die Turbine (11) mit dem Träger (13) derart koppeln, dass die Turbine (11) drehbar und axial beweglich ist,  an axle (14) and at least one bearing (15) which couple the turbine (11) to the carrier (13) such that the turbine (11) is rotatable and axially movable,
mindestens eine Spule (17) zur Erfassung des sich ändernden Magnetfeldes, wobei die mindestens eine Spule (17) fest mit dem Träger (13) verbunden ist, sowie  at least one coil (17) for detecting the changing magnetic field, wherein the at least one coil (17) is fixedly connected to the carrier (13), and
- einen magnetisierbaren Abschirmkörper (18), der fest mit dem Träger (13) verbunden ist, wobei die Spule (17) zwischen dem magnetisierbaren Abschirmkörper (18) und der Turbine (11) beziehungsweise dem mit der Turbine (11) verbundenen Magneten (12) angeordnet ist, und a magnetizable shielding body (18) fixedly connected to the support (13), the coil (17) being connected between the magnetizable shielding body (18) and the turbine (11) or the magnet (12) connected to the turbine (11) ), and
wobei die Generatoranordnung (10) ausgelegt ist, eine Genera¬ torspannung (UG) ausgangsseitig an der mindestens einen Spule (17) bereitzustellen, die zur Ermittlung der durch die Generatoranordnung (10) fließenden Durchflussmenge (FLM) und zur Energieversorgung einer elektrischen Schaltung (68) einsetz- bar ist. wherein said generator assembly (10) is designed, a Genera ¬ gate voltage (UG) on the output side to the at least one coil (17) to provide, the current flowing to the determination by the generator arrangement (10) flow rate (FLM) and (for the energy supply of an electrical circuit 68 ) can be used.
2. Generatoranordnung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Lager (15) als Gleitlager reali¬ siert ist, das zwischen der Achse (14) und einem Element aus einer Gruppe, welche die Turbine (11), den Magneten (12) und den Träger (13) umfasst, angeordnet ist und für eine rotie- rende Bewegung und für eine translatorische Bewegung ausge¬ legt ist. 2. Generator arrangement according to claim 1, wherein the at least one bearing (15) is reali ¬ Siert as a sliding bearing which is arranged between the axis (14) and an element selected from a group comprising the turbine (11), the magnet (12) and the support (13), and for a rotie- Rende movement and for translational movement out ¬ is inserted.
3. Generatoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, 3. generator arrangement according to claim 1 or 2,
wobei der magnetisierbare Abschirmkörper (18) einen ferromag- netischen oder einen ferrimagnetischen Ring aufweist. wherein the magnetizable shielding body (18) has a ferromagnetic or a ferrimagnetic ring.
4. Generatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Achse (14) fest mit der Turbine (11) verbunden ist und das mindestens eine Lager (15) zwischen der Achse (14) und dem Träger (13) angeordnet ist. A generator assembly according to any one of claims 1 to 3, wherein the axle (14) is fixedly connected to the turbine (11) and the at least one bearing (15) is disposed between the axle (14) and the carrier (13).
5. Generatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Achse (14) fest mit dem Träger (13) verbunden ist und das mindestens eine Lager (15) zwischen der Achse (14) und der Turbine (11) oder zwischen der Achse (14) und dem mit der Turbine (11) verbundenen Magneten (12) angeordnet ist. Generator assembly according to one of claims 1 to 3, wherein the axle (14) is fixedly connected to the carrier (13) and the at least one bearing (15) between the axle (14) and the turbine (11) or between the axle (14) and the turbine (11) connected to the magnet (12) is arranged.
6. Generatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Turbine (11) oder der mit der Turbine (11) verbun- dene Magnet (12) zumindest diametral oder zumindest sekto- riell polarisiert ist. 6. Generator arrangement according to one of claims 1 to 5, wherein the turbine (11) or the turbine (11) connected to the magnet (12) is at least diametrically or at least sectorally polarized.
7. Generatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Turbine (11) oder der mit der Turbine (11) verbun- dene Magnet (12) eine erste Anzahl N von Polpaaren (33, 34, 35) aufweist und die erste Anzahl mindestens gleich 1 ist. 7. Generator arrangement according to one of claims 1 to 6, wherein the turbine (11) or the turbine (11) connected to the magnet (12) has a first number N of pole pairs (33, 34, 35) and the first number at least equal to 1.
8. Generatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei mindestens ein Kanal (53) auf dem Träger (13) angeord¬ net ist, der ausgelegt ist, das Fluid auf die Turbine (11) zu leiten . 8. Generator arrangement according to one of claims 1 to 7, wherein at least one channel (53) on the carrier (13) angeord ¬ net, which is designed to direct the fluid to the turbine (11).
9. Generatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Turbine (11) für eine tangentiale Anströmung oder für eine Anströmung parallel zur Achse (14) ausgelegt ist. 9. Generator arrangement according to one of claims 1 to 8, wherein the turbine (11) is designed for a tangential flow or for a flow parallel to the axis (14).
10. Anordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs, umfassend die Generatoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und die elektrische Schaltung (68) mit einem Mik¬ roprozessor (61), der mit der mindestens einen Spule (17) ge¬ koppelt ist und ausgelegt ist, aus der Generatorspannung (UG) oder einem von der Generatorspannung (UG) abgeleiteten Durch- flusssignal (SF) die durch die Generatoranordnung (10) flie¬ ßende Durchflussmenge (FLM) zu bestimmen. 10. Arrangement for determining the consumption of resources, comprising the generator arrangement (10) according to one of claims 1 to 9 and the electrical circuit (68) with a Mikro ¬ roprozessor (61) which is ge ¬ coupled with the at least one coil (17) and is adapted from the generator voltage (UG) or a flow signal of the generator voltage (UG) derived throughput (SF) by the generator arrangement (10) flows ¬ sequent flow rate (FLM) to be determined.
11. Anordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs nach Anspruch 10, 11. Arrangement for determining the consumption of resources according to claim 10,
wobei die elektrische Schaltung (68) einen Speicher (62) zur Speicherung einer Tabelle umfasst und der Mikroprozessor (61) ausgelegt ist, aus der Generatorspannung (UG) oder dem Durchflusssignal (SF) mittels der Tabelle die Durchflussmenge (FLM) zu bestimmen. wherein the electrical circuit (68) comprises a memory (62) for storing a table and the microprocessor (61) is adapted to determine from the generator voltage (UG) or the flow signal (SF) by means of the table, the flow rate (FLM).
12. Anordnung zur Ermittlung des Ressourcenverbrauchs nach Anspruch 10 oder 11, 12. Arrangement for determining the consumption of resources according to claim 10 or 11,
umfassend einen Spannungswandler (63), der die mindestens ei¬ ne Spule (17) mit der elektrischen Schaltung (68) koppelt und ausgelegt ist, die Generatorspannung (UG) in eine Versor¬ gungsspannung (VGS) zur elektrischen Versorgung der elektrischen Schaltung (68) umzuwandeln. comprising a voltage converter (63), the at least ei ¬ ne coil (17) to the electrical circuit (68) coupled and adapted to the generator voltage (UG) in a versor ¬ supply voltage (VGS) for the electrical supply of the electrical circuit (68 ) to convert.
13. Verfahren zur Erzeugung einer Generatorspannung, umfassend 13. A method of generating a generator voltage, comprising
Versetzen einer Turbine (11), deren Material mindestens teilweise magnetisiert ist oder die fest mit einem Magneten (12) verbunden ist, durch ein Fluid in eine Drehbewegung, wobei mindestens eine Komponente aus einer Gruppe, aufweisend die Turbine (11) und den Magnet (12), ein Material aus einer Gruppe, umfassend ein ferromagnetisches Material, ein ferri- magnetisches Material und ein Metall der Seltenen Erden, auf- weist, eine Achse (14) und mindestens ein Lager (15) die Tur¬ bine (11) mit einem Träger (13) so koppeln, dass die Turbine (11) in eine Drehbewegung versetzt werden kann und axial beweglich ist, ein magnetisierbarer Abschirmkörper (18) fest mit dem Träger (13) verbunden ist und eine Spule (17) zwi- sehen dem magnetisierbaren Abschirmkörper (18) und der Turbine (11) beziehungsweise dem mit der Turbine (11) verbundenen Magneten (12) angeordnet ist, Displacing a turbine (11) whose material is at least partially magnetized or which is fixedly connected to a magnet (12) by a fluid in a rotational movement, wherein at least one component from a group, comprising the turbine (11) and the magnet ( 12), a material from a group comprising a ferromagnetic material, a ferromagnetic material and a rare earth metal, has an axis (14) and at least one bearing (15) the turbine ¬ (11) with a carrier (13) so coupled that the turbine (11) can be set in a rotational movement and is axially movable, a magnetizable shielding body (18) fixedly connected to the carrier (13) and a coil (17) between the see magnetizable shielding body (18) and the turbine (11) or the turbine (11) connected to the magnet (12) is arranged,
Erzeugen eines sich ändernden Magnetfeldes mittels der Drehbewegung,  Generating a changing magnetic field by means of the rotational movement,
- Erzeugen einer Generatorspannung (UG) mittels mindestens einer Spule (17) aus dem sich ändernden Magnetfeld, Generating a generator voltage (UG) by means of at least one coil (17) from the changing magnetic field,
Ermitteln einer Durchflussmenge (FLM) aus der Generatorspannung (UG) und  Determining a flow rate (FLM) from the generator voltage (UG) and
Erzeugen einer Versorgungsspannung (VGS) , die eine elek- frische Schaltung (68) mit elektrischer Energie versorgt, aus der Generatorspannung (UG) .  Generating a supply voltage (VGS), which supplies an elec- fresh circuit (68) with electrical energy, from the generator voltage (UG).
14. Verfahren nach Anspruch 13, 14. The method according to claim 13,
wobei der magnetisierbare Abschirmkörper (18) das magneti- sierte Material der Turbine (11) oder den mit der Turbinewherein the magnetizable shielding body (18) the magnetized material of the turbine (11) or with the turbine
(11) verbundenen Magneten (12) derart anzieht, dass das mag- netisierte Material der Turbine (11) beziehungsweise der mit der Turbine (11) verbundene Magnet (12) zur Spule (17) ausge¬ richtet wird. (11) attracts connected magnets (12) such that the magnetized material of the turbine (11) or with the turbine (11) connected to the magnet (12) to the coil (17) is ¬ out.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013123473A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-22 Qwtip Llc System and method for generating power

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104964723B (en) * 2015-07-08 2018-12-04 常州孚技自动化设备有限公司 A kind of passive flow sensor and passive flow measurement display control program
IT201800003959A1 (en) * 2018-03-26 2019-09-26 Karim Ziliani FLOW METER

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3342070A (en) 1964-10-01 1967-09-19 Rockwell Mfg Co Fluid meter
DE3242057A1 (en) 1982-11-13 1984-05-17 Flutec Fluidtechnische Geräte GmbH, 6603 Sulzbach Flowmeter
EP0950877A2 (en) 1998-04-16 1999-10-20 IMR S.p.A. Compact meter for liquids
EP0990877A2 (en) 1998-09-28 2000-04-05 Betadue Italia s.a.s. Ingegneria per la Vita di Bruno Barattini & C. Assembly for determining water consumption along a water mains intake pipe
US6612188B2 (en) 2001-01-03 2003-09-02 Neptune Technology Group Inc. Self-powered fluid meter
EP1367370A1 (en) 2002-05-31 2003-12-03 E.L.J.V. Luyten Fluid consumption cost indicator
US20070037470A1 (en) 2005-08-09 2007-02-15 Russell Rothan Water-powered lighted toys
GB2434207A (en) 2006-01-12 2007-07-18 David John Marchant Water and energy cost monitor for domestic appliances
DE102006005678A1 (en) 2006-01-30 2007-08-09 Minol Messtechnik W. Lehmann Gmbh & Co.Kg Water flow meter e.g. surface water flow meter, for use with pipe system, has magnet screening cover surrounding magnets in radial direction, and housing whose base has steel plate made of magnetically shielding material on wall side
EP1858144A2 (en) 2006-05-16 2007-11-21 Dresser, Inc. Fault tolerant power system architecture for fluid flow measurement systems
EP1884292A1 (en) 2006-08-02 2008-02-06 Chen, Ho-Chin Water flow volume display device for watering nozzle
WO2008018836A1 (en) 2006-08-07 2008-02-14 Agency For Science, Technology And Research Self-powered in-pipe fluid meter and piping network comprising a plurality of such fluid meters
DE102006057518A1 (en) 2006-12-06 2008-06-12 Schöpf, Alfred Measuring turbine for measurement of flow volume in channel, has discharge flow in which turbine wheel is pivoted swiveling, and speed of turbine wheel is detected by evaluation electronics to compute and display volume of fluid

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2484197A (en) * 1948-01-28 1949-10-11 Robert W Weeks Wind-driven electric power plant
JP2001356036A (en) * 2000-06-13 2001-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Gas meter
DE102008039272B4 (en) * 2008-08-23 2021-08-26 Amphiro Ag Procedure for determining resource consumption

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3342070A (en) 1964-10-01 1967-09-19 Rockwell Mfg Co Fluid meter
DE3242057A1 (en) 1982-11-13 1984-05-17 Flutec Fluidtechnische Geräte GmbH, 6603 Sulzbach Flowmeter
EP0950877A2 (en) 1998-04-16 1999-10-20 IMR S.p.A. Compact meter for liquids
EP0990877A2 (en) 1998-09-28 2000-04-05 Betadue Italia s.a.s. Ingegneria per la Vita di Bruno Barattini & C. Assembly for determining water consumption along a water mains intake pipe
US6612188B2 (en) 2001-01-03 2003-09-02 Neptune Technology Group Inc. Self-powered fluid meter
EP1367370A1 (en) 2002-05-31 2003-12-03 E.L.J.V. Luyten Fluid consumption cost indicator
US20070037470A1 (en) 2005-08-09 2007-02-15 Russell Rothan Water-powered lighted toys
GB2434207A (en) 2006-01-12 2007-07-18 David John Marchant Water and energy cost monitor for domestic appliances
DE102006005678A1 (en) 2006-01-30 2007-08-09 Minol Messtechnik W. Lehmann Gmbh & Co.Kg Water flow meter e.g. surface water flow meter, for use with pipe system, has magnet screening cover surrounding magnets in radial direction, and housing whose base has steel plate made of magnetically shielding material on wall side
EP1858144A2 (en) 2006-05-16 2007-11-21 Dresser, Inc. Fault tolerant power system architecture for fluid flow measurement systems
EP1884292A1 (en) 2006-08-02 2008-02-06 Chen, Ho-Chin Water flow volume display device for watering nozzle
WO2008018836A1 (en) 2006-08-07 2008-02-14 Agency For Science, Technology And Research Self-powered in-pipe fluid meter and piping network comprising a plurality of such fluid meters
DE102006057518A1 (en) 2006-12-06 2008-06-12 Schöpf, Alfred Measuring turbine for measurement of flow volume in channel, has discharge flow in which turbine wheel is pivoted swiveling, and speed of turbine wheel is detected by evaluation electronics to compute and display volume of fluid

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013123473A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-22 Qwtip Llc System and method for generating power

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009060617B4 (en) 2016-02-11
DE102009060617A1 (en) 2011-06-30
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