Электрод мгд-генератора

 

Использование: изобретение относится к энергетике и может быть применено в каналах МГД-генераторов. Сущность изобретения: керамические элементы электрода, скрепленные с металлической шиной выполнены в форме оболочек с полостями, закрытыми со стороны, огневой поверхности. Оболочка может быть образована гофрированными пластинами, выполнена в виде керамического цилиндра с осевым каналом или в форме полой керамической ленты, намотанной на ось. Боковая стенка оболочки выполненас переменным по толщине составом керамики и с плотностью, возрастающей от внутреннего слоя и наружному слою. Плотный наружный слой препятствует выходу образующихся при работе паров окислов индия, что обуславливает процесс их конденсации . 3 з.п. ф-лы, 6 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Я2, 1790025 А1 (я)5 Н 02 К 44/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ЩЯдцяяя

ll:--> >@-TECi%sm

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ F"JBllHOTE 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ЭЛЕКТРОД М ГД-ГЕНЕРАТОРА (57) Использование: изобретение относится к энергетике и может быть применено в каналах МГД-генераторов. Сущность изобретения: керамические элементы электрода, V

О

О

ы

Электрод МГД-генератора содержит металлическую шину 1, скрепленный с шиной блок 2 из разделенных зазорами 3 керамических элементов 4, ориентированных поперек огневой поверхности 5 блока и включающих области 6, 7с разным составом ке рамики.

1 (21) 4809474/25 (22) 03.04.90 (46) 23.01.93. Бюл. N 3 (71) Институт высоких температур АН СССР (72) Я.П,Гохштейн (56) Патент США No 4341965, кл. 310/11, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 1496596, кл. Н 02 К 44/10, 1987.

° Изобретение относится к энергетике и может быть применено в каналах МГД-генераторов, работающих на продуктах сгорания.

Известен электрод МГД-генератора, содержащий металлическую шину и скрепленный с шиной блок из разделенных зазорами керамических элементов, ориентированных поперек огневой поверхности блока и включающих области с разным составом керамики. Указанные области различаются типом проводимости: электронная проводимость керамики вблизи шины, ионная — у огневой поверхности, что необходимо для переноса тока между шиной и потоком плазмы.

Высокая температура и агрессивность движущейся среды, характерные для работы МГД-генератора, способствуют посте-. пенной эрозии керамики, что сокращает срок службы электродов. Как правило, более

2 скрепленные с металлической шиной выполнены в форме оболочек с полостями, закрытыми со стороны, огневой поверхности. . Оболочка может быть образована гофрированными пластинами, выполнена в виде керамического цилиндра с осевым каналом или в форме полой керамической ленты, намотанной на ось. Боковая стенка оболочки выполнена с переменным потолщинесоставом керамики и с плотностью, возрастающей от внутреннего слоя и наружному слою.

Плотный наружный слой препятствует выходу образующихся при работе паров окислов индия, что обуславливает процесс их конденсации. 3 з.п. ф-лы, 6 ил. уязвима керамика с электронной проводимостью из-за более высокой упругости пара, чем у керамики с ионной проводимостью.

Цель изобретения — увеличение срока службы электрода.

На фиг. 1 показан фрагмент общего вида электрода с гофрированными оболочками; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг.

3, 4 — варианты выполнения электрода с цилиндрической или спиральной оболочками; на фиг. 5 — узел I на фиг. 4; на фиг. 6— разрез Б-Б на фиг.-5, 1790025

Керамический элемент выполнен в форме оболочки 8 с полостью 9, закрытой со стороны огневой поверхности и открытой со стороны шины. Боковая стенка 10 оболочки выполнена с переменным по толщине составом керамики и с плотностью, возрастающей от внутреннего слоя 11 к наружному слою 12. Полость отделена от огневой поверхности керамическим кантам 13.

Оболочка образована парой разделенных полостью гофрировайньй пластин 14, 15, Гофры 16 одной из пластин пары вложе- ны в гофры 17 другой пластины, Края пары пластин соединены сплошным швом 18 по периметру пластин, кроме торцов 19 пла-, стин; торцы закреплены на шине и образуют щель 20, через которую полость сообщается с внешней средой. Обращенные друг к другу стороны пластйн соединены" перемычками

21.

Варианты выполнейия электрода МГДгенератора (фиг. 3, 4) разли 1эются формой оболочки. В одном из них (фиг, 3) оболочка

8 имеет вид керамического цилиндра с осевым каналом 22, длйна которого меньше длины цилиндра. В другом варианте (фиг. 4) оболочка 8 выполнена в форме полой керамической ленты 23, которая намотана в виде рулона 24 нэ ось 25 и снабжена упорами 26, поддерживающими зазор 27 между витками

28 рулона, В сечейии радиальной плоскостью рулбн 24 полой ленты аналогичен блоку 2 гофрированных оболочек 8 (фиг, 2).

Гофрированные оболочки 8, 29, 30 снабжены упорами 31, 32, 33, 34, которые поддерживают зазор 3 (фиг. 1 и 2). Блок 2 содержит оболочки двух сортов. У одних (8, 30) упоры расположены только на вершинах гофр, у других (29) только во впадинах гофр.

Оболочки обоих сортов чередуются, Благодаря этому на огневой поверхности 5 места контакта 35, 36, чередуются с промежутками 37, допускающими тепловую деформацию оболочек вдоль огневой поверхности.

Шина 1 содержит ребра 38, 39, разделенные сквозным пазом 40, который служит для поступления воздуха в зазоры 3 и полости 9.

Блок 2 снабжен изоляторам 4I в виде керамйческой плиты, которая отделена ат гофрированных оболочек 8, 29, 30 тепловым зазором 42, смыкающимся при нагреве электрода, 7

Цилиндрические оболочки (фиг. 3) закреплены на ребрах 43 шины 1, разделены

55 сти 9 к шине 1, оказывается в более холодной зоне оболочки и конденсируется нэ ее стенках, не успев дойти до щели 20, Это исключает пот@и оксида индия в окружающую среду, а следовательно увеличивает срок службы электрода. зазорами 44, имеют закру;ления 45 на огневой поверхности блок», .

У спиральной оболочки (фиг. 4) крайний виток имеет сужение 46, сообщающее руло5 ну 24 форму круговога цилиндра, Внутренний слой 11 оболочки 8 выполнен из керамики (в мольных долях) 0,1ZrOz

+ 0,9lnzOz, обладающей электронной проводимостью, в частности, при комнатной температуре и выше, Наружный слой выполнен .. из керамики 0,88ZrOz + 0,12YzOg, которая обладает ионной проводимостью, значительной при температурах выше 1500 К.

Возможно изменение состава внутреннего слоя 11 вдоль оболочки: от 0,1Zr02+ 0,91п20з у шины до 0,4ZrOz+ 0,6lnzOa на максимальном удалении от нее. Вместо двухслойной оболочка может быть выполнена многослойной с постепенным изменением состава по

20 толщине.

Пористость внутреннего слоя 11 выше пористости наружного слоя 12, которая должна быть по возможности минимальной и соответствовать вакуум-плотной керамике.

Пористость слоя 11, в том числе открытая, лежит в пределах 10 — 20%, а пористость слоя 12 не превосходит 5%.

Электрод МГД-генератора допускает смешанное охлаждение — водяное, через посредство шины 1, и воздушное, за счет пропускания воздуха через паз 40 между ребрами 38, 39 в зазоры 3 между оболочками 8 с выходом в канал через промежутки

37, которые при необходимости могут быть

35 частично закрыты помещенным в них волокнистым материалом.

При работе электрода в более нагретой части полости 9, примыкающей к канту 13, присутствуют в газовой фазе окислы InzOa u

40 1л20 как продукты возгонки керамики внутреннего слоя.11..Плотный наружный слой 12 оболочки препятствует выходу паров из оболочки в месте их образования, Накопление паров окислов в этой зоне, повышение их

45 концентрации усиливает обратный процесс конденсации. Это снижает скорость возгонки как суммы прямого и обратного процессов. Кроме того, та часть паров, которая путем диффузии перемещается вдоль поло1790025

Формула изобретения

1. Электрод МГД-генератора, содержащий металлическую шину, скрепленный с шиной блок из разделенных зазорами керамических элементов, выполненных на основе оксидов циркония, иттрия и индия, ориентированных поперек огневой поверхности блока и включающих области с разным составом керамики, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения срока службы электрода, керамический элемент выполнен в форме оболочки с полостью, закрытой со стороны огневой поверхности и открытой со стороны шины, боковая стенка о.болочки выполнена с переменным по толщине составом керамики, с максимальным содержанием оксида индия во внутренних слоях стенки и с убыванием пористости изнутри наружу.

2. Электрод по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что оболочка образована парой разделенных полостью гофрированных пластин, гофры одной из пластин пары вложены в гофры другой, края пары пластин соединены сплошным швом по периметру пластин, кроме торцов пластин, закрепленных на шине и образующих щель, через которую полость сообщается с внешней средой, а обращенные друг к другу стороны пластин пары соединены перемычками.

3. Электрод по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что оболочка выполнена в форме цилиндра с осевым каналом.

4. Электрод по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что оболочка выполнена в форме полой керамической ленты в виде спирали, намотанной на ось и снабженной упорами, выступающими в зазор между витками, 1790025

1790025 йг5

Составитель Е.Ефимов

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор И.Шулла

Редактор Т.Иванова

Заказ 352 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101