DE102010022025B4 - Power supply device for autonomous field devices - Google Patents
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Abstract
Stromversorgungseinrichtung für autonome Feldgeräte, denen die zu ihrem Betrieb nötige Energie aus dem Prozessmedium (14) zur Verfügung gestellt wird, an einem Prozessgefäß (10), das ein Prozessmedium (14) beinhaltet, mit mindestens einem freien Anschlußflansch (12) mit genormter Anschlußgeometrie, an den kein weiteres Prozessgefäß angeschlossen ist, wobei die Stromversorgungseinrichtung mit einem thermoelektrischen Generator (24), der an den freien Anschlußflansch (12) anschließbar ist und der in einen Blindflansch (20) mit genormter Anschlußgeometrie integriert ist, der im Bereich des thermoelektrischen Generators (24) gefäßseitig einen dünnwandigen Boden (21) und umgebungsseitig ein Halteelement (23) geringer Wärmeleitfähigkeit zur Aufnahme und Befestigung eines Kühlkörpers (25) aufweist, wobei der thermoelektrische Generator (24) zwischen dem Kühlkörper (25) und dem dünnwandigen Boden (21) eingeschlossen ist und der der Boden (21) im Bereich des thermoelektrischen Generators (24) eine Einlage (22) aus einem gut wärmeleitfähigen Material aufweist.Power supply device for autonomous field devices, to which the energy required for their operation is made available from the process medium (14), on a process vessel (10) containing a process medium (14) with at least one free connection flange (12) with standardized connection geometry, to which no further process vessel is connected, the power supply device with a thermoelectric generator (24) which can be connected to the free connection flange (12) and which is integrated into a blind flange (20) with standardized connection geometry, which is located in the area of the thermoelectric generator ( 24) has a thin-walled base (21) on the vessel side and a retaining element (23) of low thermal conductivity for receiving and fastening a heat sink (25) on the surrounding side, the thermoelectric generator (24) being enclosed between the heat sink (25) and the thin-walled base (21) and the bottom (21) in the area of the thermoelectric generator (24) e has an insert (22) made of a material with good thermal conductivity.
Description
Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrichtung für autonome Feldgeräte, denen die zu ihrem Betrieb nötige Energie aus dem Prozessmedium zur Verfügung gestellt wird.The invention relates to a power supply device for autonomous field devices, to which the energy required for their operation is made available from the process medium.
Aus der
Der Einsatz der bekannten Lösungen stößt jedoch in einem industriellen Umfang schnell an ihre Grenzen. Der zur Verfügung stehende Bauraum ist begrenzt, die Funktionssicherheit muss auch in explosionsgefährdeter Umgebung oder in Gegenwart aggressiver Gase gewährleistet sein. Die bislang bekannten Konstruktionen bieten hierfür noch keine Möglichkeit. Vor allem modulare Anklemm-Lösungen, wie sie aus der
Aus der
In der
Schließlich ist aus der
Finally from the
Dabei hat sich gezeigt, dass die Vielgestaltigkeit der Prozessanschlüsse oft individuelle Anpassungen erfordern, deren Aufwand im Hinblick auf Kosten und Arbeitsintensivität nachteilig ist.It has been shown that the diversity of the process connections often requires individual adjustments, the effort of which is disadvantageous in terms of costs and labor intensity.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Stromversorgungseinrichtung für autonome Feldgeräte anzugeben, die mit geringem Aufwand an ein Prozessgefäß adaptierbar ist.The invention is therefore based on the object of specifying a power supply device for autonomous field devices which can be adapted to a process vessel with little effort.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben.According to the invention, this object is achieved with the means of claim 1. Advantageous refinements of the invention are specified in the claims that refer back.
Die Erfindung geht aus von einem Prozessgefäß, das ein Prozessmedium beinhaltet, mit mindestens einem freien Anschlußflansch, an den kein weiteres Prozessgefäß angeschlossen ist. Derartige Anschlußflansche sind üblicherweise Bestandteil von Prozessgefäßen und dienen zur optionalen Erweiterung der Prozessanlage oder zur Wartung. Diese Anschlußflansche sind durch Blindflansche verschlossen. Derartige Flansche sind Normteile.The invention is based on a process vessel that contains a process medium, with at least one free connection flange to which no further process vessel is connected. Such connection flanges are usually part of process vessels and are used for optional expansion of the process system or for maintenance. These connection flanges are closed by blind flanges. Such flanges are standard parts.
Erfindungsgemäß ist die Stromversorgungseinrichtung mit einem thermoelektrischen Generator derart in einen Blindflansch integriert, der im Bereich des thermoelektrischen Generators gefäßseitig einen dünnwandigen Boden und umgebungsseitig ein Halteelement geringer Wärmeleitfähigkeit zur Aufnahme und Befestigung eines Kühlkörpers aufweist. Der thermoelektrische Generator ist zwischen dem Kühlkörper und dem dünnwandigen Boden eingeschlossen.According to the invention, the power supply device with a thermoelectric generator is integrated into a blind flange that has a thin-walled bottom in the area of the thermoelectric generator on the vessel side and a holding element of low thermal conductivity on the surrounding side for receiving and attaching a heat sink. The thermoelectric generator is enclosed between the heat sink and the thin-walled base.
Durch die geringe Materialstärke des Bodens im Bereich des thermoelektrischen Generators ist eine gute thermische Kopplung des Generators an die Temperatur des Prozessmediums in dem Prozessgefäß gegeben. Infolge des direkten Kotakts mit dem Kühlkörper auf der anderen Seite liegt über dem thermoelektrischen Generator nahezu die gesamte Temperaturdifferenz zwischen dem Prozessmedium und der Umgebungsluft, so dass eine hohe Energieausbeute erreicht wird.The low material thickness of the base in the area of the thermoelectric generator ensures good thermal coupling of the generator to the temperature of the process medium in the process vessel. As a result of the direct contact with the heat sink on the other side, almost the entire temperature difference between the process medium and the ambient air is above the thermoelectric generator, so that a high energy yield is achieved.
Vorteilhafterweise bleibt das Bauartenspektrum und damit der Aufwand für Lagerhaltung durch die genormte Anschlußgeometrie gering.Advantageously, the range of types and thus the cost of stock keeping remains low due to the standardized connection geometry.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Halteelement rohrförmig ausgebildet und an der flanschfernen Öffnung mit dem Kühlkörper verbunden. Vorteilhafterweise wird dadurch eine Wärmeübertragung zwischen dem Flansch und dem Kühlkörper weitgehend vermieden.According to a further feature of the invention, the holding element is tubular and is connected to the cooling body at the opening remote from the flange. Advantageously, a heat transfer between the flange and the heat sink is largely avoided as a result.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Boden im Bereich des thermoelektrischen Generators eine in das Prozessgefäß hineinragende becherförmige Ausstülpung auf. Dabei ist der thermoelektrische Generator am Boden der becherförmigen Ausstülpung angeordnet. Vorteilhafterweise wird dadurch auch bei längeren Anschlußflanschen eine gute thermische Kopplung des Wandlers an das Prozessmedium erreicht.According to a further feature of the invention, the bottom in the area of the thermoelectric Generator has a cup-shaped protuberance protruding into the process vessel. The thermoelectric generator is arranged at the bottom of the cup-shaped protuberance. In this way, a good thermal coupling of the converter to the process medium is advantageously achieved even with longer connection flanges.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Boden im Bereich des thermoelektrischen Generators eine Einlage aus einem gut wärmeleitfähigen Material auf. Dadurch wird der thermische Übergang zwischen dem Prozessmedium und dem thermoelektrischen Generator verbessert.According to a further feature of the invention, the base in the area of the thermoelectric generator has an insert made of a material with good thermal conductivity. This improves the thermal transition between the process medium and the thermoelectric generator.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Stromversorgungseinrichtung um eine Temperaturmesseinrichtung ergänzt. Dazu ist der Blindflansch gefäßseitig um ein Schutzrohr ergänzt, in das ein für sich bekannter Temperaturmessfühler eingesteckt wird, der aus der Stromversorgungseinrichtung gespeist wird.According to a further feature of the invention, the power supply device is supplemented by a temperature measuring device. For this purpose, the blind flange is supplemented on the vessel side by a protective tube into which a known temperature sensor is inserted, which is fed from the power supply device.
Die Erfindung wird nachstehen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen:
-
1 eine Prinzipdarstellung einer Stromversorgungseinrichtung an einem Blindflansch -
2 eine Prinzipdarstellung einer Stromversorgungseinrichtung in einer alternativen Ausführungsform -
3 eine Prinzipdarstellung einer Stromversorgungseinrichtung mit einer Temperaturmesseinrichtung
-
1 a schematic diagram of a power supply device on a blind flange -
2 a schematic diagram of a power supply device in an alternative embodiment -
3 a schematic diagram of a power supply device with a temperature measuring device
In der
Der Anschlußflansch
Das Prozessmedium
Dazu weist der Blindflansch
Durch die geringe Materialstärke des Bodens
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Halteelement
Erfindungsgemäß weist der Boden
Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel ist in
Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel ist in
Eine derartige Stromversorgungseinrichtung kann einen oder mehrere autonome Sensoren in der näheren Umgebung mit elektrischer Energie versorgen, die in diesem Fall mittels Versorgungsleitungen angekoppelt werden. Alternativ kann die notwendige Elektronik zum Energie-Management und eventuell nötigen Pufferlösungen komplett integriert werden.Such a power supply device can supply one or more autonomous sensors in the immediate vicinity with electrical energy, which in this case are coupled by means of supply lines. Alternatively, the electronics required for energy management and any necessary buffer solutions can be fully integrated.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- ProzessgefäßProcess vessel
- 1111
- RohrstutzenPipe socket
- 1212th
- AnschlußflanschConnecting flange
- 1313th
- VerschraubungScrew connection
- 1414th
- ProzessmediumProcess medium
- 2020th
- BlindflanschBlind flange
- 2121
- Bodenground
- 2222nd
- Einlageinlay
- 2323
- HalteelementRetaining element
- 2424
- thermoelektrischer Generatorthermoelectric generator
- 2525th
- KühlkörperHeat sink
- 2626th
- AusstülpungProtuberance
- 3030th
- TemperaturmesseinrichtungTemperature measuring device
- 3131
- SchutzrohrProtection tube
- 3232
- MesskopfMeasuring head
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010022025.6A DE102010022025B4 (en) | 2010-05-29 | 2010-05-29 | Power supply device for autonomous field devices |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010022025.6A DE102010022025B4 (en) | 2010-05-29 | 2010-05-29 | Power supply device for autonomous field devices |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010022025A1 DE102010022025A1 (en) | 2011-12-01 |
DE102010022025B4 true DE102010022025B4 (en) | 2021-03-04 |
Family
ID=44924547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102010022025.6A Active DE102010022025B4 (en) | 2010-05-29 | 2010-05-29 | Power supply device for autonomous field devices |
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-
2010
- 2010-05-29 DE DE102010022025.6A patent/DE102010022025B4/en active Active
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