[發明專利]用于無線設備的集成熱電發生器

無效

• 申請號: 201210147481.X
• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN102857147A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 大衛·馬修·斯特雷;凱利·邁克爾·奧什
• 申請（專利權）人: 羅斯蒙德公司
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明大體上涉及無線設備，更具體地，涉及為無線現場設備網絡中的無線設備供電。

背景技術

無線設備在工業領域應用中日趨流行。作為無線現場設備網絡的部件，無線設備擴展了控制或過程監控系統的到達范圍，使其超出有線設備的到達范圍，擴展到有線布線可能難以提供或需要昂貴代價才能提供的位置。無線現場設備網絡包括具有中央控制器或網關的無線設備云或節點。無線網絡中的節點能夠發送和接收信息。

無線現場設備網絡用于控制和監控不同的過程和環境。例如，無線現場設備網絡可以用于油田。油田包括眾多以井場為中心的離散位置，所述井場散布在大的區域中。對于整個現場管理，這些孤立位置區域之間的通信是必需的。井場處的無線現場設備網絡監控和控制從流率、井壓和流體溫度到閥狀態和位置以及可能泄漏等一切事物。所得到的數據通過網絡中繼給控制器，所述控制器分析數據并且致動控制機構，以便管理生產或預防事故。

無線現場設備網絡是由按無線拓撲組織的多個無線設備(即，節點)構成的通信網絡。無線拓撲的示例包括網格網絡(如)以及星型網絡(如)。在無線現場設備網絡中，無線設備是下述設備之一：無線收發機、無線數據路由器以及無線現場設備。無線收發機包括集成到單個設備中的收發機和天線。無線數據路由器包括集成到單個設備中的收發機和數據路由器。現場設備是執行控制或過程監控系統或工廠監控系統中的功能的現場安裝的設備，包括在工廠、過程或過程設備的測量、控制和監控中使用的所有設備，包括工廠環境、健康和安全設備?，F場設備通常包括至少一個變換器，如傳感器或致動器，并且可以執行控制或告警功能。無線收發機是用于發射和接收基于RF的通信數據的設備。數據路由器是路由無線收發機接收的數據分組的設備，(如果設備的地址與分組中的最終目的地地址匹配)從分組中取出通信凈荷供附屬的現場設備使用，或者將通信凈荷重定向回無線收發機，以中繼回到邏輯路徑中的下一目的地的網絡。例如，在無線網格網絡中，因為每個無線設備必需能夠路由針對其自身的消息以及針對網絡中的其他設備的消息，每個無線設備包括數據路由器。相反，在簡單星型網絡中，無線設備不需要包括數據路由器。

針對基于變換器的應用設計的無線網絡系統(如無線現場設備網絡)，必需使用較低功率的RF無線電設備。網絡中的許多設備必須本地供電，因為電力設施(如120V?AC設施或供電數據總線)不位于附近，或者在不引入大的安裝代價的情況下，不允許進入必須安裝儀器或變換器的危險位置?！氨镜毓╇姟币馕吨杀镜仉娫垂╇?，如便攜式電化學電源(如長壽命電池或燃料電池)，或者低功率清潔能源電源(如振動、太陽能或熱電)。本地電源的公共特性是它們有限的電源容量，無論是在長壽命電池的情況下存儲的電源容量或者是在太陽能電池板的情況下產生的電源容量都是有限的。需要持續超過5年、優選地持續與產品的壽命一樣長的時間的電池。

發明內容

本發明的實施例包括第一過程部件、部分由第一過程部件內的第一腔形成的第一熱管、以及熱電發生器組件。熱電發生器組件在一側熱耦合到散熱物，在另一側耦合到第一熱管。第一過程部件與第一過程流體直接接觸，以及第一腔靠近第一過程流體。熱電發生器組件產生電功率。

本發明的另一實施例是用于生成在無線現場設備網絡中使用的電功率的方法。過程部件接觸過程流體。在過程流體與過程部件內的密封腔的表面之間傳導熱。通過氣化和冷凝工作流體，在密封腔的表面與熱電發生器組件之間傳遞熱。通過對流和傳導中的至少之一在熱電發生器組件與散熱物之間傳遞熱。從通過熱電發生器組件的熱傳導生成電功率。

附圖說明

圖1A-1B示出了安裝在過程法蘭上的包含本發明的無線現場設備。

圖2A-2F示出了并入用于為無線溫度測量現場設備供電的熱電偶套管的本發明的實施例。

圖3A-3C示出了并入用于為無線溫度測量現場設備供電的熱電偶套管的本發明的另一實施例。

圖4A-4C示出了并入用于為無線流測量現場設備供電的均速流量計管的本發明的另一實施例。

圖5A-5F示出了并入用于為無線流測量現場設備供電的孔板法蘭的本發明的實施例。

圖6A-6E示出了并入用于為無線數據路由器供電的疏水器的本發明的實施例。

圖7A-7E示出了并入用于為無線流測量現場設備供電的文氏管的本發明的實施例。

圖8A-8F示出了并入用于為無線數據路由器供電的泵殼的本發明的實施例。