RU2537873C2

RU2537873C2 - Power-generating cover

Info

Publication number: RU2537873C2
Application number: RU2013110552/12A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Ежов
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2015-01-10
Also published as: RU2013110552A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention is referred to sandwich products and may be used for manufacturing of flexible heat-sealing coatings for facilities radiating heat energy for the purpose of its utilisation to receive electric energy. The power-generating cover is made of moistureproof and sealing dielectric and comprises a flexible sheet made of flexible heat insulating dielectric covered with film at both sides. In the mass of heat insulating dielectric there are thermoelectric converters represented as paired wire sections made of different metals M1 and M2 with splitted ends soldered between each other and bended at angle of 90°. The paired wire sections form zigzag rows. The bended welded ends of the wire sections are placed at opposite surfaces of the heat insulating dielectric layer in parallel to them and covered by the above film. The outermost wire sections of the outermost zigzag rows of thermoelectric converters are coupled to single-pole collectors of electric charges, which are connected, in their turn, to current terminals.

EFFECT: reduced heat losses from the facility to the environment and electric power generation.

4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к многослойным изделиям и может быть использовано при изготовлении гибких теплоизолирующих покрытий для объектов, излучающих тепловую энергию, с целью ее утилизации для получения электрической энергии.The present invention relates to multilayer products and can be used in the manufacture of flexible heat-insulating coatings for objects that emit thermal energy, with the aim of its disposal to produce electrical energy.

Известен теплозащитный огнестойкий материал на основе термостойкого волокна, имеющего с наружной стороны слой из наполненного фторкаучука, на который нанесено покрытие, включающее теплоотражающий материал, а с внутренней стороны гидротеплоизоляционное покрытие, обладающее повышенными теплозащитными свойствами, значительной изгибоустойчивостью и малой жесткостью [Патент РФ №2201352, Мкл. В52В 27/04, Мкл. А62В 17/00, 2003].Known heat-resistant flame-retardant material based on heat-resistant fiber, having on the outside a layer of filled fluororubber, which is coated with a heat-reflecting material, and on the inside a thermo-thermal insulation coating with improved heat-shielding properties, significant flexural stability and low rigidity [RF Patent No. 2201352, Ml B52B 27/04, Ml. A62B 17/00, 2003].

Основными недостатками известного устройства являются невозможность его эксплуатации при низких температурах и невозможность трансформации излучаемого тепла для получения электрической энергии, что снижает его эффективность.The main disadvantages of the known device are the impossibility of its operation at low temperatures and the inability to transform the radiated heat to produce electrical energy, which reduces its effectiveness.

Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является пакет тепловой изоляции, работающий в условиях криогенных температур, аэродинамического нагрева и высоких рабочих давлений, который содержит изолируемую поверхность со слоем теплоизоляции в виде пенопласта, установленного на амортизационный слой, слоем теплозащиты и закрепленным на последнем антистатическим покрытием, при этом изолируемая поверхность выполнена из полимерного композиционного материала - пенопласта, оснащенного влагозащитным и герметизирующим покрытием из виброударопрочного клея, в свою очередь, покрытый лентой из стеклянных комплексных нитей, тоже покрытой слоем теплозащиты в виде резиноподобного эластичного покрытия [Патент РФ №2459743, Мкл. В64C 1/40, В64G 1/58, В32В 7/02, В64D 37/00, 2012].Closer in technical essence to the present invention is a thermal insulation package operating under conditions of cryogenic temperatures, aerodynamic heating and high working pressures, which contains an insulated surface with a thermal insulation layer in the form of foam, mounted on the cushioning layer, a thermal insulation layer and fixed to the last antistatic coating while the insulated surface is made of a polymer composite material - foam, equipped with moisture-proof and sealing they vibroudaroprochnogo adhesive coating is in turn coated ribbon of glass filaments, also coated with a thermal protection in the form of a rubber-elastic coating [RF patent №2459743, ul. B64C 1/40, B64G 1/58, B32B 7/02, B64D 37/00, 2012].

Основным недостатком известного пакета тепловой изоляции является невозможность утилизации тепла изолируемого объекта для получения электричества, что снижает ее эффективность.The main disadvantage of the known thermal insulation package is the inability to utilize the heat of the insulated object to generate electricity, which reduces its effectiveness.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности, которое заключается в том, что предлагаемое электрогенерирующее покрывало обеспечивает, наряду с уменьшением теплопотерь от объекта в окружающую среду, также получение электрической энергии, которую можно использовать для различных нужд, снизив тем самым энергопотребление изолируемого объекта.The technical result of the present invention is to increase the efficiency, which consists in the fact that the proposed electric-generating blanket provides, along with reducing heat loss from the object to the environment, also the production of electric energy, which can be used for various needs, thereby reducing the energy consumption of the insulated object.

Технический результат достигается электрогенерирующим покрывалом, содержащим гибкий лист, состоящий из гибкого теплоизоляционного материала-диэлектрика, покрытого с обеих сторон пленкой, выполненной из влагозащитного и герметизирующего материала-диэлектрика, причем в массе теплоизоляционного материала-диэлектрика помещены термоэлектрические преобразователи, представляющие собой парные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов M1 и М2, концы которых расплющены, спаяны между собой и согнуты под углом 90°, устроенные таким образом, что парные проволочные отрезки образуют зигзагообразные ряды, согнутые спаянные концы 8 проволочных отрезков располагаются на противоположных поверхностях слоя теплоизоляционного материала-диэлектрика параллельно им и закрыты снаружи вышеупомянутой пленкой, крайние проволочные отрезки крайних зигзагообразных рядов термоэлектрических преобразователей соединены с однополюсными коллекторами электрических зарядов, которые, в свою очередь, соединены с токовыводами.The technical result is achieved by an electric generating blanket containing a flexible sheet consisting of a flexible heat-insulating material-dielectric coated on both sides with a film made of moisture-proof and sealing material-dielectric, and thermoelectric converters, which are paired wire segments, are placed in the mass of the heat-insulating material-dielectric made of different metals M1 and M2, the ends of which are flattened, soldered together and bent at an angle of 90 °, arranged in such a way at the same time that the pair of wire segments form zigzag rows, the bent soldered ends of the 8 wire segments are located on opposite surfaces of the layer of insulating material-dielectric parallel to them and are closed on the outside with the aforementioned film, the extreme wire segments of the extreme zigzag rows of thermoelectric converters are connected to single-pole collectors that are single-pole, collectors in turn, connected to current outputs.

На фиг. 1-4 представлено предлагаемое электрогенерирующее покрывало (на фиг. 1 - общий вид, на фиг. 2-4 основные узлы).In FIG. 1-4 shows the proposed power generating cover (in Fig. 1 is a General view, in Fig. 2-4 the main nodes).

Предлагаемое электрогенерирующее покрывало содержит гибкий лист 1, состоящий из гибкого теплоизоляционного материала-диэлектрика 2, покрытого с обеих сторон пленкой 3, выполненной из влагозащитного и герметизирующего материала-диэлектрика, причем в массе теплоизоляционного материала-диэлектрика 2 помещены термоэлектрические преобразователи (ТЭП) 4, представляющие собой парные проволочные отрезки 5 и 6, выполненные из разных металлов M1 и М2, концы 7 и 8 которых расплющены, спаяны между собой и согнуты под углом 90° (такая конструкция спаев принята для того, чтобы увеличить их поверхность теплопередачи, уменьшить толщину и, таким образом, интенсифицировать скорость их нагрева или охлаждения), устроенные таким образом, что парные проволочные отрезки 5 и 6 образуют зигзагообразные ряды 9, согнутые спаянные концы 7 и 8 проволочных отрезков 5 и 6 располагаются на противоположных поверхностях слоя теплоизоляционного материала-диэлектрика 2 параллельно им и закрыты снаружи пленкой 3, крайние проволочные отрезки 5 и 6 крайних зигзагообразных рядов 9 ТЭП 4 соединены с однополюсными коллекторами электрических зарядов 10 и 11 (размещение коллекторов 10, 11 на фиг. 1-4 показано условно), которые, в свою очередь, соединены с токовыводами 12 и 13 соответственно.The proposed electricity generating blanket contains a flexible sheet 1, consisting of a flexible insulating material-dielectric 2, coated on both sides with a film 3 made of moisture-proof and sealing material-insulator, and in the mass of the insulating material-insulator 2 placed thermoelectric converters (TEC) 4, representing a pair of wire segments 5 and 6, made of different metals M1 and M2, the ends 7 and 8 of which are flattened, soldered together and bent at an angle of 90 ° (this design of junctions in order to increase their heat transfer surface, reduce thickness and, thus, intensify their heating or cooling rate), arranged in such a way that paired wire segments 5 and 6 form zigzag rows 9, bent soldered ends 7 and 8 of wire segments 5 and 6 are located on opposite surfaces of the layer of heat-insulating material-dielectric 2 parallel to them and are closed on the outside with a film 3, the extreme wire segments 5 and 6 of the extreme zigzag rows 9 of TEP 4 are connected to unipolar collectors proof operation of electric charges 10 and 11 (placement collectors 10, 11 in FIG. 1-4 is shown conditionally), which, in turn, are connected to current outputs 12 and 13, respectively.

В основу работы предлагаемого электрогенерирующего покрывала положено следующее. Так как термоэлектрические преобразователи (ТЭП) 4 выполнены в виде зигзагообразных рядов 9, изготовленных из парных проволочных отрезков 5 и 6, выполненных из разных металлов M1 и М2, спаянных на концах 7 и 8 между собой, то при нагреве (охлаждении) одних спаянных концов 7 проволочных отрезков 5 и 6 элементов ТЭП 3 и охлаждении (нагреве) противоположных им спаянных концов 8 ТЭП 4, закрытых пленкой 3 на противоположных спаянных концах 7 и 8, устанавливаются разные температуры, в зоне контакта (спае) металлов M1 и М2 на концах 7 и 8 происходит термическая эмиссия электронов, в результате чего в зигзагообразных рядах 9 появляется термоэлектричество [С.Г. Калашников. Электричество. - М.: «Наука», 1970, с. 502-506].The basis of the proposed electricity generating bedspreads is the following. Since thermoelectric converters (TEC) 4 are made in the form of zigzag rows 9 made of pair wire segments 5 and 6, made of different metals M1 and M2, brazed at the ends 7 and 8, then when heating (cooling) one of the brazed ends 7 wire segments 5 and 6 of TEC 3 elements and cooling (heating) of the opposite welded ends of 8 TEC 4, closed with a film 3 at opposite joined ends 7 and 8, different temperatures are set, in the contact zone (junction) of metals M1 and M2 at ends 7 and 8 thermal em occurs ssia electrons, resulting in the zig-zag rows 9 appears thermoelectricity [SG Kalashnikov. Electricity. - M .: "Science", 1970, p. 502-506].

Электрогенерирующее покрывало работает следующим образом. Объект (на фиг. 1-4 не показан), излучающий тепло, покрывают листом 1 электрогенерирующего покрывала таким образом, чтобы в сторону объекта (например) были обращены спаи концов 7 проволочных отрезков 5 и 6 ТЭП 4, а в сторону холодной окружающей среды противоположные концы 8, результате чего спаи концов 7 нагреваются, а спаи концов 8 охлаждаются (холодной окружающей средой может быть наружный воздух, сбросные газы, вода, космос). Соответственно, температура спаев концов 7 проволочных отрезков 5 и 6 будет больше, чем температура спаев концов 8 этих же пар отрезков. В то же время наличие теплоизолирующего материала-диэлектрика 2 в листе 1 обеспечивает тепловую изоляцию объекта, снижая тем самым его теплопотери. При этом одновременно с процессом теплопередачи, в результате создавшейся разности температур нагретых спаянных концов 7 проволочных отрезков 5 и 6 ТЭП 4 и охлажденных спаянных концов 8, в зигзагообразных рядах 9 появляется термоэлектричество, которое из ТЭП 4 через однополюсные коллекторы электрических зарядов 10 и 11 поступает на токовыводы 12 и 13, соединенные с преобразователем, где создается требуемое напряжение и сила тока (на фиг. 1-4 не показан), который затем подается потребителю.Power generating blanket works as follows. An object (not shown in Fig. 1-4) that emits heat is covered with sheet 1 of an electric generating blanket so that the junctions of ends 7 of wire segments 5 and 6 of TEC 4 are turned toward the object (for example), and opposite to the cold environment ends 8, as a result of which the junctions of the ends 7 are heated, and the junctions of the ends 8 are cooled (outside air, exhaust gases, water, space can be a cold environment). Accordingly, the temperature of the junctions of the ends 7 of the wire segments 5 and 6 will be greater than the temperature of the junctions of the ends 8 of the same pairs of segments. At the same time, the presence of insulating material-dielectric 2 in sheet 1 provides thermal insulation of the object, thereby reducing its heat loss. In this case, simultaneously with the heat transfer process, as a result of the temperature difference between the heated soldered ends 7 of the wire segments 5 and 6 of the TEC 4 and the cooled soldered ends of 8, thermoelectricity appears in the zigzag rows 9, which from the TEC 4 through the single-pole collectors of electric charges 10 and 11 enters current leads 12 and 13 connected to the converter, where the required voltage and current are generated (not shown in Fig. 1-4), which is then supplied to the consumer.

Величина разности электрического потенциала на коллекторах 10 и 11 и сила электрического тока зависят от характеристик пар металлов M1 и М2, из которых изготовлены проволочные отрезки 5 и 6, числа их пар в зигзагообразных рядах 9 и их числа в ТЭП 4, разности температур на противоположных спаянных концах 7 и 8 ТЭП 4 и числа ТЭП 4 в гибком листе 1. Полученный электрический ток можно использовать для изолируемого объекта или сторонних потребителей.The magnitude of the difference in electric potential on the collectors 10 and 11 and the strength of the electric current depend on the characteristics of the metal pairs M1 and M2 from which the wire segments 5 and 6 are made, the number of their pairs in zigzag rows 9 and their number in TEC 4, the temperature differences on the opposite welded ends 7 and 8 of TEC 4 and the number of TEC 4 in the flexible sheet 1. The resulting electric current can be used for an insulated object or third-party consumers.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает, наряду с уменьшением теплопотерь от объекта в окружающую среду, также получение электрической энергии, которую можно использовать для различных нужд, снизив тем самым энергопотребление изолируемого объекта, что увеличивает эффективность электрогенерирующего покрывала.Thus, the present invention provides, along with the reduction of heat loss from the object to the environment, also the production of electric energy, which can be used for various needs, thereby reducing the energy consumption of the insulated object, which increases the efficiency of the electricity generating bedspreads.

Claims

An electrically generating blanket containing an insulated surface in the form of a layer of heat-insulating material coated with a moisture-proof sealing flexible film, characterized in that the insulated surface is a flexible sheet consisting of a flexible dielectric material coated on both sides with a film made of a dielectric material, and the bulk of the insulating material-dielectric placed thermoelectric converters, which are a pair of wire segments made of different alls M1 and M2, the ends of which are flattened, soldered together and bent at an angle of 90 °, arranged in such a way that the pair of wire segments form zigzag rows, the bent soldered ends of the wire segments are located on opposite surfaces of the layer of heat-insulating material-dielectric parallel to them and are closed outside by the aforementioned film, the extreme wire segments of the extreme zigzag rows of thermoelectric converters are connected to unipolar collectors of electric charges, which, in u turn, are connected with current.