RU2561502C1 - Thermoelectric generator using thermal energy of flared gas - Google Patents

Thermoelectric generator using thermal energy of flared gas Download PDF

Info

Publication number
RU2561502C1
RU2561502C1 RU2014111151/07A RU2014111151A RU2561502C1 RU 2561502 C1 RU2561502 C1 RU 2561502C1 RU 2014111151/07 A RU2014111151/07 A RU 2014111151/07A RU 2014111151 A RU2014111151 A RU 2014111151A RU 2561502 C1 RU2561502 C1 RU 2561502C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
unit
power
gas
thermoelectric
Prior art date
Application number
RU2014111151/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Фархат Минахметович Мухтаров
Владимир Гельманович Саиткулов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority to RU2014111151/07A priority Critical patent/RU2561502C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2561502C1 publication Critical patent/RU2561502C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: thermoelectric generator using thermal energy of flared gas contains four thermoelectric modules, radiators, a heat receiver with a burner device. The thermoelectric generator also comprises: a control unit, a power unit, a relay unit, two temperature sensors, a gas electromagnetic valve, an electric lighter. The generator operation is fully automated (after its first starting) and operates uninterruptedly due to microcontroller control. The invention provides the trouble-free operation of gas-reducing facilities of the main gas pipelines and low pressure gas networks (telemechanics facilities, instrumentation, lighting, security and fire alarm system, etc.).
EFFECT: improvement of operational characteristics of the thermoelectric generator, full independence, automation of regulation of temperature of heating of heat receiver, improved reliability and long service life of the generator, adjustable output DC voltage and possibility to regulate battery charge current due to the trimming resistor in the relay unit.
9 dwg

Description

Изобретение относится к области преобразования тепловой энергии в электрическую и может использоваться в местах, удаленных от линий электропередачи для питания постоянным электрическим током комплекса радиоэлектронной аппаратуры и средств автоматики и телеметрии газопроводов (расход, давление, свойства газа и т.п.) в непрерывном режиме функционирования.The invention relates to the field of conversion of thermal energy into electrical energy and can be used in places remote from power lines for supplying direct electric current to a complex of electronic equipment and automation equipment and telemetry of gas pipelines (flow rate, pressure, gas properties, etc.) in continuous operation .

Известен термогенератор (Патент РФ №2355911 «Термогенератор», опубликован 20.05.2009), содержащий теплосъемное устройство, грунтовый трубопровод, воздушный теплообменник, солнечный коллектор, двигательный, накопительный и исполнительный механизмы, механизм, переключающий поток жидкости, устройство автоматического управления работой электрических блоков, инвертор и аккумуляторную батарею.Known thermal generator (RF Patent No. 2355911 "Thermal generator", published 05/20/2009), containing a heat-removing device, a soil pipe, an air heat exchanger, a solar collector, motor, storage and actuating mechanisms, a mechanism that switches the fluid flow, a device for automatically controlling the operation of electrical units, inverter and battery.

Недостатком данного устройства является технологическая сложность изготовления всех исполнительных и промежуточных механизмов, а наличие движущихся частей снижает показатель надежности устройства при автономном использовании.The disadvantage of this device is the technological complexity of manufacturing all the actuating and intermediate mechanisms, and the presence of moving parts reduces the reliability indicator of the device during stand-alone use.

Известен блок электропитания на основе термоэлектрического генератора (А.с. СССР №439252, опубликовано 05.08.1978), содержащий термоэлектрический модуль, горелочное устройство и систему термосброса в виде радиаторов и рубашки охлаждения, внутри которой установлен турбулизатор в виде проволочной спирали. Недостатком данного устройства является невысокий ресурс работы и недостаточная надежность.A known power supply based on a thermoelectric generator (AS USSR No. 439252, published 05.08.1978) containing a thermoelectric module, a burner device and a thermal discharge system in the form of radiators and a cooling jacket, inside which a turbulator in the form of a wire spiral is installed. The disadvantage of this device is the low resource and insufficient reliability.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является термоэлектрический блок питания (Патент РФ №2371816 «Термоэлектрический блок питания», опубликован 27.10.2009), содержащий расположенные в контейнере термоэлектрические генераторы, которые состоят из установленных в корпусе термоэлектрических батарей, соединенных с воздушными радиаторами и через теплоприемник с горелочным устройством, а также блок стабилизации напряжения, блок управления и систему термостатирования. В устройство введены дизель-генератор с системой автоматического запуска и аккумуляторные батареи, подключенные через зарядное устройство к термоэлектрическим генераторам.The closest in technical essence to the proposed technical solution is a thermoelectric power supply (RF Patent No. 2371816 "Thermoelectric power supply", published October 27, 2009), containing thermoelectric generators located in the container, which consist of thermoelectric batteries installed in the casing connected to air radiators and through a heat receiver with a burner device, as well as a voltage stabilization unit, a control unit and a temperature control system. A diesel generator with an automatic start system and batteries connected to thermoelectric generators via a charger are introduced into the device.

Однако и это устройство обладает недостатком, а это наличие дизель-генератора, что в конечном счете увеличивает цену, массогабаритные показатели устройства и снижает надежность оборудования за счет наличия движущихся частей. И, как следствие, отсутствие автономности устройства по причине постоянной заправки дизель-генератора. А наличие устройства принудительного перемещения воздуха в контейнере и электрического обогревателя, соединенного с дизельным генератором, дополнительно расходует вырабатываемую энергию с термоэлектрических батарей устройства.However, this device also has a drawback, and this is the presence of a diesel generator, which ultimately increases the price, overall dimensions of the device and reduces the reliability of the equipment due to the presence of moving parts. And, as a result, the lack of autonomy of the device due to the constant refueling of the diesel generator. And the presence of a forced air movement device in the container and an electric heater connected to a diesel generator additionally consumes the generated energy from the thermoelectric batteries of the device.

Решаемой технической задачей изобретения является повышение надежности, снижение случайных отказов и обеспечение бесперебойной работы термоэлектрического генератора за счет автоматического контроля и регулирования температуры на гранях термоэлектрических модулей с помощью температурных датчиков и маломощных исполнительных механизмов для обеспечения резервного электропитания радиоэлектронной аппаратуры и средств автоматики и телеметрии газопроводов.The technical task of the invention to be solved is to increase reliability, reduce accidental failures and ensure uninterrupted operation of a thermoelectric generator due to automatic temperature control and regulation on the faces of thermoelectric modules using temperature sensors and low-power actuators to provide backup power to electronic equipment and automation and telemetry pipelines.

Решение указанной задачи в термоэлектрическом генераторе, работающем от тепловой энергии сжигаемого газа, содержащем термоэлектрические модули, воздушные радиаторы, теплоприемник с горелочным устройством, блок управления, температурные датчики, аккумуляторную батарею, достигается тем, что введены силовой блок, который содержит микросборку трех электронных ключей и два управляемых реле, а также стабилизатор напряжения; исполнительные механизмы, которые содержат электрическую зажигалку с электродами и газовый электромагнитный клапан; блок реле, выполненный на базе подключенных последовательно реле, постоянного резистора, подстроечного резистора, диода и аккумуляторной батареи; теплоприемник представляет собой металлический цилиндр с внутренней поверхностью, выполненной в форме цилиндра, переходящего в конус, блок управления выполнен на базе микроконтроллера и имеет переключатель настройки выходного напряжения, причем выходы двух температурных датчиков соединены с входами блока управления соответственно, четыре термоэлектрических модуля соединены последовательно и зажаты между теплоприемником и четырьмя воздушными радиаторами - винтовыми прижимами с применением спиральных пружин с использованием теплоизоляционного материала - асбестовой ткани АТ-3, толщиной 2,5÷3 мм между воздушными радиаторами и теплоприемником, вывод первого термоэлектрического модуля и вывод последнего термоэлектрического модуля соединены через блок реле с входами силового блока, вход питания блока управления соединен с первым выходом силового блока, управляющий выход блока управления соединен со входом силового блока, вход питания электрической зажигалки, являющейся исполнительным механизмом, соединен со вторым выходом силового блока, вход питания газового электромагнитного клапана, являющегося исполнительным механизмом, соединен с третьим выходом силового блока, вход питания блока реле соединен с четвертым выходом силового блока, выход блока реле является выходом вырабатываемого напряжения устройства.The solution of this problem in a thermoelectric generator operating from the heat energy of the combusted gas, containing thermoelectric modules, air radiators, a heat receiver with a burner, a control unit, temperature sensors, a battery, is achieved by introducing a power unit that contains a microassembly of three electronic keys and two controlled relays, as well as a voltage regulator; actuators that contain an electric lighter with electrodes and a gas solenoid valve; a relay unit based on a series-connected relay, a constant resistor, a tuning resistor, a diode, and a battery; the heat sink is a metal cylinder with an inner surface in the form of a cylinder turning into a cone, the control unit is made on the basis of a microcontroller and has a switch for setting the output voltage, and the outputs of two temperature sensors are connected to the inputs of the control unit, respectively, four thermoelectric modules are connected in series and clamped between the heat receiver and four air radiators - screw clamps using coil springs using heat insulation material - asbestos cloth AT-3, 2.5 ÷ 3 mm thick between air radiators and heat sink, the output of the first thermoelectric module and the output of the last thermoelectric module are connected through the relay unit to the inputs of the power unit, the power input of the control unit is connected to the first output of the power unit , the control output of the control unit is connected to the input of the power unit, the power input of the electric lighter, which is the actuator, is connected to the second output of the power unit, the gas power supply input netic valve, which actuator is connected to the third output of the power block, the relay power supply input is connected to the fourth output of the power unit, relay unit output is the output voltage produced by the device.

Изобретение поясняется чертежами (фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9).The invention is illustrated by drawings (Fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9).

На фиг. 1 изображена схема термоэлектрического генератора;In FIG. 1 shows a diagram of a thermoelectric generator;

На фиг. 2 изображена схема блока реле;In FIG. 2 shows a diagram of a relay unit;

На фиг. 3 изображен общий вид теплоприемника в разрезе;In FIG. 3 shows a perspective view of a heat receiver;

На фиг. 4 изображен вид по А представленного изображения на фиг. 2;In FIG. 4 is a view along A of the image shown in FIG. 2;

На фиг. 5 изображен разрез по Б-Б представленного изображения на фиг. 2;In FIG. 5 shows a section along BB of the presented image in FIG. 2;

На фиг. 6 изображена аксонометрическая проекция воздушного радиатора;In FIG. 6 shows a perspective view of an air radiator;

На фиг. 7 изображен общий вид сборки теплоэлектронной части термоэлектрического генератора;In FIG. 7 shows a General view of the assembly of the thermionic part of the thermoelectric generator;

На фиг. 8 изображен разрез по А-А представленного изображения на фиг. 6;In FIG. 8 is a section along AA shown in FIG. 6;

На фиг. 9 изображен алгоритм работы программы блока управления - микроконтроллера.In FIG. 9 shows the algorithm of the program of the control unit - microcontroller.

Термоэлектрический генератор, работающий от тепловой энергии сжигаемого газа (фиг. 1), содержит четыре термоэлектрических модуля 1 с теплоизоляционным материалом 2 (асбестовая ткань АТ-3), зажатые между теплоприемником 3 и четырьмя воздушными радиаторами 4, винтовым прижимом 5, первый температурный датчик 6 может быть выполнена как термопара ТЕ1, служит для измерения температуры воздушного радиатора 4, второй температурный датчик 7 может быть выполнен как термопара ТЕ2, необходим для измерения температуры теплоприемника 3, горелочное устройство - газовая горелка 8, газовый электромагнитный клапан 9 может быть выполнен как КГЭЗ-20-10-5-М ТУ3712-040-002255555-2004 - производитель компания ОАО "Промприбор", электроды электрической зажигалки 10, электрическую зажигалку 11, силовой блок 12 выполнен на стабилизаторе напряжения, питающий микросборку трех электронных ключей, которые соединены последовательно с двумя управляющими реле, блок управления 13 выполнен на базе микроконтроллера и имеет переключатель настройки выходного напряжения, блок реле 14. На фиг. 1 изображена газовая труба 15, является внешним элементом, по которой поступает газ, необходимый для работы предлагаемого устройства.A thermoelectric generator operating from the heat energy of the combusted gas (Fig. 1) contains four thermoelectric modules 1 with heat-insulating material 2 (asbestos fabric AT-3) sandwiched between the heat receiver 3 and four air radiators 4, screw clamp 5, the first temperature sensor 6 can be made as a thermocouple TE1, serves to measure the temperature of the air radiator 4, the second temperature sensor 7 can be made as a thermocouple TE2, is needed to measure the temperature of the heat sink 3, the burner in - gas burner 8, gas solenoid valve 9 can be made as KGEZ-20-10-5-M TU3712-040-002255555-2004 - manufacturer company Prompribor, electrodes of electric lighter 10, electric lighter 11, power block 12 is made on a voltage stabilizer supplying a microassembly of three electronic keys that are connected in series with two control relays, the control unit 13 is based on a microcontroller and has an output voltage setting switch, a relay unit 14. In FIG. 1 shows a gas pipe 15, is an external element through which gas is supplied necessary for the operation of the proposed device.

На фиг. 2 изображена схема блока реле, выполненная на элементах. Блок реле содержит подключенные последовательно: реле 16 может быть выполнено как РЭС55А РС4.569.600-03.02 - РСО.456.011 ТУ, резистор 17 SQP-10 - производитель Тайвань, являющийся аналогом ПЭВ, С5-35, С5-37, резистор подстроенный 18 типа СП5-35Б - российского производства, компания ОАО «Рикор Электроникс», изготовленный в соответствии с техническими условиями ОЖО.468.529ТУ, диод 19 типа 2Д213Б ГОСТ В22468-77 - российского производства и аккумуляторную батарею 20 типа DT12045, 12В-4.5А∗ч - производитель компания «Delta Battery», и выходной разъем 21 типа DS-026-A-S - производитель компания «Wealth Metal Factory». Вывод 22 является входом для стабилизатора напряжения силового блока 12, вывод 23 является входом от термоэлектрических моделей 1. Причем выход силового блока 12 является входом питания обмотки реле 16 блока реле 14, напряжением +5 В (на фиг. 2. обмотка реле 16 не отображена). Резистор 17 и резистор подстроечный 18 позволяют регулировать ток заряда аккумуляторной батареи 20.In FIG. 2 shows a diagram of a relay block made on the elements. The relay block contains connected in series: relay 16 can be performed as RES55A RS4.569.600-03.02 - РСО.456.011 TU, resistor 17 SQP-10 - manufacturer Taiwan, which is an analog of PEV, S5-35, S5-37, resistor tuned 18 type SP5 -35B - Russian-made company Rikor Electronics OJSC, manufactured in accordance with the technical specifications ОЖО.468.529ТУ, diode 19 type 2D213B GOST В22468-77 - Russian-made and a rechargeable battery 20 type DT12045, 12V-4.5А * h - manufacturer Delta Battery company, and DS-026-AS type 21 output connector - manufacturer Wealth M etal Factory. " The output 22 is the input for the voltage stabilizer of the power unit 12, the output 23 is the input from thermoelectric models 1. Moreover, the output of the power unit 12 is the power input of the relay coil 16 of the relay unit 14, voltage +5 V (in Fig. 2. the relay coil 16 is not displayed ) The resistor 17 and the tuning resistor 18 allow you to adjust the charge current of the battery 20.

На фиг. 3 изображен общий вид теплоприемника 3 в разрезе, который представляет собой металлический цилиндр с внутренней поверхностью, выполненной в форме цилиндра, переходящего в конус (фиг. 4 и фиг. 5), для обеспечения равномерного теплового поля на внешней поверхности теплоприемника 3, с целью обеспечить полноценную и надежную работу термоэлектрических модулей 1.In FIG. 3 is a cross-sectional perspective view of the heat receiver 3, which is a metal cylinder with an inner surface made in the form of a cylinder turning into a cone (Fig. 4 and Fig. 5), to ensure a uniform thermal field on the outer surface of the heat receiver 3, in order to ensure full and reliable operation of thermoelectric modules 1.

Общий вид сборки теплоэлектронной части термоэлектрического генератора (фиг. 7) есть конструкция, в которой четыре термоэлектрических модуля 1 зажаты между цилиндрическим теплоприемником 3 и четырьмя воздушными радиаторами 4, а благодаря стягивающим винтам 5 с пружинами, которые служат для обеспечения соответствующей силы прижима с целью предотвращения избыточного сжатия или ослабевания сжимающего усилия в силу коэффициента теплового расширения элементов конструкции, внешний вид воздушного радиатора 4 представлен на фиг. 6.A general view of the assembly of the thermoelectric part of the thermoelectric generator (Fig. 7) is a design in which four thermoelectric modules 1 are sandwiched between a cylindrical heat receiver 3 and four air radiators 4, and due to the tightening screws 5 with springs, which serve to provide an appropriate clamping force to prevent excessive compression or weakening of the compressive force due to the coefficient of thermal expansion of structural elements, the appearance of the air radiator 4 is shown in FIG. 6.

Для обеспечения и сохранения равномерного теплового поля и разности температуры на гранях термоэлектрических модулей 1 дополнительно расположен теплоизоляционный слой 2 (асбестовая ткань АТ-3, толщиной в 2,5÷3 мм), так чтобы высота теплоизоляционного слоя 2, уложенного в два слоя, была больше высоты термоэлектрических модулей 1. В теплоизоляционном слое 2 вырезаны четыре окошка размерами 40×40 мм, для размещения в них четырех термоэлектрических модулей 1, с целью предотвращения теплового контакта между воздушными радиаторами 4 и теплоприемником 3, конструкция выполнена, как показано на фиг. 8. Четыре термоэлектрических модуля 1 соединены между собой электрически последовательно, для получения максимального суммарного вырабатываемого напряжения, равного +15 В, причем вывод первого термоэлектрического модуля 1 и вывод последнего термоэлектрического модуля 1 соединены через блок реле 14 с входами силового блока 12.To ensure and maintain a uniform thermal field and temperature difference on the faces of thermoelectric modules 1, an additional thermal insulation layer 2 (AT-3 asbestos fabric with a thickness of 2.5–3 mm) is additionally located, so that the height of the thermal insulation layer 2 laid in two layers is more than the height of thermoelectric modules 1. Four windows 40 × 40 mm in size are cut out in the insulating layer 2 to accommodate four thermoelectric modules 1 in them, in order to prevent thermal contact between the air radiators 4 and the heat sink m 3, the structure is made, as shown in FIG. 8. Four thermoelectric modules 1 are connected electrically in series to obtain the maximum total generated voltage equal to +15 V, and the output of the first thermoelectric module 1 and the output of the last thermoelectric module 1 are connected through the relay unit 14 to the inputs of the power unit 12.

Алгоритм работы программы микроконтроллера отображен на фиг. 9.The operation algorithm of the microcontroller program is shown in FIG. 9.

Устройство работает следующим образом в соответствии запрограммированным алгоритмом работы программы (фиг. 9) микроконтроллера, установленного в блоке управлении 13.The device operates as follows in accordance with the programmed algorithm of the program (Fig. 9) of the microcontroller installed in the control unit 13.

Перед включением устройства устанавливают и подключают аккумуляторную батарею 20 внутрь блока реле 14. Загорается индикатор «ВКЛ» на лицевой панели блока управления 13 термоэлектрического генератора. Вручную (только при первом запуске) подключают газовую трубу 15 к газовому электромагнитному клапану 9, тогда блок управления 13, считав данные со второго температурного датчика 7, что температура теплоприемника 3 меньше 50°C, сразу же через силовой блок 12 временно активизирует электрическую зажигалку 11 для поджигания газа у газовой горелки 8 с помощью образования искры между электродами 10 электрической зажигалки 11.Before turning on the device, the battery 20 is installed and connected inside the relay unit 14. The ON indicator on the front panel of the control unit 13 of the thermoelectric generator lights up. Manually (only at the first start), connect the gas pipe 15 to the gas solenoid valve 9, then the control unit 13, after reading the data from the second temperature sensor 7, that the temperature of the heat receiver 3 is less than 50 ° C, immediately activates the electric lighter 11 through the power unit 12 to ignite the gas at the gas burner 8 by creating a spark between the electrodes 10 of the electric lighter 11.

После незначительного прогрева теплообменника 3 (от 0,5 мин и более) при разности температур двух датчиков второго 7 и первого 6, находящихся в интервале 100÷150°C, эти данные поступают в блок управления 13, который в свою очередь через силовой блок 12 и блок реле 14 переключает термоэлектрический генератор в режим заряда аккумуляторной батареи 20, на лицевой панели блока управления 13 загорается индикатор «Заряд».After a slight warming up of the heat exchanger 3 (from 0.5 min or more) with a temperature difference between the two sensors of the second 7 and the first 6, which are in the range of 100 ÷ 150 ° C, these data are sent to the control unit 13, which in turn through the power unit 12 and the relay unit 14 switches the thermoelectric generator to the charge mode of the battery 20, the “Charge” indicator on the front panel of the control unit 13 lights up.

Блок управления 13 постоянно (каждые 5 секунд) проверяет данные температур с температурных датчиков второго 7 и первого 6, и в случае, если их температурная разность находится в интервале больше 150°C, то блок управления 13 через силовой блок 12 выключает питание газового электромагнитного клапана 9, вследствие чего пламя газовой горелки 8 гаснет, теплоприемник 3 начинает остывать. Как только разность температур с температурных датчиков второго 7 и первого 6 будет равна 100°C, блок управления 13 через силовой блок 12 включает питание газового электромагнитного клапана 9 (газовый электромагнитный клапан 9 откроется), а также активизирует электрическую зажигалку 11 (будет работать до того момента, как только второй температурный датчик 7 зафиксирует увеличение температуры теплоприемника 3), которая создаст искры через электроды 10 для поджигания газа на газовой горелке 8. Температура теплоприемника 3 будет находиться в интервале температур 100÷150°C, а термоэлектрический генератор будет находиться в штатном режиме работы и будет выполнять подзарядку аккумуляторной батареи 20 для питания подключаемой через разъем 21 любой маломощной нагрузки в интервале напряжения от +3 В до +12 В, значение которой выставляется дискретно с помощью переключателя на блоке управления 13.The control unit 13 constantly (every 5 seconds) checks the temperature data from the temperature sensors of the second 7 and first 6, and if their temperature difference is in the range of more than 150 ° C, the control unit 13 turns off the power of the gas solenoid valve through the power unit 12 9, as a result of which the flame of the gas burner 8 goes out, the heat receiver 3 begins to cool. As soon as the temperature difference from the temperature sensors of the second 7 and the first 6 is 100 ° C, the control unit 13 through the power unit 12 turns on the gas solenoid valve 9 (gas solenoid valve 9 opens), and also activates the electric lighter 11 (will work before moment, as soon as the second temperature sensor 7 detects an increase in the temperature of the heat receiver 3), which will create sparks through the electrodes 10 to ignite the gas on the gas burner 8. The temperature of the heat receiver 3 will be in the inter The temperature range is 100 ÷ 150 ° C, and the thermoelectric generator will be in normal operation and will recharge the battery 20 to power any low-power load connected through connector 21 in the voltage range from +3 V to +12 V, the value of which is set discretely with using the switch on the control unit 13.

Таким образом, работа термоэлектрического генератора полностью автоматизирована (после первого запуска) и отлаженно работает благодаря микроконтроллерному управлению, которое осуществляет автоматический температурный контроль нагрева теплоприемника 3 и радиатора 4, а также управляет маломощными исполнительными механизмами: газовым электромагнитным клапаном 9 и электрической зажигалкой 11, тем самым обеспечивая резервное электропитание подключаемой нагрузки в интервале напряжения от +3 В до +12 В и осуществляя подзарядку аккумуляторной батареи 20 в блоке реле 14, где наличие резистора построечного 18 дополнительно позволяет регулировать ток заряда аккумуляторной батареи 20. За счет этого повышается надежность работы термоэлектрического генератора, исключается возможность отказов в работе и обеспечивается непрерывная бесперебойная работа термоэлектрических модулей 1, а также увеличивается срок их службы за счет щадящего температурного режима.Thus, the operation of the thermoelectric generator is fully automated (after the first start-up) and works smoothly thanks to microcontroller control, which performs automatic temperature control of heating of the heat receiver 3 and radiator 4, as well as controls low-power actuators: gas electromagnetic valve 9 and electric lighter 11, thereby providing backup power supply to the connected load in the voltage range from +3 V to +12 V and recharging the battery th battery 20 in the relay block 14, where the presence of the building-in resistor 18 additionally allows you to adjust the charge current of the battery 20. This increases the reliability of the thermoelectric generator, eliminates the possibility of failures and ensures continuous uninterrupted operation of the thermoelectric modules 1, and also increases their term service due to gentle temperature conditions.

Claims (1)

Термоэлектрический генератор, работающий от тепловой энергии сжигаемого газа, содержащий термоэлектрические модули, воздушные радиаторы, теплоприемник с горелочным устройством, блок управления, температурные датчики, аккумуляторную батарею, отличающийся тем, что введены силовой блок, который содержит микросборку трех электронных ключей и два управляемых реле, а также стабилизатор напряжения; исполнительные механизмы, которые содержат электрическую зажигалку с электродами и газовый электромагнитный клапан; блок реле, выполненный на базе подключенных последовательно реле, постоянного резистора, подстроечного резистора, диода и аккумуляторной батареи; теплоприемник представляет собой металлический цилиндр с внутренней поверхностью, выполненной в форме цилиндра, переходящего в конус, блок управления выполнен на базе микроконтроллера и имеет переключатель настройки выходного напряжения, причем выходы двух температурных датчиков соединены с входами блока управления соответственно, четыре термоэлектрических модуля соединены последовательно и зажаты между теплоприемником и четырьмя воздушными радиаторами - винтовыми прижимами с применением спиральных пружин с использованием теплоизоляционного материала - асбестовой ткани АТ-3, толщиной 2,5÷3 мм между воздушными радиаторами и теплоприемником, вывод первого термоэлектрического модуля и вывод последнего термоэлектрического модуля соединены через блок реле с входами силового блока, вход питания блока управления соединен с первым выходом силового блока, управляющий выход блока управления соединен со входом силового блока, вход питания электрической зажигалки, являющейся исполнительным механизмом, соединен со вторым выходом силового блока, вход питания газового электромагнитного клапана, являющимся исполнительным механизмом, соединен с третьим выходом силового блока, вход питания блока реле соединен с четвертым выходом силового блока, выход блока реле является выходом вырабатываемого напряжения устройства. A thermoelectric generator operating from the heat energy of the combusted gas, comprising thermoelectric modules, air radiators, a heat receiver with a burner, a control unit, temperature sensors, a battery, characterized in that a power unit is introduced that contains a microassembly of three electronic keys and two controlled relays, as well as a voltage stabilizer; actuators that contain an electric lighter with electrodes and a gas solenoid valve; a relay unit based on a series-connected relay, a constant resistor, a tuning resistor, a diode, and a battery; the heat sink is a metal cylinder with an inner surface in the form of a cylinder turning into a cone, the control unit is made on the basis of a microcontroller and has a switch for setting the output voltage, and the outputs of two temperature sensors are connected to the inputs of the control unit, respectively, four thermoelectric modules are connected in series and clamped between the heat receiver and four air radiators - screw clamps using coil springs using heat insulation material - asbestos cloth AT-3, 2.5 ÷ 3 mm thick between air radiators and heat sink, the output of the first thermoelectric module and the output of the last thermoelectric module are connected through the relay unit to the inputs of the power unit, the power input of the control unit is connected to the first output of the power unit , the control output of the control unit is connected to the input of the power unit, the power input of the electric lighter, which is the actuator, is connected to the second output of the power unit, the gas power supply input netic valve actuator being connected to the third output of the power block, the relay power supply input is connected to the fourth output of the power unit, relay unit output is the output voltage produced by the device.
RU2014111151/07A 2014-03-24 2014-03-24 Thermoelectric generator using thermal energy of flared gas RU2561502C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014111151/07A RU2561502C1 (en) 2014-03-24 2014-03-24 Thermoelectric generator using thermal energy of flared gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014111151/07A RU2561502C1 (en) 2014-03-24 2014-03-24 Thermoelectric generator using thermal energy of flared gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2561502C1 true RU2561502C1 (en) 2015-08-27

Family

ID=54015672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014111151/07A RU2561502C1 (en) 2014-03-24 2014-03-24 Thermoelectric generator using thermal energy of flared gas

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2561502C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2717249C2 (en) * 2017-12-12 2020-03-19 Общество с ограниченной ответственностью "Термоэлектрические инновационные технологии" (ООО "ТЕРМОИНТЕХ") Thermoelectric generator
RU2788970C1 (en) * 2022-01-31 2023-01-26 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Thermoelectric generator unit for unmanned aerial vehicles

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU75004U1 (en) * 2007-12-29 2008-07-20 Виктор Евгеньевич Токарев AUTONOMOUS THERMOELECTRIC POWER UNIT ON HYDROCARBON FUEL
RU81378U1 (en) * 2008-06-26 2009-03-10 Институт Термоэлектричества Нан И Мон Украины THERMOELECTRIC GENERATOR FOR TELEMETRY SYSTEMS
RU83656U1 (en) * 2008-12-15 2009-06-10 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" THERMOELECTRIC GENERATOR
RU2371816C1 (en) * 2008-08-13 2009-10-27 Общество с ограниченной ответственностью Завод "Саратовгазавтоматика" Thermoelectric power supply
RU2444814C1 (en) * 2011-03-29 2012-03-10 Юрий Феликсович Верниковский Thermoelectric cluster, method of its operation, device to connect active element in it with heat power line, generator (versions) and heat pump (versions) on its basis
US20130269740A1 (en) * 2010-09-29 2013-10-17 Siemens Aktiengesellschaft Thermoelectric generator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU75004U1 (en) * 2007-12-29 2008-07-20 Виктор Евгеньевич Токарев AUTONOMOUS THERMOELECTRIC POWER UNIT ON HYDROCARBON FUEL
RU81378U1 (en) * 2008-06-26 2009-03-10 Институт Термоэлектричества Нан И Мон Украины THERMOELECTRIC GENERATOR FOR TELEMETRY SYSTEMS
RU2371816C1 (en) * 2008-08-13 2009-10-27 Общество с ограниченной ответственностью Завод "Саратовгазавтоматика" Thermoelectric power supply
RU83656U1 (en) * 2008-12-15 2009-06-10 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" THERMOELECTRIC GENERATOR
US20130269740A1 (en) * 2010-09-29 2013-10-17 Siemens Aktiengesellschaft Thermoelectric generator
RU2444814C1 (en) * 2011-03-29 2012-03-10 Юрий Феликсович Верниковский Thermoelectric cluster, method of its operation, device to connect active element in it with heat power line, generator (versions) and heat pump (versions) on its basis

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2717249C2 (en) * 2017-12-12 2020-03-19 Общество с ограниченной ответственностью "Термоэлектрические инновационные технологии" (ООО "ТЕРМОИНТЕХ") Thermoelectric generator
RU2788970C1 (en) * 2022-01-31 2023-01-26 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Thermoelectric generator unit for unmanned aerial vehicles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10429068B2 (en) Method and system for starting an intermittent flame-powered pilot combustion system
US6701874B1 (en) Method and apparatus for thermal powered control
US11719436B2 (en) Method and system for controlling an ignition sequence for an intermittent flame-powered pilot combustion system
RU2294045C2 (en) Domestic heat and power cogeneration system
US20220146149A1 (en) Method and system for controlling an intermittent pilot water heater system
EP2539944B1 (en) Thermo-electric generator system
US6920377B2 (en) Self-sustaining control for a heating system
US20140165927A1 (en) Pilotless, unplugged combustion control system
KR101459292B1 (en) Boiler apparatus and control method thereof
RU145152U1 (en) THERMOELECTRIC GENERATOR OPERATING FROM THE HEAT ENERGY OF THE COMBUSED GAS
RU2561502C1 (en) Thermoelectric generator using thermal energy of flared gas
US20050087221A1 (en) Heat conversion system
US10605465B2 (en) System and method for using alternative energy source for hot water heater storage tank
RU2371816C1 (en) Thermoelectric power supply
CN111351224A (en) Method for adjusting power of electric water heater and electric water heater
JP6569080B2 (en) Fuel cell system
JP2014179168A (en) Fuel cell power generation system
EP3165832B1 (en) Control system
RU168895U1 (en) WATER BOILER
US20120126620A1 (en) Method of supplying power vent/direct vent water heater backup power when the main power is off and the backup power supply system thereof
Maksimuk et al. Electronic control unit for thermoelectric automobile starting pre-heater
RU2811638C1 (en) Thermoelectric generator based on seebeck effect
JP2017175768A (en) Thermoelectric cogeneration system
KR100930031B1 (en) Electric stove and its control method
KR20150120695A (en) High temperature heat storage boiler

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160325