RU2490559C2

RU2490559C2 - Wind thermoelectric conditioner

Info

Publication number: RU2490559C2
Application number: RU2011144606/12A
Authority: RU
Inventors: Виктор Николаевич Белозёров; Игорь Борисович Бирюлин; Анжелика Амировна Ветрова; Борис Иосифович Школьник
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2013-08-20
Also published as: RU2011144606A

Abstract

FIELD: ventilation.

SUBSTANCE: wind thermoelectric conditioner comprises an wind engine, thermoelectric packets, fixed on a frame, encased heat elements, air and water heat ducts, a piezoelectric generator installed in a cover fixed in the upper part of the frame, a fan and a vertical shaft. The shaft in the upper part has a half-coupling for contact with the wind engine, in the middle part - a hub, and a flange at the bottom rested on top against the fan turbine hub, under which there is a flange freely arranged on the shaft with the help of pins via the hub of the flange through the middle of the piezoelectric generator, and in the bottom in the bed under the fan it is installed in a support-thrust bearing.

EFFECT: usage of wind energy, autonomy and multifunctionality of application.

Description

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к системам кондиционирования воздуха с использованием энергии ветра, и может быть применено в помещениях, удаленных от энергоснабжающих источников.The invention relates to heat engineering, in particular to air conditioning systems using wind energy, and can be applied in rooms remote from energy supply sources.

Известны пьезоэлектрический генератор, содержащий корпус, и установленные в нем кольцевой пьезоэлектрический преобразователь с электродами и система деформирования роликов, соединенная с валом приводного двигателя. (А.С. №1426391, 1988 г. СССР). Известный генератор преобразует электрическую энергию в тепловую. Охлаждение воздуха осуществляется только через дополнительные элементы.Known piezoelectric generator containing the housing, and installed in it an annular piezoelectric transducer with electrodes and a system of deformation of the rollers connected to the shaft of the drive motor. (A.S. No. 1426391, 1988 of the USSR). A well-known generator converts electrical energy into heat. Air cooling is carried out only through additional elements.

Известен тепловой насос на полупроводниках, используемый в системе отопления помещения по схеме "воздух-вода", содержащий вентилятор для перемещения воздуха и патрубки для подачи и отвода низкотемпературной воды. (Н.Б. Богословский, А.Н. Сканави. Отопление. Учебник для вузов. М. Стройиздат, 1991, стр.599, рис.14.14 (в))Known heat pump on semiconductors used in the heating system according to the scheme "air-water", containing a fan for moving air and pipes for supplying and discharging low-temperature water. (N.B. Bogoslovsky, A.N. Skanavi. Heating. Textbook for high schools. M. Stroyizdat, 1991, p. 599, fig. 14.14 (c))

Известный тепловой насос использует электрическую энергию из сети.The well-known heat pump uses electrical energy from the network.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является термоэлектрический кондиционер, включающий зачехленные термоэлементы, водяные и воздушные теплопроводы и вентилятор с электродвигателем, он выполнен с корпусом в виде полного секционного, составленного из набора термоэлектрических пакетов цилиндра. (А.С. СССР №269459, 1970 г.). Известный кондиционер потребляет электроэнергию из сети, в нем не достаточный просос воздуха через воздушные теплопроводы пакетов и ограниченные функции его использования.The closest in technical essence to the claimed solution is a thermoelectric air conditioner, including sheathed thermocouples, water and air heat pipes and a fan with an electric motor, it is made with a housing in the form of a full sectional one, composed of a set of thermoelectric cylinder packages. (A.S. USSR No. 269459, 1970). A well-known air conditioner consumes electricity from the network, it does not have enough air leakage through the air heat pipes and the limited functions of its use.

Техническим результатом представленного изобретения является использование энергии ветра, автономность и многофункциональность применения.The technical result of the presented invention is the use of wind energy, autonomy and multifunctionality of application.

Технический результат достигается тем, что ветровой термоэлектрический кондиционер, включающий термоэлектрические пакеты, закрепленные на раме, зачехленные термоэлементы, водяные и воздушные теплопроводы, пьезоэлектрический генератор и вентилятор с вертикальным валом. Согласно изобретению в крышке, закрепленной в верхней части рамы, установлен в середине пьезоэлектрический генератор, контактирующий с вертикальным валом, имеющем в верхней части полумуфту, в средней части прикрепленную к нему крыльчатку, а внизу фланец, упертый сверху в ступицу турбины вентилятора, под которой на валу свободно размещен фланец. С помощью шпилек через ступицу фланцы стянуты прочно между собой, а в станине, под вентилятором, установлен опорно-упорный подшипник, в котором размещен нижний конец вала.The technical result is achieved by the fact that the wind thermoelectric conditioner, including thermoelectric packages mounted on the frame, sheathed thermocouples, water and air heat pipes, a piezoelectric generator and a fan with a vertical shaft. According to the invention, in the lid mounted in the upper part of the frame, a piezoelectric generator is installed in the middle, which is in contact with a vertical shaft having a half-coupling in the upper part, an impeller attached to it in the middle, and a flange mounted at the bottom on top of the fan turbine hub, under which the shaft flange is freely placed. Using studs, the flanges are pulled tightly between each other through the hub, and in the frame, under the fan, a thrust bearing is installed in which the lower end of the shaft is located.

На фиг.1 представлен описываемый кондиционер; на фиг.2 - элемент термоэлектрического пакета кондиционера.Figure 1 presents the described air conditioner; figure 2 - element thermoelectric package of the air conditioner.

Кондиционер состоит из пакетов 1, рамы 2, турбины вентилятора 3 и вертикального вала 4 с полумуфтой 5 отбора мощности от ветродвигателя (не показан). В крышке 6, закрепленной в верхней части рамы 2, установлен в середине пьезоэлектрический генератор 7, контактирующий с валом 4. В средней части вала 4 прикреплены крыльчатка 8, а внизу фланец 9, упертый сверху в ступицу турбины вентилятора 3. В станине 10 (показана частично) установлен опорно-упорный подшипник 11, в котором размещен нижний конец вала 4. Под ступицей турбины 3 свободно на валу 4 размещен фланец (не показан), который с помощью шпилек через ступицу стянут прочно со фланцем 9. Пакеты 1 в кондиционере установлены таким образом, что они образуют стенки полого цилиндра и прочно закреплены на раме 2. Внутреннее отверстие цилиндра совпадает с входным отверстием турбины вентилятора 3.The air conditioner consists of packages 1, frame 2, a fan turbine 3, and a vertical shaft 4 with a power take-off coupling half 5 from a wind turbine (not shown). In the cover 6, mounted in the upper part of the frame 2, a piezoelectric generator 7 is installed in the middle, which is in contact with the shaft 4. In the middle part of the shaft 4, an impeller 8 is attached, and a flange 9 is mounted at the bottom, which is abutted on top of the hub of the fan turbine 3. In the frame 10 (shown partially) a thrust bearing 11 is installed, in which the lower end of the shaft 4 is placed. Under the hub of the turbine 3, a flange (not shown) is freely placed on the shaft 4, which is fastened firmly with the flange 9 through the hub with the studs. The packages 1 in the air conditioner are installed the way that they image the coziness of the walls of the hollow cylinder and is firmly fixed to the frame 2. The inner hole of the cylinder coincides with the inlet of the fan turbine 3.

Элемент термоэлектронного пакета кондиционера состоит из токосъемника 12, стяжной шпильки 13, изоляционной шайбы 14, зачехленного термоэлемента n-проводимости 15, зачехленного термоэлемента p-проводимости 16, водяного теплопровода 17 и изоляционного узла 18.The element of the thermoelectronic package of the air conditioner consists of a current collector 12, a tie pin 13, an insulating washer 14, a sheathed n-conductivity thermocouple 15, a sheathed p-conductivity thermocouple 16, a water heat conduit 17 and an insulating unit 18.

В пакете термоэлементы и токосъемники скоммутированы в единую электрическую цепь, в которой с целью защиты коммутационного перехода между термоэлементом и теплопроводом все детали стянуты шпилькой 13. По шпильке центрируются все элементы пакета. Для этой цели теплопроводы и термоэлементы имеют центральное отверстие. Зачехленный термоэлемент представляет собой круглую форму, в которую уложены полуэлементы обычного типа, а для изоляции верхнего чехла от нижнего между ними проложены изоляционные шайбы 14. Проточные части теплопровода 17 соединены в пакете последовательно через изоляционные узлы 18, которые не препятствуют протеканию через них охлаждающей воды и в тоже время электрически изолируют теплопроводы друг от друга. Для передачи электрического тока через теплопровод 17 в его конструкции предусмотрено токопроводящее кольцо. Пьезоэлектрический генератор 7 через провода электрически связан с токосъемниками 12 элементов термоэлектрических пакетов 1.In the package, the thermocouples and current collectors are connected in a single electric circuit, in which, in order to protect the switching transition between the thermocouple and the heat conductor, all the parts are pulled together with a pin 13. All elements of the package are centered on the pin. For this purpose, heat pipes and thermocouples have a central hole. The sheathed thermocouple is a circular shape in which the semi-elements of the usual type are laid, and insulating washers 14 are laid between the upper case and the lower case between them. The flowing parts of the heat pipe 17 are connected in series through the insulating units 18, which do not impede the flow of cooling water through them and at the same time, heat conductors are electrically isolated from each other. To transmit electric current through the heat conduit 17, a conductive ring is provided in its design. The piezoelectric generator 7 through wires is electrically connected to the current collectors 12 of the elements of thermoelectric packages 1.

Ветровой термоэлектрический кондиционер работает следующим образом.Wind thermoelectric air conditioner operates as follows.

При достижении ветра достаточной силы ветродвигатель начинает вращать через полумуфту 5 вал 4, крыльчатку 8 и турбину вентилятора 3. Кондиционируемый воздух под действием разрежения, создаваемого крыльчаткой 8, просасывается через воздушные теплопроводы сотового типа, в которых с целью получения компактной конструкции пакета 1 имеется вырез для размещения изоляционного узла 18, воздух охлаждается и, пройдя турбину вентилятора 3, поступает в помещение. Электрический ток от пьезоэлектрического генератора 7 поступает к токосъемникам 12, которые при этом являются элементами, стягивающими все детали пакета 1 и теплопроводами.When sufficient wind is reached, the wind turbine starts to rotate through the coupling half 5 shaft 4, the impeller 8 and the fan turbine 3. The conditioned air is sucked through the air heat pipes of the honeycomb type under the influence of the vacuum created by the impeller 8, in which there is a cutout for the compact design of package 1 the placement of the insulating unit 18, the air is cooled and, having passed the fan turbine 3, enters the room. The electric current from the piezoelectric generator 7 is supplied to the current collectors 12, which in this case are elements that tighten all the details of the package 1 and the heat pipes.

Возможно, в процессе разработки предлагаемого изобретения путем не сложных усовершенствований удастся использовать термоэлектрический эффект Пельтье и, тем самым, расширить функциональные возможности предлагаемого кондиционера и для отопления помещения.Perhaps, in the process of developing the present invention by means of not complex improvements, it will be possible to use the Peltier thermoelectric effect and, thereby, expand the functionality of the proposed air conditioner for heating the room.

Предлагаемый ветровой термоэлектрический кондиционер компактен, использует для своей работы силу ветра, преобразует ее в электроэнергию. В результате производится перемещение воздуха через пакеты и выброс уже охлажденного вентилятором воздуха в помещение. Может применяться на отдаленных точках (турбазы, садовые домики, кошары и т.д.).The proposed wind thermoelectric air conditioner is compact, uses wind power for its work, converts it into electricity. As a result, air is moved through the bags and the air already cooled by the fan is released into the room. It can be used at remote locations (camp sites, garden houses, nightmares, etc.).

Claims

Wind thermoelectric air conditioner, including a wind turbine, thermoelectric packages mounted on the frame, sheathed thermocouples, water and air heat pipes, a piezoelectric generator and a fan with a vertical shaft, characterized in that in the lid mounted in the upper part of the frame there is a piezoelectric generator in contact in the middle with a vertical shaft, having in the upper part a coupling half, in the middle part an impeller attached to it, and at the bottom a flange rested on top of the hub of the valve turbine ora, under which is placed freely on the shaft flange via studs through the hub flanges are tightened securely to each other, and in the bed, under the fan-set supporting the thrust bearing, which accommodates the lower end of the shaft.