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Title:
ASSEMBLY FOR GENERATING ELECTRICAL ENERGY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/032927
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to an assembly (10) for generating electrical energy, having a shaft (14), which penetrates a housing (12) and has at least one disc-shaped support element originating therefrom as a rotor having at least one magnetic element and a stator element (56, 58) allocated thereto. In order to also convey liquid in addition to the generation of electrical energy by means of simple design measures, according to the invention the at least one support element is arranged in a first chamber in the housing (12), having an inlet and/or outlet opening and through which a liquid flows, or is adjacent thereto and is designed as a pump wheel conveying the liquid.

Inventors:
MEKISKA FRANK (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/069000
Publication Date:
March 12, 2015
Filing Date:
September 05, 2014
Export Citation:
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Assignee:
123 ENGINEERING & INNOVATION GMBH (DE)
Other References:
See references of EP 3042439A2
Attorney, Agent or Firm:
STOFFREGEN, Hans-Herbert (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Anordnung zum Erzeugen elektrischer Energie

1. Anordnung (10, 100, 1000, 1002) zum Erzeugen von elektrischer Energie mit einer ein Gehäuse (12) durchsetzenden Welle (14, 114) mit zumindest einem von dieser ausgehenden scheibenförmigen Trägerelement (42, 44, 46, 142, 144, 146) als Rotor mit, vorzugsweise in dessen peripherem Bereich vorhandenem, zumindest einem Magnetelement (48, 50) und diesem zugeordnetem Statorelement (56, 58),

dadurch gekennzeichnet,

dass das zumindest eine Trägerelement (42, 44, 46, 142, 144, 146) in einer in dem Gehäuse (12) vorhandenen eine Einlass- und/oder Auslassöffnung aufweisenden von einer Flüssigkeit durchströmten ersten Kammer (20, 22, 24, 30, 120, 122, 124, 126) angeordnet ist oder diese begrenzt und als die Flüssigkeit förderndes Pumpenrad ausgebildet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass von der Welle (14,114) mehrere erste Kammern (20, 22, 24, 30) in dem Gehäuse (12) begrenzende Trägerelemente (42, 44, 46) ausgehen, die als Pumpenräder ausgebildet sind.

3. Anspruch nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet ,

dass in der ersten Kammer mehrere die erste Kammer in Teilkammern (120, 122, 124, 126) unterteilende als Pumpenräder ausgebildete Trägerelemente (142, 144, 146) angeordnet sind, wobei die Trägerelemente Durchbrechungen aufweisen, über die die von dem Trägerelement begrenzten Teilkammern strömungsmäßig verbunden sind.

4. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass die Anordnung (10, 100) modular aufgebaut ist und auf der Welle (14, 114) aneinander reihbare erste Kammern (20, 22, 24, 30) oder Teilkammern begrenzende scheibenförmige Trägerelemente (42, 44, 46) aufweist.

5. Anordnung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass ein von der Welle (14, 114) durchsetzter Stirnbereich (28) des Gehäuses (12) Begrenzung einer zweiten Kammer als Kühlerkammer (26) ist, in der ein Wärmetauscher (32) sowie ein von der Welle ausgehendes Lüfterrad (38) angeordnet sind.

6. Anordnung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Lüfterrad (38) ein Trägerelement ist.

7. Anordnung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das als Trägerelement ausgebildete Lüfterrad (38) mit dem diesem zugeordneten Statorelement (82, 84) als Elektromotor nutzbar ist.

8. Anordnung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass den Stirnbereich (28) stirnseitig begrenzender Gehäusebereich Luftdurchtritts Öffnungen wie -schlitze aufweist.

9. Anordnung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Welle (114) zwei koaxial verlaufende Wellenabschnitte (116, 118) aufweist, wobei ein Wellenabschnitt mit dem oder den als Pumpenrad ausgebildeten Trägerelementen (42, 44, 46, 142, 144, 146) und äußerer Wellenabschnitt (116) mit dem Lüfterrad (38) verbunden ist.

10. Anordnung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Welle (14, 114) als Doppel- oder Hohlwelle ausgebildet ist, durch die zumindest ein Verstellmittel geführt ist, über das von den Pumpenrädern (42, 44, 46, 142, 144, 146) ausgehende Förderelemente wie Flügel verstellbar sind.

11. Anordnung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass über die als Doppel- oder Hohlwelle ausgebildete Welle zumindest ein Impfmedium zumindest einer der ersten Kammern (20, 22, 24, 30) oder zumindest einer der Teilkammern (120, 122, 124, 126) zuführbar ist.

12. Anordnung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Welle (14, 114) mit einem Fremdantrieb (18) über ein insbesondere drehzahlgeregeltes Kupplungsgetriebe (16) wie Planetengetriebe verbunden ist.

13. Anordnung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Trägerelement (42, 44, 46, 142, 144, 146) und/oder das Lüfterrad (38) aus Metall wie Leichtmetall oder gesintertem oder gegossenem Verbundwerkstoff auf Glas- oder Kohlenstofffaserbasis besteht.

14. Anordnung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Trägerelement (42, 44, 46, 38, 142, 144, 146) in seinem peripheren Bereich auf jeder Seite mehrere Permanentmagnete (48, 50) aufweist, die vorzugsweise in dem Trägerelement eingelassen wie vergossen, verbacken oder versintert sind.

15. Anordnung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass den jeder Seite des Trägerelements (42, 44, 46, 38, 142, 144, 146) zugeordneten Statoren (56, 58) in von dem Gehäuse (12) ausgehenden Ringscheiben oder in Abschnitten des Gehäuses eingelassene Spulenkörper (60, 62, 64) aufweisen, wobei vorzugsweise jeweils drei versetzt übereinander liegende Spulenkörper eine Einheit (52, 54) bilden.

16. Anordnung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Gehäuse (12) aus einem Verbundwerkstoff insbesondere auf Glas- oder Kohlenstofffaserbasis und/oder aus Leichtmetall besteht.

17. Anordnung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Wärmetauscher (32) über eine erste Leitung (33) mit dem Saugstutzen bzw. Gehäusefluideinlass und über eine zweite Leitung (35) mit dem Druckstutzen bzw. Gehäusefluidauslass verbunden ist.

Description:
Beschreibung

Anordnung zum Erzeugen elektrischer Energie

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Erzeugen von elektrischer Energie mit einer ein Gehäuse durchsetzenden Welle mit zumindest einem von dieser ausgehenden scheibenförmigen Trägerelement als Rotor mit vorzugsweise in dessen peripherem Bereich vorhandenem zumindest einem Magnetelement und diesem zugeordnetem Statorelement.

Ein entsprechender Scheibengenerator ist der DE 10 2011 010 302 AI zu entnehmen. Dabei besteht die Möglichkeit, mehrere Trägerelemente auf einer Welle anzuordnen, wobei jedes Trägerelement im Umfangsbereich Magnete aufweist, denen Magnetspulen auf jeder Seite des Trägerelements zugeordnet sind, die im Generatorgehäuse vorhanden sind.

Aus der DE 33 04 845 AI eine Gasturbine bekannt, die als Generator arbeitet. Mit einem Verdichtungsrad ist ein Rotor verbunden, der eine Kammer mit Ein- und Auslassöffnung begrenzt.

Die DE 196 08 602 AI bezieht sich auf eine stoffbuchslose Strömungsmaschine mit einem Laufrad radialer Bauart sowie eine berührungsfreie, spaltüberbrückende elektromagnetisch-induktive oder magnetische Drehmomentübertragung zwischen einem magnetischen Statorfeld im Gehäuse der Strömungsmaschine und einem mit dem Laufrad umlaufenden und in diesem ausgebildeten magnetischen Ankerfeld.

Eine Spaltrohrkreiselpumpe ist aus der DE 25 34 740 B2 bekannt, die mehrere Pumpenräder aufweist. Gegenstand der EP 0 404 299 AI ist ein bürstenloser Motor.

Aus der WO 2012/163952 AI sind eine Anordnung und ein Verfahren zur Notfallversorgung einer kerntechnischen Anlage zu entnehmen. In einem Container sind ein Motor, ein Generator und eine Pumpe getrennt voneinander angeordnet, wobei Pumpe und Generator mit dem Motor zu deren Betätigung funktionell verbunden sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass mit konstruktiv einfachen Maßnahmen neben der Erzeugung von elektrischer Energie auch die Möglichkeit besteht, eine Flüssigkeit zu fördern. Dabei soll eine kompakte Baueinheit zur Verfügung gestellt werden.

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung im Wesentlichen vor, dass das zumindest eine Trägerelement in einer in dem Gehäuse vorhandenen eine Einlass- und/oder Auslassöffnung aufweisenden ersten Kammer angeordnet ist oder diese begrenzt und als die Flüssigkeit förderndes Pumpenrad ausgebildet ist.

Insbesondere ist vorgesehen, dass von der Welle mehrere erste Kammern in dem Gehäuse begrenzende Trägerelemente ausgehen, die als die Flüssigkeit wie Wasser fördernde Pumpenräder ausgebildet sind.

Die Erfindung zeichnet sich jedoch auch dadurch aus, dass in der ersten Kammer mehrere die erste Kammer in Teilkammern unterteilende als Pumpenräder ausgebildete Trägerelemente angeordnet sind, wobei die Trägerelemente Durchbrechungen aufweisen, über die die von dem Trägerelement begrenzten Teilkammern strömungsmäßig verbunden sind. Die Durchbrechungen können auch als Flüssigkeit durchlassende Röhren ausgebildet sind.

Erfindungsgemäß unterteilt das Trägerelement das Gehäuse derart, dass zumindest eine flüssigkeitsdichte Kammer oder zumindest zwei Teilkammern mit Ein- und/oder Auslassöffnungen zur Verfügung stehen, wobei durch Drehen des Trägerelements, um elektrische Energie zu erzeugen, gleichzeitig die Flüssigkeit durch die Kammer bzw. Teilkammern gefördert wird.

Es wird eine fremdangetriebene kompakte Pumpen-Generatoreinheit zur Verfügung gestellt, die durch die Rotationsenergie des Fremdantriebs in Drehbewegung versetzt wird. Dabei ist die erfindungs gemäße Anordnung insbesondere eine mobile Einheit, die in einem Notfallcontainer angeordnet ist, wie diese in der WO 2012/163952 A2 beschrieben ist, auf deren Offenbarung ausdrücklich Bezug genommen wird. Daher zeichnet sich die Erfindung auch dadurch aus, dass die erfindungs gemäße Anordnung, mit der Strom erzeugt und gleichzeitig Flüssigkeit gefördert wird, in einem mobilen Notfallcontainer verwendet wird, der insbesondere bei Stör- oder Notfällen von Kernkraftwerken zum Einsatz gelangen kann. Somit erfolgt eine Notstromversorgung bei gleichzeitiger Förderung von z. B. Kühlwasser für die Kernkraftanlage.

Die das zumindest eine Trägerelement aufweisende Welle selbst ist mit einem Fremdantrieb verbunden, wobei zwischen diesem und der erfindungs gemäßen Anordnung ein drehzahlgeregeltes Kupplung sgetriebe wie Planetengetriebe vorgesehen sein sollte.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist somit eine Pumpe und ein Stromerzeuger in einem kompakten Gehäuse, das insbesondere aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere auf Glas- oder Kohlenstofffaserbasis oder aus Leichtmetall besteht.

Um im erforderlichen Umfang und in Abhängigkeit von dem Bedarf elektrische Energie zu erzeugen und/oder Flüssigkeit zu fördern, ist vorgesehen, dass die Anordnung modular aufgebaut ist und aus auf der Welle aneinander reihbaren scheibenförmigen Trägerelementen besteht, die Kammern bzw. Teilkammern begrenzen.

Bei jeweils eine erste Kammer begrenzendem flüssigkeitsundurchlässigen Trägerelement sind die ersten Kammern untereinander verbunden, wobei in Längsrichtung der Welle eine äußere erste Kammer den Einlass und die gegenüberliegende äußere erste Kammer die Auslassöffnung aufweist. Dichten die Trägerelemente erste Kammern gegeneinander nicht ab, sondern weisen Durchbrechungen auf, so unterteilt ein entsprechendes Trägerelement oder unterteilen entsprechende Trägerelemente eine erste Kammer in Teilkammern.

In hervorzuhebender Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein von der Welle durchsetzter Stirnbereich des Gehäuses Begrenzung einer zweiten Kammer als Kühlerkammer ist, in der ein Wärmetauscher sowie ein von der Welle ausgehendes Lüfterrad angeordnet sind. Hierdurch besteht die Möglichkeit, die Anordnung im hinreichenden Umfang zu kühlen, sofern eine als Kühlmittel für die Anordnung dienende Flüssigkeit nicht gefördert werden soll. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Lüfterrad ebenfalls als Trägerelement ausgebildet ist und somit die Möglichkeit besteht, dass das Trägerelement mit diesem zugeordneten Statorelement als Elektromotor nutzbar ist. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, dass die Welle fremdangetrieben wird.

Zum Kühlen des Gehäuses ist des Weiteren vorgesehen, dass das Gehäuse stirnseitig Luftdurchtritts Öffnungen wie -schlitze aufweist, über die die Lüfterkammer mit der Umgebung verbunden ist.

Nach einem weiteren hervorzuhebenden Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Welle aus zwei koaxial verlaufenden Wellenabschnitten besteht, wobei innerer Wellenabschnitt mit dem oder den als Pumpenrad ausgebildetem Trägerelement bzw. ausgebildeten Trägerelementen und äußerer Wellenabschnitt mit dem Lüfterrad verbunden ist, das vorzugsweise ein Trägerelement ist.

Bei der Ausbildung der Welle in Form von koaxialen Wellenabschnitten besteht die Möglichkeit, dass die Drehzahl der Pumpenräder von der des Lüfterrads abweicht, um gewünschte Bedingungen zu erzielen.

Die Pumpenräder sind insbesondere als Pumpenflügelräder ausgebildet, wobei die Möglichkeit besteht, dass dann, wenn die Welle als Hohlwelle ausgebildet ist, diese von zumindest einer die Flügel der Flügelräder einstellenden bzw. betätigenden Stelleinrichtung durchsetzt ist.

Im Falle, dass die Welle als Hohlwelle ausgebildet ist, besteht des Weiteren die Möglichkeit, dass über dessen Seele der ersten Kammer bzw. den ersten Kammern bzw. den Teilkammern ein Impfmedium wie Säure, Lauge, Salz, Bor zuführbar ist.

Das Trägerelement sollte aus Metall wie Leichtmetall oder aus gesintertem oder gegossenem Verbundwerkstoff insbesondere auf Glas- oder Kohlenstofffaserbasis bestehen. Unabhängig hiervon sollte das Trägerelement in seinem peripheren Bereich auf jeder Seite mehrere Permanentmagnete aufweisen, die im Trägerelement eingelassen wie vergossen, verbacken oder versintert sind. Somit ist ein hinreichender Schutz gegenüber der Flüssigkeit, die von dem Trägerelement gefördert wird, gegeben.

Des Weiteren sieht die Erfindung vor, dass jeder jeweiliger Seite des Trägerelements zugeordneter Stator eine von dem Gehäuse ausgehende Ringscheibe oder einen ringförmigen Abschnitt des Gehäuses umfasst, die bzw. der Spulenkörper aufweist, wobei vorzugsweise drei versetzt nebeneinanderliegende Spulenkörper jeweils eine Einheit bilden, um z. B. drei Phasen zu erzeugen. Die Spulenkörper können in dem Ringelement eingelassen sein.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung können Stromnenngrößen wie DC 380 V bei 50 Hz oder DC 400 V bei 60 Hz erzeugt werden. Über einen nachgeschalteten Transformator lassen sich alle gängigen Werte wie DC 24 V, AC/DC 220 V oder DC 380 V/400 V

erzeugen.

Die erfindungs gemäße Anordnung kann insbesondere als mobiles Gerät vorzugsweise in folgenden Anwendungsgebieten zum Einsatz gelangen:

Katastrophenschutz, Feuerwehren, technische Hilfsdienste, Industrie, kleine Kernkraftwerke, kommunales Wasser, Abwasserwirtschaft, Landwirtschaft, Medizintechnik, Lebensmittelindustrie, Industriewässer, Papierindustrie, chemische Industrie, Petrochemie, Bergbau, bei humanitärer Hilfe z.B. in Flüchtlingslagern, bei Naturkatastrophen oder durch Explosionen zerstörte Gebiete.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungs gemäßen Anordnung mit

Fremdantrieb,

Fig. 2 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Anordnung mit

Monowelle,

Fig. 3 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Anordnung mit

Hohlwelle,

Fig. 4 eine Prinzipskizze einer Rotor-Stator-Anordnung in perspektivischer

Darstellung,

Fig. 5 ein Detail„x" der Fig. 2 und 3,

Fig. 6 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Anordnung, teilweise weggebrochen,

Fig. 7 eine Variante der Anordnung gemäß Fig. 2 und

Fig. 8 eine Variante der Anordnung gemäß Fig. 3. Anhand der Figuren soll rein prinzipiell eine erfindungsgemäße Anordnung 10, 100, 1000, 1002 dargestellt und erläutert werden, mit der einerseits elektrische Energie erzeugt und andererseits eine Flüssigkeit wie Wasser gefördert werden kann. Dabei kann die Anordnung 10, 100, 1000, 1002 einen modularen Aufbau aufweisen, d.h., dass in gewünschtem Umfang Bauteile gleichen Aufbaus aneinandergereiht werden, um entsprechend der geforderten Leistung die Anordnung 10, 100, 1000, 1002 auslegen zu können.

Der Fig. 1 ist rein prinzipiell eine erste Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Anordnung 10 rein prinzipiell zu entnehmen, die ein Gehäuse 12 mit nachstehend beschriebenen Einbauten aufweist, die zum einen elektrische Energie erzeugen und zum anderen die Möglichkeit des Förderns von Flüssigkeit bieten, die nachstehend aus Gründen der Vereinfachung als Wasser bezeichnet wird, ohne dass dies schutzeinschränkend zu verstehen ist.

Die Anordnung 10 weist eine sich entlang der Gehäuselängsachse erstreckende Welle 14 auf, die über ein Kupplung sgetriebe 16 mit einem Fremdantrieb 18 verbunden ist.

Bei dem Fremdantrieb 18 kann es sich um einen Drehkolbenmotor, Wankelmotor, Tegranmotor, Kugelmotor, Ottomotor, Dieselmotor, aber auch um eine Turbine wie Wasser-, Dampf- oder Druckluftturbine oder ein Windrad oder Wasserrad handeln, um nur beispielhaft Rotationsenergiemaschinen zu nennen. Vorzugsweise kommen kleine, kompakte, sparsame und leistungsfähige Drehkolbenmotoren zum Einsatz, da diese u.a. besonders vibrationsarm sind. In geschlossenen Räumen wird sodann das Abgas über ein entsprechend langes Flexrohr eventuell lüftungsunter stützt nach außen geführt.

Die Abtriebswelle des Fremdantriebs 18 ist sodann mit dem insbesondere als drehzahlgeregelten Kupplungstriebe 16 wie Planetengetriebe verbunden.

Nähere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Anordnungen und deren Einbauten sind den Fig. 2 - 8 zu entnehmen. Wie die Fig. 2 verdeutlicht, ist das Gehäuse 12 in mehrere Kammern unterteilt, wobei in ersten Kammern 20, 22, 24, 30 bzw. durch diese die Flüssigkeit gefördert wird. Des Weiteren kann sich in dem Gehäuse 12 eine Lüfterkammer 26 befinden, die vom welleneintrittsseitigen Stirnbereich 28 des Gehäuses 12 begrenzt ist.

In der Lüfterkammer 26 befindet sich des Weiteren ein Wärmetauscher 32, dem über Leitungen 33, 35 Kühlfluid zuführbar ist.

In der eine zweite Kammer bildenden Lüfterkammer 26 befindet sich des Weiteren ein Lüfterrad 38, das von der Welle 14 ausgeht. Durch das Lüfterrad 38 wird Luft durch den Wärmetauscher 32 gefördert. Hierzu weist das Gehäuse 12 in seiner von der Welle 14 durchsetzten Stirnwandung 40 Luftdurchtritts Öffnungen wie Schlitze auf.

Gegebenenfalls kann in einer der Leitungen 33, 35 eine Förderpumpe vorgesehen sein. Dies ist grundsätzlich jedoch nicht erforderlich, da die Förderung der Flüssigkeit des als Schwerkraftwärmetauscher ausgebildeten Wärmetauschers 32 über den Naturumlauf erfolgen kann.

Die ersten Kammern 20, 22, 24, 30 sind von scheibenförmigen Trägerelementen 42, 44, 46 begrenzt, die zum einen die Funktion eines Rotors eines Generators und zum anderen die eines Flügelrades einer Pumpe ausüben. Die Trägerelemente 42, 44, 46 sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 2, 3 geschlossene Scheibenkörper und dichten die ersten Kammern 20, 22, 24, 30 gegeneinander ab. Demgegenüber sind die in den Anordnungen 1000, 1002 der Fig. 7 und 8 vorhandenen Trägerelemente 142, 144, 146 durchbrochen und unterteilen eine erste Kammer in Teilkammern 120, 122, 124, 126, so dass in der zeichnerischen Darstellungen das Wasser von der äußersten rechten Kammer 120 zur äußersten linken Kammer 126 gefördert wird.

Um elektrische Energie zu erzeugen, weisen die nachstehend als Flügelräder bezeichneten scheibenförmigen Pumpenräder bildenden Trägerelemente 42, 44, 46 in ihrem jeweiligen peripheren Bereich, und zwar auf jeder Seite, mehrere zueinander beabstandete Permanentmagnete auf, die beispielhaft mit den Bezugszeichen 48, 50 in Fig. 5, die ein Detail„x" des Flügelrads 42 wiedergibt, und mit 52, 54 in Fig. 4 gekennzeichnet sind. Die Permanentmagnete 48, 50 sind im Außenumfangsbereich der ausgesteiften Trägerelemente 42, 44, 46 eingelassen. So können die Permanentmagnete 48, 50 in den insbesondere aus einem Verbundwerkstoff, vorzugsweise auf Glas- oder Kohlenstofffaserbasis, bestehenden Flügelrädern 42, 44, 46 vergossen, verbacken oder versintert sein. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Permanentmagnete 48, 50 gegenüber dem in den ersten Kammern 20, 22, 24 strömenden Wasser flüssigkeitsgeschützt sind.

Die Permanentmagnete 48, 50 bewegen sich zwischen ringförmigen Scheiben 56, 58, die von der Innenwand des Gehäuses 12 ausgehen oder Abschnitte des Gehäuses 12 selbst sind. In den ringförmigen Scheiben 56, 58 sind Spulen eingelassen, um so den Stator zu bilden. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass jeweils drei leicht versetzt zueinander verlaufende Spulenkörper eine Einheit bilden, wie dies anhand der Fig. 4 verdeutlich wird. So bilden die Spulen 60, 62, 64 eine Einheit, um 3 Phasen zu erzeugen. Entsprechende Einheiten sind aneinandergereiht in den Ringscheiben 56, 58 eingelassen, wie gleichfalls durch die Fig. 4 oder die Fig. 6 verdeutlicht wird. In der Fig. 6 sind die jeweils aus den drei Spulen 60, 62, 64 bestehenden Einheiten beispielhaft mit den Bezugszeichen 52, 54, 66 gekennzeichnet. Die entlang dieser bewegten Permanentmagnete weisen ebenfalls rein beispielhalft die Bezugszeichen entsprechend der Fig. 4, also 52, 54 auf.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind vier erste Kammern 20, 22, 24, 30 in dem Gehäuse 12 vorhanden, die von drei Rotor-Stator-Einheiten begrenzt sind. Entsprechend dem Leistungsbedarf kann die Anzahl der ersten Kammern auch erhöht oder verringert werden. Hierzu ist insbesondere die Anordnung 10 modular aufgebaut, ohne dass es näherer Erläuterungen bedarf.

Wie die Fig. 6 verdeutlicht, gehen von den kammerseitig verlaufenden Flächen der Flügelräder 42, 44, 46 spiralförmig verlaufende Vorsprünge 70 aus, um die Förderung des Wassers zu ermöglichen. Die zu der die Luftdurchtrittsöffnungen aufweisenden Stirnseite 40 gegenüberliegende gleichfalls von einer Stirnwandung 74 des Gehäuses 12 begrenzte erste Kammer 20 weist stirnseitig einen Saugstutzen 72 auf, der somit die Stirnwandung 74 des Gehäuses 12 durchsetzt und insbesondere koaxial zur Welle 14 verläuft. Die erste Kammer 20 ist sodann über eine Verbindung wie Leitung 76 mit der angrenzenden zweiten ersten Kammer 22 und diese über eine Leitung 78 mit der angrenzenden dritten ersten Kammer 24 und diese über eine Verbindung wie Leitung 79 mit der vierten ersten Kammer 30 verbunden. Gegenüberliegend zu der Leitung geht von der Umfangswandung des Gehäuses 12 ein Auslass- oder Druckstutzen 80 aus.

Wie sich aus der Prinzipdarstellung ergibt, kann das in der zweiten Kammer 26 sich drehende Lüfterrad 38 gleichfalls als Rotor ausgebildet sein, also im peripheren Bereich Permanentmagnete zuvor beschriebener Art aufweisen, denen in einer Ringscheibe Spulen zur Bildung eines Stators zugeordnet sind. Die durch das Lüfterrad 38 mit zugeordnetem Stator 82, 84 gebildete Einheit kann erfindungs gemäß als Elektromotor genutzt werden, sofern elektrische Energie zur Verfügung steht, so dass ein Fremdantrieb nicht erforderlich ist. Eine diesbezügliche Funktion ist dann gewünscht, wenn mittels der erfindungsgemäßen Anordnung ausschließlich Wasser gefördert werden soll.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 unterscheidet sich von dem der Fig. 2 u.a. dadurch, dass die Antriebswelle der Anordnung 100 als Doppel- bzw. Hohlwelle 114 ausgebildet ist, ansonsten jedoch weitgehend konstruktiv den gleichen Aufbau wie die Anordnung 10 gemäß Fig. 2 aufweist, so dass auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Die Hohlwelle 114 besteht aus einer äußeren Welle 116 und einer innerhalb von dieser und koaxial zu dieser verlaufenden inneren Welle 118. Dabei kann die äußere Welle 116 mit dem Lüfterrad 38 und die innere Welle 118 mit den Flügelrädern 42, 44, 46 verbunden sein, um unterschiedliche Drehzahlen einstellen zu können.

Auch kann eine Hohlwelle derart genutzt werden, dass die Welle sowohl mit dem Lüfterrad 38 als auch mit den Flügelrädern 42, 44, 46 verbunden ist und durch die Seele der Hohlwelle sodann z.B. Impfmedien für die die ersten Kammern 20, 22, 24 gepumpte Flüssigkeit, also das Wasser zugeführt wird, und zwar in Abhängigkeit von dem Einsatz. Bei dem Impfmedium kann es sich z. B. um Säuren, Laugen, Salze, Bor handeln.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, eine entsprechende Hohlwelle derart zu nutzen, dass durch diese zumindest eine EinStelleinrichtung für die spiralförmig verlaufenden Flügel 70 der Flügelräder 42, 44, 46 verlaufen.

Erfindungsgemäß kann die Welle unabhängig davon, ob es sich um eine Einfachwelle 14 oder eine Doppel- bzw. Hohlwelle 114 mit Innen- und Außenwelle 118, 116 oder eine z.B. einen Impfstoff oder eine Regeleinrichtung führende Hohlwelle handelt, an ein drehzahlgeregeltes Kupplung sgetriebe angeschlossen werden. Von der Welle gehen eine oder mehrere Flügel- oder Flügellaufräder aus, wobei die Flügellaufräder gleichzeitig als Rotor eines Generators ausgebildet werden. Somit wird gleichzeitig eine Stromerzeugung und eine Pumpenfunktion verwirklicht. Die Flügelräder weisen an ihrem äußeren Umfang gleichmäßig verteilt Magnete auf, die durch die Rotation in den am Gehäuse fest angebrachten Statoren eine Spannung induzieren und somit Strom erzeugen, der an der Gehäuseaußenseite abgegriffen wird. Die Flügellaufräder mit zugordneten Statoren üben somit die Funktion eines Scheibengenerators aus. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, über die Welle ein die Funktion eines Elektromotors ausübendes Lüfterrad anzutreiben, wobei der stromführende Motorteil im lufttrockenen Milieu verläuft, und zwar in der Lüfterkammer.

Der in der Lüfterkammer vorhandene Wärmetauscher wird bei der erfindungs gemäßen Anordnung eingesetzt, wenn die Pumpfunktion nicht erforderlich ist, die anderenfalls die erforderliche Kühlung des Gehäuses ermöglicht. Die Kühlung im Falle fehlender Pumpfunktion übernimmt der luftumströmte Schwerkraftwärmetauscher über den Naturumlauf.

Die Welle selbst ist zum Beispiel über Radialwellendichtungen gegenüber den Kammern abgedichtet, wobei die Dichtungen gleichzeitig benutzt werden, um die Kammern gegeneinander abzudichten. Wie die Fig. 2, 3, 7, 8 verdeutlichen, ist der Wärmetauscher 32 über die Leitung 33 mit dem Saugstutzen oder Fluideinlass 72 und die Leitung 35 mit dem Druckstutzen oder Fluidauslass 80 verbunden.

Die Anordnungen 1000, 1002 der Fig. 7 und 8 stellen Varianten der Anordnungen 10, 100 der Fig. 2 und 3 dar. Ungeachtet dessen werden grundsätzlich für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen benutzt. Die Erläuterungen zu den Fig. 2 und 3 gelten entsprechend für die Anordnungen 1000, 1002 der Fig. 7 und 8.

Die Anordnungen 1000, 1002 unterscheiden sich von den Anordnungen 10, 100 dahingehend, dass die Flügelräder 142, 144, 146 durchbrochen sind und somit eine erste Kammer in Teilkammern 120, 122, 124, 126 unterteilen, durch die das über den Ansaugstutzen 72 angesaugte Wasser zu dem Druckstutzen 80 strömt. Ungeachtet der Tatsache, dass die Flügelräder 142, 144, 146 Durchbrechungen aufweisen, üben diese gleichfalls eine Doppelfunktion aus, nämlich zum einen die eines Pumpenrades und zum anderen die eines Rotors, um elektrische Energie zu erzeugen. Insoweit wird auf die zuvor erfolgten Ausführungen verwiesen.

Da die Flügelräder 142, 144, 146 durchbrochen sind, also von dem Wasser durchströmt werden, wie die Pfeile symbolisieren, bedarf es keiner Verbindungen über bzw. durch die Wandung des Gehäuses 12, wie dies dann erforderlich ist, wenn die Flügelräder geschlossen und somit entsprechend der Ausführungsbeispiele der Fig. 2 und 3 erste Kammern 20, 22, 24, 30 gegeneinander abdichten.