Термоэмиссионный преобразователь

(51) 5 ЗОБРЕТЕН Ж 0 ВЩЩАГЕНТ", ф Тц 1(вщц ПИСА Е ПАТЕ Н анционатов выполней передачи ектором, а лоизолиро. ф-лы,2 ил. тирование и твэлов, М,: с. 2.1. и 2.5,ущестшение бразо 3 - 4 -ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) Синявский В, В. и др. Проеиспытания термоэмиссионныхАтомиздат, 1981, с. 15-24, ри Изобретение касается прямого преобразования узкореализуемой тепловой энергии в электрическую энергию, легкотранспортируемую и просто преобразуемую в широкий спектр других видов энергии- механическую, магнитную, световую идругие виды энергии и может быть использовано в геплоэлектропреобразователяхвоздушных и космических летательных аппаратов, наземном и водном транспорте,стационарных электростанциях.Целью изобретения является свенное (более чем в три раза) повыкоэффициента преобразования преователя тепловой энергии,На фиг. 1 и 2 изображены эскизы главного узла двух иэ множества возможных вариантов предлагаемого преобразователя, аименно эскизы батарей элементов преобразования.фиг. 1 отличается от фиг, 2 лишь наличием электрической перемычки. Поэтомуобозначения деталей на них одинаковы.1 - герметичный корпус,2 - теплопровод-электроизолятор,коллекторная концевая пластина,коллекторный электрический вывод.(57) Сущность изобретения: дист ры термоэмиссионных элементоны с возможностью эффективнотепла между эмиггером и коллвнешний корпус полностью тепван от окружающей среды, 2 з. и 5 - эмитгер, 6 - коллектор, 7 - газ или пары (например цезия), 8 - дистанционаторы, 9 - эмиттерная концевая пластина, 10 - электрический вывод эмиттера, 11 - электрическая перемычка, Предлагаемый преобразователь содер- й жит источник тепла, заключенный в тепло- (О изолированный от внешней среды корпус, и одну или несколько батарей элементов преобразования, которые размещены внутри корпуса. Ввиду тривиальности исполнения теплоизолированного источника тепла его изображение здесь не приводится. ЛНа фиг, 1 изображен эскиз батареи элементов преобразования, заключенной в герметичный корпус 1. Батарея элементов от ( ) герметичного корпуса 1 отделена теплопроводом-электроизолятором 2 и состоит из: концевой коллекторной пластины 3, которая соединена по электрическому току с выводом 4, эмиттеров 5 и коллекторов 6, газонаполненных промежутков 7 между эмиттерами 5 и коллекторами 6, теплопроводящих дистанционаторов 8, разделяющих эмиттеры и коллекторы поэлектрическому току, концевой эмиттерной пластины 9 с электрическим выводом 10, электрических перемычек 11 между эмиттерами и коллекторами,Описанная выше батарея элементов может быть выполнена и без перемычек 11, что приведет к уменьшению веса и габаритов батареи и повышению ее технологичности. В этом варианте исполнения батареи эмиттеры 5 и коллекторы 6 соединены между собсй непосредственно как по электрическому току так и по теплу, что видно иэ эскиза, изображенного на фиг, 2,Работает преобразователь при замыкании его коллекторного и эмиттерного выводов 4 и 5 на электрическую нагрузку и поступлении от высокотемпературного (Т 1000 С) источника тепла через корпус 1 и теплопровод-электроизолятор 2 к змиттерам 5 и коллекторам б, Температура эмиттеров 5 и коллекторов 6 в установившемся режиме почти одинакова, т.к. по теплу они соединены между собой через перемычку 11 или непосредственнО (фиг. 2) и, кроме того, через дистанционаторы 8, теплопроводэлектроизолятор 2, корпус 1.При отводе электрической энергии от батареи элементов преобразования в нагрузку, батарея будет охлаждаться отводом этой энергии, температура ее будет понижаться до меньшей, чем у источника. Следовательно, от источника будет поступать тепловой поток в батарею для поддержания ее температуры равной температуре источника тепла. Согласно закону сохранения энергии количество поступившей энергии тепла в батарею будет практически равно электрической энергии, отводимой в нагрузку, т.к. от батареи иного отвода энергии нет.Доказательством работоспособности элементов преобразования при равенстве температур эмиттера и коллектора может служить приведенная в работе(2) на стр. 200 экспериментальная вольт-амперная характеристика элемента при ТэмипераК и Тколлектора=2000 К, т,е, практически. при равных температурах эмипера и коллектора. Согласно этой характеристики от одного элемента преобразования можно получить в электрическую нагрузку около 150 Вт/м,Общий коэффициент преобразования равен произведению коэффициентов пре 5 10 образования батареи и источника тепла. Т,к, коэффициент преобразования батареи близок к единице, то общий коэффициент преобразования будет практически равен коэффициенту преобразования источника тепла,Источником тепла может служить, например, камера сгорания топлива. Поскольку камера сгорания теплоизолирована, то ее коэффициент преобразования достигает высокого значения (8095), т,е, более чем в три раза выше коэффициента преобразования известного преобразователя. 15 формула изобретения1. Термоэмиссионный преобразователь, содержащий внешний корпус, внутри которого размещены источник тепла и батарея последовательно соединенных через 20 электропроводящую коммутационную перемычку термоэмиссионных элементов, каждый из которых выполнен в виде отделенных друг от друга дистанционаторами эмиттера и коллектора, которые отделены от корпуса слоем электроизоляции, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения коэффициента преобразования, дистанционаторы термоэмиссионных элементов выполнены с возможностью эффективной З 0 передачи тепла между эмиттером и коллектором, а внешний корпус полностью тепло- изолирован от окружающей среды.2, Преобразователь по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что дистанционаторы термоЭ 5 эмиссионных элементов батареи выполнены иэ материала с высокой теплопроводностью, при этом эмиттеры соединены с источником тепла через теплопровод-электроизолятор, а термо эмиссионные элементы плотно упакованывнутри теплового экрана, размещенного на внешнем корпусе.3. Преобразователь по пп. 1 и 2, о т л ич в ю щ и й с я тем, что батарея тврмоэмис сионных элементов выполнена в форме набора параллельных пластин, одна поверхность которых выполнена в виде эмиттера одного элемента, а противоположная поверхность выполнена в виде коллек тора соседнего термоэмиссионногоэлемента, причем все пластины соединены общим теплопроводом-дистанционатором.1822505 Фиг.1 Фиа 2Составитель П.ЕрофеевТехред М.Моргентал Корректор О.Кравцо едактор 23 Тираж ПодписноеИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 За Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1