RU15813U1 - Термоэлектрический генератор - Google Patents

Abstract

1. Термоэлектрический генератор, содержащий соосно расположенные охлаждающий теплообменник, выполненный в виде сосуда для жидкости с утолщенным днищем, и "горячий" теплообменник, выполненный в виде массивной плиты, снабженной цилиндрической оболочкой, выступающей за пределы верхнего торца плиты, термоэлектрические батареи, расположенные между днищем охлаждающего теплообменника и плитой "горячего" теплообменника и отделенные от них электроизоляционными слоями, элементы прижима теплообменников к термоэлектрическим батареям, каждый из которых выполнен в виде пластинчатой пружины изгиба, прикрепленной винтами к днищу охлаждающего теплообменника и соединенной с "горячим" теплообменником болтами, и токосъемную колодку, отличающийся тем, что высота цилиндрической оболочки выбрана равной не менее суммы толщин двух электроизоляционных слоев, пластинчатой пружины изгиба и высоты термоэлектрической батареи, в днище охлаждающего теплообменника выполнена кольцевая канавка с диаметром, равным диаметру цилиндрической оболочки, при этом в канавку помещена П-образная оболочка из теплоизолирующего материала, и ширина канавки превышает толщину стенки оболочки, а пластинчатые пружины изгиба выполнены непересекающимися.2. Термоэлектрический генератор по п.1, отличающийся тем, что, по крайней мере, одна из пластинчатых пружин изгиба разделена на две части, длина которых меньше длины половины пружины на величину, равную не менее половины ширины пружины.3. Термоэлектрический генератор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что головки болтов покрыты теплоизолирующим материалом или закрыты колпачками из теплоизолирующего мат�

Description

Термоэлектрический генератор.

Полезная модель относится к области прямого преобразования тепловой энергии в электрическую и может бьпь использовано в теплоэлектрических генераторах (дштее - ТГ), применяемых, например, дач работы бытовой алпаратуры в качестве источников электрического тока

Швестен термоэлектрический генератор, содержащий охлаждающий теплообменник, выполненный в виде сосуда для жидкости с утолщенным днищем, горячий теплообменник в виде массивной плиты, термозлектрнческне батареи, к которым через электроизоляционные слои примыкают теплообменники, элементы прижима теплообменников к термоэлектрическим батареям и токоотвоф (см патент США. № 3082276, кл. Н 01 L 35./32, опублик. 1963).

Главный недоста ок упомянутого ТГ - это его низкий коэффициент полезного действия (К.П.Д.), т.к. «горячий теплообменник в нем непосредственно соединен по всему пернметру с днищем охлаждающего теплообменника даумя парашгельнымн мета.1лнческимн пластинами и значительная часть тепла проходит по ннм, минуя термоэлектрические батареи.

Д эугим недостатком указанного термоэлектрического генератора яв.гшется то обстоятельство, что кроме основных элементов - дв теплообменников и термоэлектрических батарей - он включает в себя большое количество компенсаторов температурных расширений н прижимов, что усложняет н повьниает стоимость IT. Кроме того, в этом ТГ токоотводы выполнены в виде индивидч-альных термовводон с соответствующим чщеличеннем числа герметизирующих узлов, что еще больше звеличнвает стоимость и усложняет конструкцию ТГ.

Наиболее б.лизким по своей технической сущности к предлагаемому

ТГ является термоэлектрический генератор, содержащий соосно расположенные охлаждающий теплообменник, вьшолненньп в виде сосуда для жидкости с т олщенным днищем, и «горений теплообменник, вьшолненный в виде массивной плиты, снабжённой цилиндрической оболочкой, вьютупающей за пределы верхнего торца плиты, термоэлектрические батареи, расположенные между днищем о.хлаждаюш.его теплообменника и плитой «горячего теплообменника и отделенные от них электроизо.1яциоииыми слоями, элементы прижи.ма теплообменников к термоэлектрическим батареям, каждый из которых выполнен виде пластинчатой пр ткины изгиба, прикрепленной винтами к днищу охлаждающего теплообменника и соединенной с горячимл теплообменником болтами, и токосъёмиую колодку (см. патент РФ JNo 2018196, кл. Н 01 L 35/22,1992, опублик. 15.08.94 в бюл. Ns 15 ).

Данный ТГ имеет несколько более высокий К.П.Д. и его конструкция менее сложная, чем у аналога.

Однако этот ТГ не лишен целого ряда недостатков, связанных с его недостаточно высокой надежностью и, по-прежнему, весьма незначительным К.П.Д. Невысокая надежность ТГ, в первую очередь, объясняется тем, что несмотря на наличие цилиндрической оболочки, выстз пающей за пределы верхнего торца плнты «горячего теплооб,5енннка, пространство плитой «горячего теплообменника и днищем сосуда охлаждающего теплообменника, в котором расположены термоэлектрическне батареи, сообщено с окр окающей средой, откуда может попасть вода, песок и т.д.

Низкнй К.П.Д. обусловлен опять же, в первую очередь, негерметичностью пространства днищем охлаждающего теплообменника и илнтой «горячего теплообменника, вследствие которой начите.пьная часть тепла от плиты будет зходить на нагрев окр окающей среды. Кроме того, невысокое значение К.П.Д. связано с «перетечкамн теп.ута от плиты к дннщу по центральному винту, которым установленные «внахлестку npv KHHbi изгиба крепятся к дннщу оютаждающего теплообменинка., практически касающегося своей Ш.ПЯПКОЙ плиты «горячего теплообменника (высота зазора межд} днищем и плитой составляет 5-6 мм). Часть тепла от плиты «горячего геплообменннка к тому же «таодит, минуя термозлектрические батареи, к днищу охла;-кдающего теплообменника по болтам, головки которых отделены от дкища охлаждающего теплообменника возд тпным зазором, величина которого выбрана из технологических сообра:«ений.

Предлагаемая полезная модель направлена на повышение К.П.Д. и надежности термоэлектрического генератора

000 т е

выполненный в виде сосуда для жидкости с утолщекиым днищем, и «горячий теплообменник, выполненный в виде массивной плиты, снабженной цилиндрической оболочкой, выступающей за пределы верхнего торца плиты, термоэлектрические батареи, расположенные днищем озшаждающего теплообменника и плитой «горячего теплообменника и отделенные от них электроизоляционными слоями, элементы прижима теплообменников к термоэлектрическим батареям, каждый из которых выполнен виде пластинчатой пр окииы изгиба., прикрепленной Еинтал1и к днищу охлаждающего теплообменника и соединенной с «горячим теплообменником болтами, и токосъёмную колодку, высота цилиндрической оболочки выбрана равной не менее суммы толщин даух электроизоляционных слоев, пластинчатой пружины изгиба и высоты термоэлектрической батареи, в днище ох.паждающего теплообменника выполнена кольцевая канавка с диаметром, равным диаметру цилиндрической оболочки, при этом в канавку помещена П-образная оболочка из теплоизолирующего материала, и ширина канавки превышает толпц1ну стеики оболочки, а пластинчатые пр%окины изгиба вьшолнены непересекающимися, налример, по крайней мере, одна из пластинчатых изгиба разделена на две части, длина которых меньще длины половины пружины на величину, равную не менее половины ширины , кроме того, головки болтов покрыты теплоизолирующим материапом или закрыты колпачками из теплоизолирующего материшта, а под токосъ 5мной колодкой установлен отбойник пламени, выполненный, например, съёмным.

Полезная модель поясняется на фнг.1, на которой изображено продольное сечение термоэлектрического генератора.

1ермоэлектрический генератор состоит из сосуда 1 д.пя охлаждаюи ей жидкости (вотц,), в днище 2 которого выполнена кольцевая канавка 3, в которую помещена П-образная оболочка 4 нз теплоизолирующего материала, металлического трубопровода 5 с токоотвода ми 6, пластинчатых изгиба 7, винтов 8, термоэлектрических батарей 9, плиты 10 гор51чего теплообменника с цилиндрической оболочкой 11, электроизо-пяцинных слоев 12. токосъёыной колодки 13, стяжек, выполненных в виде болтов 14 с головкал1н 15, колпачков 16 из теплоизолирующего материапа, отбойника 17.

Термоэлектрический генератор работает след},ющим образом.

Заполняют сосуд 1 охлаждающей жидкостью, например водой. После пламенем любого подручного источника тепла (костра, примуса и т.п.) нагревают плиту 10 rop5Piero тешюобменннка Тепло от нагретой плиты через электроизоляционный слой 12, которь м покрыт вер.хний горец плиты 10 горячего теплообменника, поступает на термоэлектрические батареи 9 и нагревает горячие спаи термоэлементов эти.х батарей. Затем тепловой поток проходит через электроизоляционный слой 12, которым снизу покрыто днище 2 охлаждающего теплообменника, и нагревает вод, в сосуде 1, вплоть до её кипения, что обеспечивает стабильность температуры холодных спаев термоэлементов батарей 9 независимо от темпераратуры окр жающей среды. Чтобы иск-пючить переток тепла напрямую, т.е. минуя термоэ.|1ектрическне батареи 9, и снижения из-за этого К.П.Д. тер.моэлектричекого генератора от плиты 10 горячего теплообменника к диищу 2 ох.паждающего теплообменника по винтам 8, крепящим пластинчатые пружины изгиба 7, к днищу 2 сосуда 1, пластинчатые пр жины изгиба 7 выполнены непересекающимися, как, например, в случае, когда, по крайней мере, одна из

пластинчатых изгиба 7 разделена на две части и длина каждой части ripjoKHHbi выполнена меньше длины половины пр ткины на величину, равную не менее половины ширины пружины. Кроме того, поскольку вьюота цилиндрической оболочки 11 «горячего теплообменника выбрана равной не менее толщин даух электроизоляционных слоев 12, пластинчатой прчокины 7 и батареи 9, а в хтолщенном днище 2 охлаждающего теплообменника выполнена кольцевая канавка 3, ширина которой превышает толщину стенки цилиндрической оболочки 11. а диаметр - равен диаА1етру цилиндрической оболочки 11, последнюю (т.е. оболочку 11) встав.11яют в ко.тьцевую канавку 3. Елагодаря этому пространство, в котором находятся термобатареи 9, оказывается изолированным от окружак-щей среды, и все тепло от нагрева плиты 10 «горячего теплообменника хтсодит на нагрев спаев термопар батгфей 9, что также повышает К.П.Д. генератора А т.к. в канавку 3 помещена П-образная оболочка 4 из теплоизолирующего материала, поэтому удается не только избежать касания стенок цилиндрической оболочки Пи днища 2. но и величить герметичность соединения «обо.почка ii-днище 2. Герметичность объёма, в котором расположены тер.мобатареи 9 и токоотводы 6, благоприятно сказывается к тому же на надёжности ТГ, т.к. в этом исключается вероятность попадания влаги, гр.язи, сажи и т.д. на термобагареи 9 и токоотводы 6. Поскольку перетечки тепла от плиты 10 «гор51чего теплообменника к днищу 2 охлаждающего теплообменника могут также происходить по болтам 14 в касания днища 2 сосуда 1, головки бо.шов 15 покрывают теплоизолирующим материалом и.пи ко.ппачками 16 из теплоизолирующего материала.

Вследствие разницы температуры на горячих и холодных спаях термоэлементов термоэлектрических батарей 9 возникает перепад температур, который вызывает образование в термоэлектрических батареях 9 термоЭДС (эффект Зеебека). Электрическая энергия с термоэлектрических батарей 9 подается по токоотводам D, проложенныш в метаялическом трубопроводе 5. на токосъёмиую колодку 13. а оттуда- потребителю электроэнергии (на черт, не показано). Поскольку языки пламени от источника тепла нередко достают до токосъёмной колодки 13, происходит обгорание токоотводов (проводов), от нее к потребителю (на черт, не показаны).. Чтобы этого не бьшо, под токосъёмиой колодкой 13 к сосуд 1 прикреплён отбойник пламени 17, отводящий языки пламеии в сторону от токоотводов. В случае, если в качестве источника нагрева «горячего теплообменника будет использован источник, у которого не будет открытого пламени, отбойник пламени 17 можно с сосуда 1 снимать, что позволит уменьшить массо - габаритные характеристики ТТ.

Таким образом, прим1гненне прад-лагаемой полезной модели термоэлектрического генератора позво-пяет повысить его К.П.Д. и надёжность.

Claims (5)

1. Термоэлектрический генератор, содержащий соосно расположенные охлаждающий теплообменник, выполненный в виде сосуда для жидкости с утолщенным днищем, и "горячий" теплообменник, выполненный в виде массивной плиты, снабженной цилиндрической оболочкой, выступающей за пределы верхнего торца плиты, термоэлектрические батареи, расположенные между днищем охлаждающего теплообменника и плитой "горячего" теплообменника и отделенные от них электроизоляционными слоями, элементы прижима теплообменников к термоэлектрическим батареям, каждый из которых выполнен в виде пластинчатой пружины изгиба, прикрепленной винтами к днищу охлаждающего теплообменника и соединенной с "горячим" теплообменником болтами, и токосъемную колодку, отличающийся тем, что высота цилиндрической оболочки выбрана равной не менее суммы толщин двух электроизоляционных слоев, пластинчатой пружины изгиба и высоты термоэлектрической батареи, в днище охлаждающего теплообменника выполнена кольцевая канавка с диаметром, равным диаметру цилиндрической оболочки, при этом в канавку помещена П-образная оболочка из теплоизолирующего материала, и ширина канавки превышает толщину стенки оболочки, а пластинчатые пружины изгиба выполнены непересекающимися.

2. Термоэлектрический генератор по п.1, отличающийся тем, что, по крайней мере, одна из пластинчатых пружин изгиба разделена на две части, длина которых меньше длины половины пружины на величину, равную не менее половины ширины пружины.

3. Термоэлектрический генератор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что головки болтов покрыты теплоизолирующим материалом или закрыты колпачками из теплоизолирующего материала.

4. Термоэлектрический генератор по пп.1-3, отличающийся тем, что под токосъемной колодкой установлен отбойник пламени.

5. Термоэлектрический генератор по пп.1-4, отличающийся тем, что отбойник пламени выполнен съемным.