ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩЕЕ ПОКРЫВАЛО
POWER-GENERATING COVER

Предлагаемое изобретение относится к многослойным изделиям и может быть использовано при изготовлении гибких теплоизолирующих покрытий для объектов, излучающих тепловую энергию, с целью ее утилизации для получения электрической энергии.
Известен теплозащитный огнестойкий материал на основе термостойкого волокна, имеющего с наружной стороны слой из наполненного фторкаучука, на который нанесено покрытие, включающее теплоотражающий материал, а с внутренней стороны гидротеплоизоляционное покрытие, обладающее повышенными теплозащитными свойствами, значительной изгибоустойчивостью и малой жесткостью [Патент РФ №2201352, Мкл. В52В 27/04, Мкл. А62В 17/00, 2003].
Основными недостатками известного устройства являются невозможность его эксплуатации при низких температурах и невозможность трансформации излучаемого тепла для получения электрической энергии, что снижает его эффективность.
Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является пакет тепловой изоляции, работающий в условиях криогенных температур, аэродинамического нагрева и высоких рабочих давлений, который содержит изолируемую поверхность со слоем теплоизоляции в виде пенопласта, установленного на амортизационный слой, слоем теплозащиты и закрепленным на последнем антистатическим покрытием, при этом изолируемая поверхность выполнена из полимерного композиционного материала - пенопласта, оснащенного влагозащитным и герметизирующим покрытием из виброударопрочного клея, в свою очередь, покрытый лентой из стеклянных комплексных нитей, тоже покрытой слоем теплозащиты в виде резиноподобного эластичного покрытия [Патент РФ №2459743, Мкл. В64C 1/40, В64G 1/58, В32В 7/02, В64D 37/00, 2012].
Основным недостатком известного пакета тепловой изоляции является невозможность утилизации тепла изолируемого объекта для получения электричества, что снижает ее эффективность.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности, которое заключается в том, что предлагаемое электрогенерирующее покрывало обеспечивает, наряду с уменьшением теплопотерь от объекта в окружающую среду, также получение электрической энергии, которую можно использовать для различных нужд, снизив тем самым энергопотребление изолируемого объекта.
Технический результат достигается электрогенерирующим покрывалом, содержащим гибкий лист, состоящий из гибкого теплоизоляционного материала-диэлектрика, покрытого с обеих сторон пленкой, выполненной из влагозащитного и герметизирующего материала-диэлектрика, причем в массе теплоизоляционного материала-диэлектрика помещены термоэлектрические преобразователи, представляющие собой парные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов M1 и М2, концы которых расплющены, спаяны между собой и согнуты под углом 90°, устроенные таким образом, что парные проволочные отрезки образуют зигзагообразные ряды, согнутые спаянные концы 8 проволочных отрезков располагаются на противоположных поверхностях слоя теплоизоляционного материала-диэлектрика параллельно им и закрыты снаружи вышеупомянутой пленкой, крайние проволочные отрезки крайних зигзагообразных рядов термоэлектрических преобразователей соединены с однополюсными коллекторами электрических зарядов, которые, в свою очередь, соединены с токовыводами.
На фиг. 1-4 представлено предлагаемое электрогенерирующее покрывало (на фиг. 1 - общий вид, на фиг. 2-4 основные узлы).
Предлагаемое электрогенерирующее покрывало содержит гибкий лист 1, состоящий из гибкого теплоизоляционного материала-диэлектрика 2, покрытого с обеих сторон пленкой 3, выполненной из влагозащитного и герметизирующего материала-диэлектрика, причем в массе теплоизоляционного материала-диэлектрика 2 помещены термоэлектрические преобразователи (ТЭП) 4, представляющие собой парные проволочные отрезки 5 и 6, выполненные из разных металлов M1 и М2, концы 7 и 8 которых расплющены, спаяны между собой и согнуты под углом 90° (такая конструкция спаев принята для того, чтобы увеличить их поверхность теплопередачи, уменьшить толщину и, таким образом, интенсифицировать скорость их нагрева или охлаждения), устроенные таким образом, что парные проволочные отрезки 5 и 6 образуют зигзагообразные ряды 9, согнутые спаянные концы 7 и 8 проволочных отрезков 5 и 6 располагаются на противоположных поверхностях слоя теплоизоляционного материала-диэлектрика 2 параллельно им и закрыты снаружи пленкой 3, крайние проволочные отрезки 5 и 6 крайних зигзагообразных рядов 9 ТЭП 4 соединены с однополюсными коллекторами электрических зарядов 10 и 11 (размещение коллекторов 10, 11 на фиг. 1-4 показано условно), которые, в свою очередь, соединены с токовыводами 12 и 13 соответственно.
В основу работы предлагаемого электрогенерирующего покрывала положено следующее. Так как термоэлектрические преобразователи (ТЭП) 4 выполнены в виде зигзагообразных рядов 9, изготовленных из парных проволочных отрезков 5 и 6, выполненных из разных металлов M1 и М2, спаянных на концах 7 и 8 между собой, то при нагреве (охлаждении) одних спаянных концов 7 проволочных отрезков 5 и 6 элементов ТЭП 3 и охлаждении (нагреве) противоположных им спаянных концов 8 ТЭП 4, закрытых пленкой 3 на противоположных спаянных концах 7 и 8, устанавливаются разные температуры, в зоне контакта (спае) металлов M1 и М2 на концах 7 и 8 происходит термическая эмиссия электронов, в результате чего в зигзагообразных рядах 9 появляется термоэлектричество [С.Г. Калашников. Электричество. - М.: «Наука», 1970, с. 502-506].
Электрогенерирующее покрывало работает следующим образом. Объект (на фиг. 1-4 не показан), излучающий тепло, покрывают листом 1 электрогенерирующего покрывала таким образом, чтобы в сторону объекта (например) были обращены спаи концов 7 проволочных отрезков 5 и 6 ТЭП 4, а в сторону холодной окружающей среды противоположные концы 8, результате чего спаи концов 7 нагреваются, а спаи концов 8 охлаждаются (холодной окружающей средой может быть наружный воздух, сбросные газы, вода, космос). Соответственно, температура спаев концов 7 проволочных отрезков 5 и 6 будет больше, чем температура спаев концов 8 этих же пар отрезков. В то же время наличие теплоизолирующего материала-диэлектрика 2 в листе 1 обеспечивает тепловую изоляцию объекта, снижая тем самым его теплопотери. При этом одновременно с процессом теплопередачи, в результате создавшейся разности температур нагретых спаянных концов 7 проволочных отрезков 5 и 6 ТЭП 4 и охлажденных спаянных концов 8, в зигзагообразных рядах 9 появляется термоэлектричество, которое из ТЭП 4 через однополюсные коллекторы электрических зарядов 10 и 11 поступает на токовыводы 12 и 13, соединенные с преобразователем, где создается требуемое напряжение и сила тока (на фиг. 1-4 не показан), который затем подается потребителю.
Величина разности электрического потенциала на коллекторах 10 и 11 и сила электрического тока зависят от характеристик пар металлов M1 и М2, из которых изготовлены проволочные отрезки 5 и 6, числа их пар в зигзагообразных рядах 9 и их числа в ТЭП 4, разности температур на противоположных спаянных концах 7 и 8 ТЭП 4 и числа ТЭП 4 в гибком листе 1. Полученный электрический ток можно использовать для изолируемого объекта или сторонних потребителей.
Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает, наряду с уменьшением теплопотерь от объекта в окружающую среду, также получение электрической энергии, которую можно использовать для различных нужд, снизив тем самым энергопотребление изолируемого объекта, что увеличивает эффективность электрогенерирующего покрывала.