Электродная стенка магнитогидродинамического генератора Советский патент 1991 года по МПК H02K44/10 

Фие.1

Изобретение относится к технике прямого преобразования тепловой энергии в электрическую МГД-методом и может быть использовано в конструкции каналов промышленных МГД-генераторов.

Цель изобретения - повышение ресурса.

На фиг. 1 изображена электродная стенка, продольное сечение; на фиг. 2 - электродная стенка, в которой жаростойким материалом покрыта также поверхность ..эл8ктродного изолятора.

Электродная стенка содержит комбинированные электроды, между которыми уста- псолепы межэлектродные изоляторы. Комбинированные электроды расположены па основании 1 и состоят из водоохлаждае- мого металлического корпуса 2, высокотеп- j о прободных металлических ре.бер 3, ю .рмтых высокотемпературной изоляцией ;, соединенных или выполненных заодно с горпусом 2 и образующих каркас комбинированных электродов. В полости каркаса на oCfior-aimn G, установленном на корпусе 2, рзсопложены металлические армирующие элементы 6. Каркас с армирующими элементами заполнен путем плазменного напыления xapoci ойким наполнителем 7 на основе cic CMbi ZrOa - , который закрывает поверхность изоляции 4 ребра 3, образуя - рабочую поверхность 8. Электроды содер- /жат также керамические токовыводы 9, выполненные на основе системы ZrO 1п20з i; припаянные к металлическому каркасу посредством токоотвода 10. Межэлектродная изоляция выполнена в виде пластин из теплоходного изоляционного материала 11 и указанного электроизоляционного покрытия. Кроме того, возможно напыление на поверхность изолятора слоя наполнителя 7. Толщина слоя напыления над изолятором должна быть в пределах 0,3 - 1,5 мм в соответствии с технологией напыления и условием предотвращения теплового пробоя слоя. Между основанием 5 и корпусом 2 помещен слой электроизоляции 12.

Электродная стенка работает следующим образом,

При движении потока плазмы вдоль электродных стенок канала МГД-ген ера тора в поперечном к потоку магнитном поле в потоке плазмы индуцируется ЭДС. под действием которой возникает фарадеев- ский ток в цепи плазма - электроды.

В процессе многочасового разогрева наполнителя 7 окись индия, входящая в состав токовывода 9, частично диффундирует в направлении к рабочей поверхности 8 в наполнитель 7, выполненный из стабилизированной двуокиси циркония, что приводит

к связыванию анионных вакансий в решетке окисной керамики и появлению электродной проводимости в объеме керамики. При подключении электродов к нагрузке попе5 речный фарадеевский ток проходит через плазму, рабочую поверхность и наполнитель-, стягивается к токовыводам 9 и идет далее через токоотводы 10. Ребра 3 обеспечивают отвод тепла от выступающих над

10 ними межэлектродных изоляторов 11 и поддерживают на их поверхности заданную температуру.

Выполнение кромочных поверхностей ребер и внешней поверхности каркаса каж15 дого электрода с защитным электроизоляционным покрытием позволяет существенно уменьшить электрохимическое разрушение ребер под действием нагрузочного тока и холловскмх токов утечки.

20 а следовательно, повысить ресурс электродной стенки и ее электропрочность „

Выполнение каждого токовывода на основе оксида индия и оксида циркония позволяет подавить анионную проводимость

25 керамики во всем объеме сплошной огневой поверхности электродной стенки за счет диффузии оксида индия и ее электрохимическое разрушение, предотвратить межэлектродный пробой изоляторов и снизить

30 внутриэлектродные потери энергии за счет увеличения электропроводности керамики на огневой поверхности стенки.

Использование армирующих элементов, закрепленных на электроизолирован35 ном от корпуса основания, позволяет существенно улучшить свойства электродов и увеличить ресурс их работы, так как при этом также исключается электрохимическое разрушение армирующих элементов.

40

Крепление керамических токовыводов на основе состава Zr02 - 1п20з к каркасу через токоотводы 10 из ковара или другого сходного металлического сплава, осуществ45 ляемое с помощью пайки в инертной среде, обеспечивает успешную работу паяного соединения при пропускании через„него тока (плотностью 2-3 А/см ) и тепловых потоков (порядка 1 МВт/м2). Это обусловлено

50 тем, что применение промежуточного слоя ковара толщиной 0,5-0,8 мм с КТР, близким к КТР керамики, позволяет избежать разрушающих термонапряжений в паяном соединении при его одностороннем нагреве и,

55 кроме того, выделяющийся из объема токовывода металлический индий и пайка в инертной среде способствуют образованию металлических амальгам и предотвращают образование оксидных пленок на границе с керамикой и запорных слоев, обеспечивая

надежный электрический контакт в паяном соединении.

Формула изобретения 1. Электродная стенка магнитогидроди- намического генератора, содержащая комбинированные электроды и межэлектродные изоляторы, причем комбинированные электроды включают водоохлаждаемый метапли- ческий корпус и жестко связанные с ним высокотеплопроводные металлические ребра, образующие каркас комбинированных электродов, армирующие металлические элементы, прикрепленные к корпусу, и жаростойкий наполнитель на основе диоксида циркония, находящийся между ребрами, то- ковызоды, имеющие электрический контакт с жаростойким наполнителем, отличающаяся тем, что, с целью повышения ресурса, металлические ребра каркаса покрыты слоем высокотемпературной электроизоляции, а также жаростойким наполнителем со стороны рабочей поверхности, армирующие элементы электрически изоли- рованы от корпуса электрода, а токовыводы выполнены из керамики на основе системы диоксид циркония - полуторный оксид индия и соединены с металлическим каркасом.

0 2, Электродная стенка по п. 1, о т л и ч а- ю щ а я с я тем, что в качестве жаростойкого наполнителя используется плазменное напыление диоксида циркония, стабилизированного полуторным оксидом иттрия.

3. Электродная стенка по п. 1, о т л и ч а- ю щ а я с я тем, что поверхность межэлектродного изолятора также покрыта жаростойким наполнителем, причем его слой имеет толщину 0,3 - 1,5 мм.

изобретение относится к конструкции электродной стенки МГД-генератора, работающего на продуктах сгорания органического топлива. Целью изобретения является повышение ресурса. Стенка состоит из комНаправление ло/тюна /глазмы бинированных электродов, между которыми установлены межэлектродные изоляторы. Комбинированные электроды состоят из во- доохлаждаемого металлического корпуса 2, высокотеплопроводимых металлических ребер 3, покрытых высокотемпературной изо- ляцией 4. образующих каркас комбинированных электродов и соединенных или выполненных заодно с корпусом 2. В полости каркаса на электроизоляционном основании 5. установленном на корпусе 2 и электроизоляционном от него, расположены металлические армирующие элементы 6. каркас с армирующими элементами заполнен путем плазменного напыления жаростойким наполнителем 7 на основе системы ZrOa - УаОз - керамические токовыводы 9 соединены припоем из металлического индия с токоотводом 10. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. ло/тюна /глазмы (Л с

№о.,$цие потока

/за-

Фиг. г

8