SU1179045A1

SU1179045A1 - Thermoelectric battery

Info

Publication number: SU1179045A1
Application number: SU813256282A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Юрьевич Водолагин
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4371
Priority date: 1981-03-04
Filing date: 1981-03-04
Publication date: 1985-09-15

Abstract

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ БАТАРЕЯ, содержаща термоэлементы с холодными и гор чими спа ми, образованные из полупроводниковых ветвей р- и л-вида, соединенных одна с другой с образованием кольцевых дисков и центрального трубчатого канала,примыкающего к одному из спаев, и теплообменник , примыкающий к другому спаю, отличающа с тем, что, с целью упрощени технологии изготовлени и монтажно-демонтажных работ, каждьй из дисков имеет диаметральньй разъем, а теплообменник выполнен составным из полуцилиндров, жестко присоединенных к дискам, при этом крайние диски снабжены ограниi чительными шайбами дл их присоединени к источнику тока. (ЛTHERMOELECTRIC BATTERY, containing thermoelements with cold and hot junctions, formed from semiconductor branches of the p- and l-type, connected to each other to form annular disks and a central tubular channel adjacent to one of the junctions, and a heat exchanger adjacent to another , in order to simplify the manufacturing technology and assembly and dismantling work, each of the disks has a diametrically connector, and the heat exchanger is made of a composite of semi-cylinders rigidly attached to the disks, This extreme wheels fitted ogranii considerably washers for their attachment to the power source. (L

Description

Изобретение относитс к устройствам , принцип работы которых основан на эффекте Пельтье, и которое может быть использовано как в холодильной технике в процессах охлаждени , так и в отрасл х промьшшенности, где требуетс осуществл ть процессы термостатировани или нагрева.The invention relates to devices whose principle of operation is based on the Peltier effect, and which can be used both in refrigeration engineering in cooling processes and in industrial zones where thermostating or heating processes are required.

Известна термоэлектрическа батаре , содержаща термоэлементы, радиально установленные между кольцами большего и меньшего диаметра и сопр женные с последними посредством теплопереходов, при этом внешн поверхность кольца большего диаметра и внутренн поверхность меньшего кольца имеет резьбу 1j .A thermoelectric battery is known, which contains thermoelements radially mounted between rings of larger and smaller diameter and conjugated with the latter by means of heat transitions, while the outer surface of the ring of larger diameter and the inner surface of the smaller ring have a 1j thread.

Недостаток данной батареи заключаетс в сложности ее изготовлени , поскольку соединение в последователь ную цепь термоэлементов производитс с помощью коммутации колец, при .этом требуетс индивидуальна подгонка каждого из колец по резьбе, так как смещение шага резьбы хот бы в одном кольце делает невозможной их сборку.The disadvantage of this battery lies in the complexity of its manufacture, since the connection to the sequential circuit of thermoelements is performed by switching the rings, and this requires individual fitting of each of the rings to the thread, since the displacement of the thread pitch in at least one ring makes their assembly impossible.

Известен многокаскадный микрохолодильник , в котором с целью уменьшени теплового притока и объекту охлаждени и уменьшени пульсаций температуры объекта, термоэлементы каждого из каскадов соединены с образованием соленоида, вкоммутирова ны на цилиндрических обечайках из высокотеплопроводного изол ционного материала и сопр жены в виде коаксиальных цилиндров, создающих направленое электромагнитное поле 2.A multi-stage microcooler is known in which, in order to reduce the heat influx and the object to cool and reduce the temperature pulsations of the object, the thermoelements of each of the cascades are connected to form a solenoid, mounted on cylindrical shells made of highly conductive insulation field 2.

Недостаток данного микрохолодильника состоит в непригодности его дл термостатировани объектов, чувствительных к электромагнитным пол м. К тому же микрохолодильник не обеспечивает компенсацию изменений температуры объекта (в камере) в зависимости от их расположени в пространстве . При горизонтальном расположении устройства в термостатируемой камере возникает вертикальный температурный перепад,пульсируюш й в зависимости от изменени температуры внешней окружающей среды. Кроме того , микрохолодильник нетехнологичен, так клк обеспечить надежное тепловое сопр жение соленоидов с цилиндрическики обечайками весьма сложно, термоэлементь каждого из каскадов несутThe disadvantage of this microcooler is its unsuitability for thermostating objects that are sensitive to electromagnetic fields. In addition, the microcooler does not compensate for changes in the temperature of an object (in a chamber) depending on their location in space. When the device is placed horizontally in a temperature-controlled chamber, a vertical temperature difference arises, pulsating depending on the temperature change of the external environment. In addition, the microcooler is low-tech, so klk provide reliable thermal coupling of solenoids with cylindrical shells is very difficult, the thermoelement of each of the cascades are

на себе нагрузку объекта рхлаждени , цилиндрических обечаек и термоэлементов последующих касакадов, что снижает механическую прочность микрохолодильника и надёжность его работы при ударных и вибрационных нагрузкахon itself the load of the cooling object, cylindrical shells and thermoelements of subsequent casacads, which reduces the mechanical strength of the microcooler and the reliability of its operation under shock and vibration loads

Известна термоэлектрическа батаре , содержаща термоэлементы с холодными и гор чими спа ми, образованные из полупроводниковых ветвей -р -ий-вида, соединенных одна с другой с образованием кольцевых дисков и центрального трубчатого канала, примыкающего к одному из спаев, и теплообменник, примыкающий к другому спаю 3 .A thermoelectric battery containing thermoelements with cold and hot junctions, formed from semiconductor branches — p –th – species, connected to each other to form annular disks and a central tubular channel adjacent to one of the junctions, and a heat exchanger adjacent to the other is known I sleep 3.

Недостаток такой батареи заключаетс в сложности технологии ее изготовлени , а также монтажно-демонтажных работ.The disadvantage of such a battery lies in the complexity of its manufacturing technology, as well as assembly and disassembly work.

Цель изобретени - упрощение технологии изготовлени и монтажнодемонтажных работ.The purpose of the invention is to simplify the technology of manufacturing and installation and dismantling.

Указанна цель достигаетс тем, что у термоэлектрической батареи, содержащей термоэлементы с холодными и гор чими спа ми, образованные из полупроводниковых ветвей /J - и И-вида, соединенных одна с другой с образованием кольцевых дисков и центрального трубчатого канала, примыкакицего к одному из спаев, и теплообменник , примыкающий к другому спаю, каждый из дисков имеет диаметральный разъем, а теплообменник вьтолнен составным из полуцилиндров, жестко присоединенных к дискам, при этом крайние диски снабжены ограничительными шайбами дл их присоединени к источнику тока.This goal is achieved by the fact that a thermoelectric battery containing thermoelements with cold and hot junctions, formed from semiconductor branches / J- and I-type, connected to each other to form annular disks and a central tubular channel adjacent to one of the junctions , and the heat exchanger adjacent to the other junction, each of the disks has a diametrical connector, and the heat exchanger is made of a composite of semi-cylinders rigidly attached to the disks, while the extreme disks are equipped with restricting washers for x connection to current source.

На фиг. 1 схематически изображена описываема термоэлектрическа батаре с вырывом; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. А - вид В на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг. 6 - схема параллельного подсоединени термоэлементов к источнику тока; на фиг. 7 - схема последовательного подсоединени термоэлементов к источнику тока.FIG. Figure 1 shows schematically the described thermoelectric battery with a break; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 is a view B in FIG. one; in fig. A - view B in FIG. one; in fig. 5 is a section of YYD in FIG. four; in fig. 6 is a diagram of parallel connection of thermoelements to a current source; in fig. 7 is a diagram of the sequential connection of thermoelements to a current source.

Термоэлектрическа батаре содержит термоэлементы 1 с холодными 2 и гор чими 3 спа ми, образованные из полупроводниковых ветвей 4 р- и л вида , соединенных одна с другой с -образованием кольцевых дисков 5 и центрального трубчатого канала 6, пр3 мыкающего к одному из спаев, теплообменник 7, демпфирующие элементы 8 Диски имеют диаметральный разъем 9, снабжены шайбами 10, теплообменник выполнен из полуцилиндров 11, шайбы 10 подсоединены к электрическим выводам 12-15, которые могут подключатьс к источнику тока либо непосредственно (фиг. 7), либо через реостаты 16, 17 и ключи 18, 19 (фиг. 6). Полуцилиндры 11 ст нуты ст жными кольцами 20. Работа термоэлектрической батаре осуществл етс следующим образом. При подключении термоэлектрической батареи к источнику питани по схеме, изображенной на фиг. 6, и за мыкании ключа 18 по цепи вьшод 12 половина диска 5 - вьтод 13 течет ток. Холодные спаи 2, примыкающие к каналу 6, вследствие эффекта Польте ,охлаждаютс , охлажда при этом среду, циркулирук цую по каналу 6. Температурный градиент внутри канала 6 асимметричен за счет теплопритока по термоэлементам.неработакмдей половины диска 5. Так же осуществл етс работа и другой половины термоэлектрической батареи при замыкании ключа 19. При замыкании обоих ключей 18 и 19 температурный градиент в канал симметричен. Реостатами 16 и 17 мож но регулировать величину тока, протекающего через термоэлементы дисков и тем самым регулировать температуру среды, циркулирующей в канале 6.A thermoelectric battery contains thermoelements 1 with cold 2 and hot 3 spans, formed from semiconductor branches of 4 p and l types, connected to each other with the formation of annular disks 5 and the central tubular channel 6, which connects to one of the junctions, heat exchanger 7, damping elements 8 The disks have a diametrical connector 9, are equipped with washers 10, the heat exchanger is made of half-cylinders 11, the washers 10 are connected to electrical leads 12-15, which can be connected to the current source either directly (Fig. 7) or through eostaty 16, 17 and keys 18, 19 (FIG. 6). Semi-cylinders 11 are fastened with tension rings 20. The operation of a thermoelectric battery is carried out as follows. When a thermoelectric battery is connected to a power source according to the circuit shown in FIG. 6, and when the key 18 is plugged along the circuit of output 12, half of the disk 5 - current 13 flows a current. The cold junctions 2 adjacent to channel 6, due to the Polte effect, are cooled, cooling the medium circulating through channel 6. The temperature gradient inside channel 6 is asymmetric due to the heat influx in the thermocouple half of the disk 5. The same work is done and the other half of the thermoelectric battery when the key is closed 19. When both keys 18 and 19 are closed, the temperature gradient into the channel is symmetrical. The rheostats 16 and 17 can regulate the amount of current flowing through the thermocouples of the discs and thereby regulate the temperature of the medium circulating in channel 6.

7.7

Я 54 Работа термоэлектрической батареи по схеме, изображенной на фиг. 7, аналогична работе, осуществл емой по схеме, изображенной на фиг. 6, при двух включенных ключах 18 и 19. В случае каскадного выполнени описьгоаемой термоэлектрической батареи на поверхности канала 6 и внешней поверхности теплообменника выполн етс резьба и каскады навинчиваютс один на , при этом / торцы дисков каждого последующего каскада развернуты по отношению к торцам дисков предьщущего на 180 , а электрические выводы гор чих спаев предыдущего каскада соединены с выводами холодньк спаев последующего каскада на сокращенном рассто нии. Теплообмен между каскадами в данном сл5гчае осуществл етс по резьбовому соединению по максимальной поверхности сопр жени . Наличие ограничительных шайб, установленных с торцов дисков и фиксируемых ст жньми кольцами , позвол ет получить жесткую герметичную батарею с демпфирующими элементами , на которых расположены термоэлементы , что предохран ет электромонтаж и разгружает термоэлементы от внешних ударных, и вибра1Щонных нагрузок , защшцает их от вли ни таких факторов, как пьшь, влага и т.п., обеспечивает надежную работу термоэлектрической батареи в т желых услови х эксплуатации. Наличие резьбы на теплообменных поверхност х, примыкающих к холодным и гор чим спа м термоэлементов, позвол ет сделать термоэлектрическую батарею универсальной и регулируемой.I 54 The operation of a thermoelectric battery according to the scheme shown in FIG. 7 is similar to the work carried out according to the scheme shown in FIG. 6, with the two keys 18 and 19 turned on. In the case of cascading the described thermoelectric battery, the thread 6 and the outer surface of the heat exchanger are threaded and the cascades are screwed one on, while the ends of the discs of each subsequent cascade are turned towards 180, and the electrical leads of the hot junctions of the previous cascade are connected to the leads of the cold junctions of the subsequent cascade at a reduced distance. Heat exchange between the cascades in this case is carried out on the threaded connection along the maximum interface surface. The presence of restrictive washers installed at the ends of the discs and fixed with clamping rings makes it possible to obtain a rigid hermetic battery with damping elements on which thermoelements are located, which prevents wiring and unloads thermoelements from external shock and vibration loads, protects them from such effects. factors like pish, moisture, etc., ensures reliable operation of a thermoelectric battery in severe operating conditions. The presence of threads on the heat-exchange surfaces adjacent to the cold and hot thermometers of thermocouples allows the thermoelectric battery to be made universal and adjustable.

Claims

THERMOELECTRIC BATTERY, containing thermocouples with cold and hot junctions, formed from semiconductor branches of p- and i-type, connected to each other with the formation of ring disks and a central tubular channel adjacent to one of the junctions, and a heat exchanger adjacent to the other junction, different the fact that, in order to simplify the manufacturing technology and installation and dismantling works, each of the disks has a diametrical connector, and the heat exchanger is made up of half-cylinders rigidly attached to the disks, while The primary discs are equipped with restriction washers for their connection to the current source. / <Riga 1