Термоэлектрическая батарея

 

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ БАТАРЕЯ, содержащая термоэлементы с холодными и горячими спаями, образованные из полупроводниковых ветвей ри 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, отличающаяся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления 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 для их присоединения к источнику тока. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU(II>

28 (504

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 3256282/23-06 (22) 04.03.81 (46) 15.09.85. Бюл. Р 34 (72) В.Ю.Водолагин (53) 537.32 (088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPGKGMV СВИДЕтеЛьСТВУ (56) Авторское свидетельство СССР

К- 418926, кл. Н 01 L 35/28, 1972.

Авторское свидетельство СССР

Ф 322821, кл. Н 01 L 35/28, 1971.

Авторское свидетельство СССР

Ф 428492, кл. F 25 В 21/02, 1972. (54)(57) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ БАТАРЕЯ, содержащая термоэлементы с холодными и горячими спаями, образованные из полупроводниковых ветвей р- и п-вида, соединенных одна с другой с образованием кольцевых дисков и центрального трубчатого канала, примыкающего к одному из спаев, и теплообменник, примыкающий к другому спаю, отличающаяся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления и монтажно-демонтажных работ, каждый из дисков имеет диаметральный разъем, а теплообменник выполнен составным из полуцилиндров, жестко присоединенных к дискам, при этом крайние диски снабжены ограничительными шайбами цля их присоединения к источнику тока.

1 1179

Изобретение относится к устройствам, принцип работы которых основан на эффекте Пельтье, и которое может быть использовано как в холодильной технике в процессах охлаждения, так и в отраслях промышленности, где требуется осуществлять процессы термостатирования или нагрева.

Известна термоэлектрическая батарея, содержащая термоэлементы, ра- 10 диально установленные между кольцами большего и меньшего диаметра и сопряженные с последними посредством теплопереходов, при этом внешняя поверхность кольца большего диаметра и внутренняя поверхность меньшего кольца имеет резьбу (11 . . Недостаток данной батареи заключается в сложности ее изготовления, поскольку соединение в последователь-20 ную цепь термоэлементов производится с помощью коммутации колец, при этом требуется индивидуальная подгонка каждого из колец по резьбе, . так как смещение шага резьбы хотя бы в одном кольце делает невозможной их сборку.

Известен многокаскадный микрохолодильник, в котором с целью уменьшения теплового притока и объекту З0 охлаждения и уменьшения пульсаций температуры объекта, термоэлементы каждого из каскадов соединены с образованием соленоида, акоммутированы на цилиндрических обечайках из 35 высокотеплопроводного изоляционного материала и сопряжены в виде коаксиальных цилиндров, создающих направленное электромагнитное поле (2) .

Недостаток данного микрохолодиль- 40 ника состоит в непригодности его для термостатирования объектов, чувствительньм к электромагнитным полям. К тому же микрохолодильник не обеспе-. чивает компенсацию изменений темпе" ратуры объекта (в камере) в зависимости от их расположения в пространстве. При горизонтальном расположе-. нии устройства в термостатируемой камере возникает вертикальный температурный перепад, пульсирующий в зависимости от изменения температуры внешней окружающей среды. Кроме того, микрохолодильник нетехнологичен, так как обеспечить надежное тецловое сопряжение соленоидов с цилиндрическими обечайками весьма сложно, термоэпеиеиты каждого иэ каскадов несут

045 2 на себе нагрузку объекта охлаждения, цилиндрических обечаек и термоэлементов.последующих касакадов, что снижает механическую прочность микрохолодильника и надежность его работы при ударных и вибрационных нагрузках.

Известна термоэлектрическая батарея, содержащая термоэлементы с холодными и горячими спаями, 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) .

Недостаток такой батареи заключается в сложности технологии ее изготовления, а также монтажно-демонтажных работ.

Цель изобретения — упрощение технологии изготовления и монтажнодемонтажных работ. укаэанная цель достигается тем, что у термоэлектрической батареи, содержащей термоэлементы с холодными и горячими спаями, образованные из полупроводниковых ветвей ф - и

Н -вида, соединенных одна с другой с образованием кольцевых дисков и центрального трубчатого канала, примыкающего к одному из спаев, и теплообменник, примыкающий к другому спаю, каждый из дисков имеет диаметральный разъем, а теплообменник выполнен составным из полуцилиндров, жестко присоединенных к дискам, при этом крайние диски снабжены ограничительными шайбами для их присоединения к источнику тока.

На фиг. 1 схематически изображена описываемая термоэлектрическая батарея с вырывом; на фиг. 2 - разрез

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 — вид В на фиг. 1," на фиг. 5 — разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг. 6 — схема параллельного подсоединения термоэлементов к источнику тока; на фиг. 7 — схема последовательного подсоединения термоэлементов к источнику тока.

Термоэлектрическая батарея содержит термоэлементы 1 с холодными. 2 и горячими 3 спаями, образо;:àííûå из полупроводниковых ветвей 4 р — и и— вида, соединенных одна с другой с .образованием кольцевых дисков 5 и центрального трубчатого канала 6, приз 1 мыкающего к одному из спаев, теплообменник 7, демпфирующие элементы 8.

Диски имеют диаметральный разъем 9, снабжены шайбами 10, теплообменник выполнен иэ полуцилиндров 11, шайбы

10 подсоединены к электрическим выводам 12-15, которые могут подключаться к источнику тока либо непосредственно (фиг. 7), либо через реостаты 16, 17 и ключи 18, 19 (фиг. 6). Полуцилиндры 11 стянуты стяжными кольцами 20.

Работа термоэлектрической батареи осуществляется следующим образом.

При подключении термоэлектрической батареи к источнику питания по схеме, изображенной на фиг. 6, и замыкании ключа 18 по цепи вывод 12— половина диска 5 — вывод 13 течет ток. Холодные спаи 2, примыкающие к каналу 6, вследствие эффекта Польте,охлаждаются, охлаждая при этом среду, циркулирующую по каналу 6.

Температурный градиент внутри канала 6 асимметричен за счет теплопритока по термоэлементам неработающей половины диска 5.

Так же осуществляется работа и другой половины термоэлектрической батареи при замыкании ключа 19.

При замыкании обоих ключей 18 и 19 температурный градиент в канале симметричен. Реостатами 16 и 17 можно регулировать величину тока, про- текающего через термоэлементы дисков и тем самым регулировать температуру среды, циркулирующей в канале 6.

179045 4

Работа термоэлектрической батареи по схеме, изображенной на фиг. 7, аналогична .работе, осуществляемой по схеме, изображенной на фиг. 6, при двух включенных ключах 18 и 19.

В случае каскадного выполнения описываемой термоэлектрической батареи на поверхности канала 6 и внешней поверхности теплообменника вы1О полняется резьба и каскады навинчиваьтся один на другой, при этом торцы дисков каждого последующего каскада развернуты по отношению к торцам дисков предыдущего на 180, а электрические выводы горячих спаев предыдущего каскада соединены с выводами холодных спаев последующего каскада на сокращенном расстоянии.

Теплообмен между каскадами в данном

2о случае осуществляется по резьбовому соединению по максимальной поверхности сопряжения. Наличие ограничительных шайб, установленных с торцов дисков и фиксируемых стяжными кольцами, позволяет получить жесткую герметичную батарею с демпфируюшими элементами, на которых расположены термоэлементы, что предохраняет электромонтаж и разгружает термоэлементы от внешних ударных,и вибрационных нагрузок, защищает их от влияния таких факторов, как пыль, влага и т.п., обеспечивает надежную работу термоэлектрической батареи в тяжелых условиях эксплуатации.

Наличие резьбы на теплообменных поверхностях, примыкающих к холодным и горячим спаям термоэлементов, позволяет сделать термоэлектрическую батарею универсальной и регулируемой.

1179045

glut. 3

Вид Ю вЂ” трие, су

Г. Г прярнуто

17 диг. 5

Составитель Т.Юдина

Редактор Н.Швыдкая Техред А.Бабинец

Корректор М.Пожо

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ . 5643/36 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5