DE102010022025A1 - Power supply device for autonomous field device, has thermoelectric generator integrated into blanking flange, and thermoelectric generator arranged between cooling body and thin wall bottom - Google Patents
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- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrichtung für autonome Feldgeräte, denen die zu ihrem Betrieb nötige Energie aus dem Prozessmedium zur Verfügung gestellt wird.The invention relates to a power supply device for autonomous field devices, to which the energy required for their operation from the process medium is made available.
Aus den
Der Einsatz der bekannten Lösungen stößt jedoch in einem industriellen Umfang schnell an ihre Grenzen. Der zur Verfügung stehende Bauraum ist begrenzt, die Funktionssicherheit muss auch in explosionsgefährdeter Umgebung oder in Gegenwart aggressiver Gase gewährleistet sein. Die bislang bekannten Konstruktionen bieten hierfür noch keine Möglichkeit. Vor allem modulare Anklemm-Lösungen, wie sie aus der
Schließlich ist aus der
Dabei hat sich gezeigt, dass die Vielgestaltigkeit der Prozessanschlüsse oft individuelle Anpassungen erfordern, deren Aufwand im Hinblick auf Kosten und Arbeitsintensivität nachteilig ist.It has been shown that the versatility of the process connections often require individual adjustments, the cost of which is disadvantageous in terms of cost and labor intensity.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Stromversorgungseinrichtung für autonome Feldgeräte anzugeben, die mit geringem Aufwand an ein Prozessgefäß adaptierbar ist.The invention is therefore based on the object of specifying a power supply device for autonomous field devices, which can be adapted to a process vessel with little effort.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben.According to the invention this object is achieved by the means of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Die Erfindung geht aus von einem Prozessgefäß, das ein Prozessmedium beinhaltet, mit mindestens einem freien Anschlußflansch, an den kein weiteres Prozessgefäß angeschlossen ist. Derartige Anschlußflansche sind üblicherweise Bestandteil von Prozessgefäßen und dienen zur optionalen Erweiterung der Prozessanlage oder zur Wartung. Diese Anschlußflansche sind durch Blindflansche verschlossen. Derartige Flansche sind Normteile.The invention is based on a process vessel containing a process medium, with at least one free connection flange, to which no further process vessel is connected. Such flanges are usually part of process vessels and serve for the optional extension of the process plant or for maintenance. These connection flanges are closed by blind flanges. Such flanges are standard parts.
Erfindungsgemäß ist die Stromversorgungseinrichtung mit einem thermoelektrischen Generator derart in einen Blindflansch integriert, der im Bereich des thermoelektrischen Generators gefäßseitig einen dünnwandigen Boden und umgebungsseitig ein Halteelement geringer Wärmeleitfähigkeit zur Aufnahme und Befestigung eines Kühlkörpers aufweist. Der thermoelektrische Generator ist zwischen dem Kühlkörper und dem dünnwandigen Boden eingeschlossen.According to the invention, the power supply device with a thermoelectric generator is integrated into a blind flange, which has a thin-walled bottom in the region of the thermoelectric generator and a holding element of low heat conductivity for receiving and fastening a heat sink on the ambient side. The thermoelectric generator is enclosed between the heat sink and the thin-walled bottom.
Durch die geringe Materialstärke des Bodens im Bereich des thermoelektrischen Generators ist eine gute thermische Kopplung des Generators an die Temperatur des Prozessmediums in dem Prozessgefäß gegeben. Infolge des direkten Kotakts mit dem Kühlkörper auf der anderen Seite liegt über dem thermoelektrischen Generator nahezu die gesamte Temperaturdifferenz zwischen dem Prozessmedium und der Umgebungsluft, so dass eine hohe Energieausbeute erreicht wird.Due to the low material thickness of the soil in the region of the thermoelectric generator, a good thermal coupling of the generator is given to the temperature of the process medium in the process vessel. Due to the direct Kotakts with the heat sink on the other side is located above the thermoelectric generator almost the entire temperature difference between the process medium and the ambient air, so that a high energy yield is achieved.
Vorteilhafterweise bleibt das Bauartenspektrum und damit der Aufwand für Lagerhaltung durch die genormte Anschlußgeometrie gering.Advantageously, the design spectrum and thus the cost of storage by the standardized connection geometry remains low.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Halteelement rohrförmig ausgebildet und an der flanschfernen Öffnung mit dem Kühlkörper verbunden. Vorteilhafterweise wird dadurch eine Wärmeübertragung zwischen dem Flansch und dem Kühlkörper weitgehend vermieden.According to a further feature of the invention, the holding element is tubular and connected to the flange remote opening with the heat sink. Advantageously, a heat transfer between the flange and the heat sink is thereby largely avoided.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Boden im Bereich des thermoelektrischen Generators eine in das Prozessgefäß hineinragende becherförmige Ausstülpung auf. Dabei ist der thermoelektrische Generator am Boden der becherförmigen Ausstülpung angeordnet. Vorteilhafterweise wird dadurch auch bei längeren Anschlußflanschen eine gute thermische Kopplung des Wandlers an das Prozessmedium erreicht.According to a further feature of the invention, the bottom in the region of the thermoelectric generator on a projecting into the process vessel cup-shaped protuberance. In this case, the thermoelectric generator is arranged at the bottom of the cup-shaped protuberance. Advantageously, a good thermal coupling of the transducer to the process medium is thereby achieved even with longer flanges.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Boden im Bereich des thermoelektrischen Generators eine Einlage aus einem gut wärmeleitfähigen Material auf. Dadurch wird der thermische Übergang zwischen dem Prozessmedium und dem thermoelektrischen Generator verbessert. According to a further feature of the invention, the floor in the region of the thermoelectric generator on an insert of a good thermal conductivity material. This improves the thermal transition between the process medium and the thermoelectric generator.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Stromversorgungseinrichtung um eine Temperaturmesseinrichtung ergänzt. Dazu ist der Blindflansch gefäßseitig um ein Schutzrohr ergänzt, in das ein für sich bekannter Temperaturmessfühler eingesteckt wird, der aus der Stromversorgungseinrichtung gespeist wird.According to a further feature of the invention, the power supply device is supplemented by a temperature measuring device. For this purpose, the blind flange on the vessel side is supplemented by a protective tube, in which a known temperature sensor is plugged, which is fed from the power supply device.
Die Erfindung wird nachstehen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments. The necessary drawings show:
In der
Der Anschlußflansch
Das Prozessmedium
Dazu weist der Blindflansch
Durch die geringe Materialstärke des Bodens
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Halteelement
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Boden
Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel ist in
Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel ist in
Eine derartige Stromversorgungseinrichtung kann einen oder mehrere autonome Sensoren in der näheren Umgebung mit elektrischer Energie versorgen, die in diesem Fall mittels Versorgungsleitungen angekoppelt werden. Alternativ kann die notwendige Elektronik zum Energie-Management und eventuell nötigen Pufferlösungen komplett integriert werden.Such a power supply device can supply one or more autonomous sensors in the immediate vicinity with electrical energy, which in this case are coupled by means of supply lines. Alternatively, the necessary electronics for energy management and possibly necessary buffer solutions can be completely integrated.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Prozessgefäßprocess vessel
- 1111
- Rohrstutzenpipe socket
- 1212
- Anschlußflanschflange
- 1313
- Verschraubungscrew
- 1414
- Prozessmediumprocess medium
- 2020
- Blindflanschblind flange
- 2121
- Bodenground
- 2222
- Einlageinlay
- 2323
- Halteelementretaining element
- 2424
- thermoelektrischer Generatorthermoelectric generator
- 2525
- Kühlkörperheatsink
- 2626
- Ausstülpungprotuberance
- 3030
- TemperaturmesseinrichtungTemperature measuring device
- 3131
- Schutzrohrthermowell
- 3232
- Messkopfprobe
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- WO 2008/042073 A2 [0003] WO 2008/042073 A2 [0003]
- DE 102007056150 A1 [0004] DE 102007056150 A1 [0004]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- PN6 DIN 2527 DIN50 [0020] PN6 DIN 2527 DIN50 [0020]
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Also Published As
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DE102010022025B4 (en) | 2021-03-04 |
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