Термоелектричне джерело живлення для газопровідної телеметрії

Реферат: UA 96486 U UA 96486 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до термоелектричних приладів, зокрема до пристроїв, що генерують електричну енергію, шляхом прямого перетворення теплової енергії в електричну. Термоелектричне джерело живлення призначене для довготривалого автономного забезпечення електричною енергією різноманітних пристроїв і відноситься до класу відновлювальних джерел живлення. Таке джерело живлення може застосовуватися в найрізноманітніших галузях народного господарства, науки і техніки. Особливо ефективним є використання джерела живлення у випадках, коли необхідно забезпечити тривалу автономну роботу електронних пристроїв у віддалених, неелектрифікованих місцях. У даний час проблема обліку газу та його втрат у багатокілометрових мережах газопостачання є особливо актуальною. Для контролю та обліку газу застосовуються те метричні пристрої, що живляться від різних джерел електроенергії: від електромереж у місцях, де вони існують; хімічних джерел живлення; термоелектричних джерел живлення, що використовують у якості джерела тепла радіоізотопні матеріали, органічне паливо і ін. Для забезпечення роботи систем телеметрії на газопроводах малопридатними є хімічні джерела живлення, бо вони вимагають постійної заміни і затрат по їх утилізації. Термоелектричні джерела живлення із ізотопним джерелом тепла [1] є дорогими, екологічно небезпечними і в даний час практично не використовуються для згаданих потреб. Ближчими до суті корисної моделі є термогенератори для живлення телеметричного обладнання [2-3], що містить хімічне джерело тепла або гарячий радіатор, який прикріплюється до джерела тепла у вигляді геотермальної гарячої труби, або труби, по якій рухається нафта, а холодний повітряний теплообмінник та термоелектричні модулі розташовуються між ними. Недоліками такого генератора є перш за все його прив'язаність до конкретного місця розташування геотермальної гарячої труби, чи труба, по якій подається нафта, для випадку, описаного в [3]. Або необхідність постійної заміни хімічного джерела тепла для випадку [2]. Найближчим до запропонованого джерела живлення є термоелектричний генератор, описаний в [4]. Як джерело тепла для такого генератора використовується тепло, отримане від згорання газового палива, яке відбирається з газової магістралі безпосередньо у місці розташування системи телеметрії для обліку газу і джерела живлення для неї. До недоліків такого джерела живлення можна віднести складність конструкції, необхідність періодичної профілактики та втручання в систему газопроводу для відбору газу. Не менш істотнім є і необхідність постійного спалювання певної кількості газу для забезпечення роботи термоелектричного джерела живлення. Задачею корисної моделі є створення термоелектричного джерела живлення для систем газової телеметрії, яке б забезпечувало тривалий автономний режим роботи систем телеметрії без спалювання газу і втручання в газопостачальну мережу, простого у виготовленні і експлуатації. Поставлена задача вирішується тим, що як джерело тепла для функціонування термоелектричної батареї використовується тепло активного шару ґрунту. Причому теплоприймальний і теплорозсіюючий елементи джерела живлення використовують для роботи термоелектричної батареї як прямий, так і зворотній тепловий потік у ґрунті, функціонально замінюючи один одного. Відповідність критерію "новизна" запропонованому пристрою забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. У корисній моделі запропоновано нове рішення для джерела живлення систем газової телеметрії, яке полягає в тому, що як джерело тепла використовується тепло активного шару ґрунту, яке скрізь постійно існує в ньому. Причому в денний час використовуються теплові потоки направлені в ґрунт від його поверхні, в нічний час - зворотні теплові потоки, а теплоприймальний і теплорозсіюючий елементи можуть функціонально замінювати один одного в залежності від напрямку теплового потоку протягом доби. Тому ознака, яка не зустрічається ні в одному з аналогів - як джерело тепла використовується тепло активного шару ґрунту, причому теплоприймальний і теплорозсіюючий елементи джерела живлення використовують для роботи термобатареї як прямий, так і зворотній тепловий потік у ґрунті, функціонально замінюючи один одного в залежності від напрямку теплового потоку - забезпечує заявленому пристрою необхідний винахідницький рівень. Працює запропоноване джерело живлення наступним чином. У денний час сонячна енергія, попадаючи на поверхню ґрунту і теплоприймальний елемент джерела живлення створює різницю температур між робочими гранями термобатареї внаслідок чого остання генерує електричну потужність. Тепло, яке пройшло через термобатарею відводиться теплорозсіюючим елементом у нижні шари ґрунту. У нічний час має місце зворотне 1 UA 96486 U 5 10 15 20 явище - тепловий потік рухається з глибинних шарів ґрунту до його поверхні, при цьому він також проходить через термобатарею і генерує електричну енергію. Електронний блок враховує зміну напрямку теплового потоку, акумулює і стабілізує вихідні характеристики термоелектричного джерела живлення, забезпечуючи як епізодичний, так і постійний режим роботи системи телеметрії для газопроводів. Проведені польові дослідження підтвердили, що запропоноване термоелектричне джерело живлення може успішно використовуватись для живлення електричною енергією систем телеметрії віддалених об'єктів, або інших аналогічних споживачів. Джерела інформації: 1. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник. - К.: Наукова думка, 1979. - 768 с. 2. Пат. RU 2235875, МПК: Е21В47/12. Термоэлектрический автономный источник питания / Гричашкин Г.A. (RU). - Опубл. 10.09.2004. 3. PatGB 14206 МПК: H01L35/00, H01L35/30. Thermoelectric power generator associated with oil pipelines /Chinery David (GB) - Опубл. 21.11.1984. 4. A.c. 1686984 A1 (SU) МПК: H01L35/02. Термоэлектрический генератор / Е.Г. Покорный, О.П. Жердева, А.К. Никоненок, Л.М. Парпаров, Л.М. Цыпкина, И.П. Шатунов (SU) - Опубл. 19.02.1990. 5. Пат. № 32281. Україна, H01L35/00. Термоелектричний генератор для систем телеметрії. / Анатичук Л.І., Михайловський В.Я. № U200800030. Заявлено 02.01.2008. - Опубл. 15.05.2008. Бюл. № 9. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Термоелектричне джерело живлення для систем телеметрії газопроводів, що складається з корпусу термоелектричної батареї, джерела тепла, електронного блока стабілізації вихідної напруги і потужності, теплоприймального і теплорозсіюючого елементів, яке відрізняється тим, що як джерело тепла для функціонування термоелектричної батареї використовується тепло активного шару ґрунту, а теплоприймальний і теплорозсіюючий елементи використовують для роботи термоелектричної батареї прямий і зворотний тепловий потік у ґрунті, функціонально замінюючи один одного в залежності від напрямку теплового потоку. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2