початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2031487

Термобатарея І СПОСІБ ЇЇ ВИГОТОВЛЕННЯ

Ім'я винахідника: Ушаков Олексій Іванович; Казаков Владилен Георгійович; Голобородько Віталій Никифорович
Ім'я патентовласника: Ушаков Олексій Іванович; Казаков Владилен Георгійович; Голобородько Віталій Никифорович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1991.08.12

Використання: в області прямого перетворення теплової енергії в електричну при виготовленні термоелектричних батарей. Пропонується використання поліморфних сплавів на основі заліза, що зазнають фазові перетворення, для формування чергуються областей з різною кристалічною структурою, що грають роль термоелементів, з'єднаних послідовно в термобатарей. Для цього термоелектронну дріт з полиморфного залізонікелевого сплаву попередньо переводять в однофазне стан, намотують на каркас, укладають теплоізоляцію на одну половину каркаса, формують чергуються ділянки з різним фазовим складом шляхом термообробки іншої половини. Термообробку проводять до температури закінчення фазового переходу.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області прямого перетворення теплової енергії в електричну, зокрема до термоелектричним батарейним перетворювачів і способам їх створення для отримання електроенергії або для вимірювання температури.

Відомі термоелектричні перетворювачі, наприклад термоелектричний модуль, виготовлений з металевих термоелектричних матеріалів різного хімічного складу. Окремі гілки термоелементів в ньому поєднані точковим зварюванням попередньо намотаних термоелектричних провідників з подальшим поділом по місцях зварювання [1].

Найбільш близьким за технічною сутністю до заявляється пристрою є термоперетворювач - батарея термопар. Вона являє собою термоелектродний металевий дріт, на окремих ділянках якого є покриття з іншого матеріалу [2].

Недоліком розглянутих пристроїв є складність конструкції.

Найбільш близьким до пропонованого способу є спосіб виготовлення термобатареи шляхом намотування термо провідника на каркас, попередньо укладаючи на нього додатково ізольований провід, і проведення після цього гальванічного нанесення другого термоелектрода в струмені електроліту, що дозволяє створити спай елетктродов на строго заданій ділянці [3].

Недоліком способу є складність виготовлення батареї термопар, пов'язана з трудомісткістю операції з гальванічного нанесення другого елементу.

Метою винаходу є спрощення термобатареи і способу її виготовлення.

Мета досягається тим, що в Термобатареї, що містить термоелектродний провідник, він виготовлений з полиморфного матеріалу і виконаний у вигляді чергуються ділянок, що містять високо- і низькотемпературні фази, перехідні області між якими по черзі звернені до нагрівача і холодильника. Таким чином, заявляється технічне рішення відповідає критерію "новизна".

Використання поліморфних сплавів, що зазнають фазові перетворення, для виготовлення термо провідника дозволяє отримати безконтактну термобатарей у вигляді необмеженої кількості термоелементів, з'єднаних послідовно. Відомих в науці і техніці технічних рішень з подібними ознаками не виявлено. Отже, заявляється технічне рішення відповідає критерію "суттєві відмінності".

На фіг. 1 показана пропонована термобатарея. Вона містить провідник 1 з полиморфного матеріалу, який має ділянки з низькотемпературної 2 і високотемпературної 3 фазами і зігнутий так, що перехідні області 4 по черзі звернені до нагрівача 5 і холодильника 6. При підключенні навантаження 7 в ланцюзі протікає термоток, який реєструють приладом 8.

Термобатарея працює наступним чином

Дві ділянки з різним фазовим складом утворюють термоелемент пропонованої термобатареи. Величина термоЕРС батареї залежить від числа термоелементів, які включені послідовно, і різниці температур, створюваних в перехідних областях нагрівачем і холодильником. При цьому необхідно врахувати, що температури нагрівача і холодильника не повинні виходити за інтервали стабільності низько- і високотемпературних фаз. Кількість термоелементів залежить від довжини окремих гілок і загальної довжини провідника. Особливих вимог до перетину провідника немає: він може бути виконаний з дроту, фольги або ін.

Як поліморфного сплаву може бути використаний сплав на основі заліза, наприклад железонікелевий з вмістом нікелю близько 30%. Поліморфні сплави цього класу можуть мати низько- або високотемпературну кристалічну структуру в широкому температурному інтервалі, що досягає 400 ^о С.

Мета досягається тим, що відповідно до способу виготовлення термобатареи, заснованому на намотуванні термоелектродного дроту на каркас, термо електродний дріт з полиморфного залізонікелевого сплаву переводять в однофазне стан, намотують на каркас з подальшим укладанням теплоізоляції на половину каркаса, формують чергуються ділянки з різним фазовим складом шляхом термообробки інший половини і видаляють теплоізоляцію. Для отримання максимального значення термоЕРС термообробку проводять до температури закінчення фазового переходу. Така послідовність не використовувалася раніше для виготовлення термобатарей, отже, пропонований спосіб відповідає критерію "новизна".

Заявляється спосіб включає тільки операції по термообробці, вигину і укладанні теплоізоляційного каркаса і не вимагає операцій з нанесення другого матеріалу.

На фіг. 2 показаний приклад технічного виконання пропонованої термообробки по описуваного способу. Провідник 9 з полиморфного сплаву згинають у вигляді спіралі таким чином, що перехідні області 10 між ділянками з високотемпературної 11 і низькотемпературної 12 фазами по черзі перебувають або у нагрівача 13, або у холодильника 14. При включенні навантаження 15 електричний струм реєструють приладом 16.

Для реалізації запропонованого способу термоелектродний провідник повинен мати спочатку однофазную структуру, наприклад високотемпературну, для чого провідник отжигают при температурі вище температури повного переходу і охолоджують. При кімнатній температурі провідник 17 (Фіг.3) намотують спірально на каркас 18, половину якого теплоизолируют, для чого поверх намотаною дроту укладають теплоізоляційний матеріал 19 і захисний кожух 20, а другу опускають в рідкий азот (охолоджують до температури 78К). Охолодження до цієї температури забезпечує майже повний перехід високотемпературної фази в низькотемпературну в половині кожного витка спіральної намотки і чергування ділянок з різними фазами, що утворюють елементи термообробки, з'єднані послідовно. Після впливу холодом теплоізоляцію видаляють. Теплоізоляція дозволяє зберегти захищені ділянки в первісному фазовому стані.

Ділянки з різною кристалічною структурою провідника з полиморфного сплаву можна отримати аналогічно, якщо він в початковому стані має низькотемпературну структуру. Операції і їх послідовність в цьому випадку ті ж, тільки половину незакритих спіралі отжигают при температурі вище температури фазового переходу низькотемпературної фази в високотемпературну.

Термобатарея, виготовлена ​​за пропонованим способом, була практично реалізована з дроту сплаву 30% Ni - 70% Fe. Вона мала n пар ділянок з високотемпературної ( -фаза) і низькотемпературної ( фаза) структурами, які розташовані на суцільному дроті, зігнутому так, що області між - і -фаз черзі звернені до нагрівача і холодильника. Для отримання однофазного стану ( -фази) дріт отожгли при температурі близько 973К і охолодили до кімнатної температури. При цій температурі дріт намотали спірально на каркас, половину якого теплоізольовані, а другу половину опустили в рідкий азот (охолодили до 73К). Охолодження до цієї температури забезпечило - >> -перехід в половині кожного витка спіральної намотки і чергування ділянок з - і Фаза, що утворюють елементи термообробки, з'єднані послідовно. Після впливу холодом теплоізоляцію видалили.

Запропонована термобатарея проста по конструкції, використовувані матеріали дешеві і екологічно чисті. Пропонований спосіб її виготовлення відрізняється від відомих технологічністю, що дозволить автоматизувати виробництво термобатареи з будь-якою кількістю термопар, не вимагаючи великих енергетичних витрат.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. термобатарея, що містить термоелектродний провідник, що відрізняється тим, що, з метою її спрощення, термоелектродний провідник виконаний з полиморфного залізонікелевого сплаву довільного перетину у вигляді чергуються ділянок, що містять високо- і низькотемпературні фази, перехідні області між якими по черзі звернені до нагрівача і холодильника.

2. Спосіб виготовлення термобатареи, що полягає в намотуванні термоелектродного дроту на каркас, який відрізняється тим, що, з метою спрощення виготовлення, термо електродний дріт з полиморфного залізонікелевого сплаву попередньо переводять в однофазне стан, після намотування на каркас укладають теплоізоляцію на одну половину каркаса, формують чергуються ділянки з різним фазовим складом шляхом термообробки іншої половини і видаляють теплоізоляцію.

3. Спосіб за п.2, що відрізняється тим, що, з метою отримання максимального значення термоЕРС, термообробку проводять до температури закінчення фазового переходу.

Версія для друку
Дата публікації 13.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів