Термоэмиссионный генератор

СОЮЗ СОВЕ ВСКИХ .СО(;ИАЛИСТ и 3 Е СКИХРЕСПУБЛИК 9) (1) 7(505 Н 01 ) 45/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫПРИ ГКНТ СССР ТИЯМПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(71) Центральный научский институт машиност(56) Патент США В 34326кл. 310-4, 1969.Патент США Ь 32787кл. 310-4, 1966. но-исследовательроенияОгарков 90,е трех- рабоК, т,е. Йствд,ия до полнинергии енном нэпряВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при созданииэнергетических систем на базе термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) тепловойэнергии в электрическую,Известен термоэмиссионный генератор, содержащий источник тепловой энергии и единичный двухэлектродныйтермоэмиссионный преобразователь, выполненный в виде двух электродов: эмиттера и коллектора, разделенных узким (0,2-0,4мм) зазором, заполненного парами рабочего вещества, как правло цезия.При нагреве источником тепловой энергии эмиттера ТЭП на выходе генератора создается разность потенциалов на уровне0,4-1,0 В; что может быть использовано дляэлектропитания внешних потребителей,Для получения достаточно высоких выходных напряжений термоэмиссионного генератора двухэлектродные ТЭПобъединяют в блоки путем их последовательного соединения,Недостатками известных термоэмиссионных генераторов являются пониженные .надежность и ресурс, обусловленные необ(54) ТЕРМОЭМИССИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР (57) Использование; создание энергетиче ских систем на базетермоэмиссионных преобразователей переменного тока высокого напряжения, Сущность изобретения; генератор содержит последовательно соединенные секции из последовательно соединенных трехэлектродных термоэмиссионных преобразователей(ТЭП), в котором сетки ТЭП каждой секции электрически соединены, а анод первого ТЭП каждой секции подключен к сеткам ТЭП следующей секции. 3 ил,ходимостью использования высокотемпе- ратурного источника тепловой энергии, вследствие того, что температура эмиттера двухэлектродного ТЭП должна находиться на уровне 1700 - 2300 К,Наиболее близким к предлагаемому является термоэмиссионный генератор, содержащий источник тепловой энергии, последовательно соединенные секции из последовательно соединенных термоэмиссионных трехэлектродных преобразователей и источник электрической энергии, положительный и отрицательный полюса которого подключены соответственно к аноду и к сетке первого термоэмиссионного трехэлектродного преобразователя. Использование в этом генератор электродных ТЭП позволяет снизить чую температуру эмиттера до 1400 повысить ресурс и надежность устро однако необходимость использован полнительных затрат энергии. от до тельных источников электрической э (на разряды сетка - анод) при собств относительно невысоком выходномжении усложняет генератор и снижает его знергомассовые параметры.Целью изобретения является создание термоэмиссионного генератора, отличающегося простотой и повышенными энерго- массовыми параметрами,Поставленная цель достигается тем, что в термоэмиссионном генераторе, содержащем источник тепловой энергии, последовательно соединенные секции из последовательно соединенных термоэмиссионных трехэлектродных преобразователей и источник электрической энергии, положительный и отрицательный полюса которого подключены соответственно к аноду и сетке первого термоэмиссионного трех- электродного преобразователя, сетки термоэмиссионных трехэлектродных преобразователей каждой секции электрически соединены, а анод первого термоэмиссионного трехэлектроного преобразователя каждой секции подключен к сеткам термоэмиссионных трехэлектродных преобразователей следующей секции. Для повышения общей энергетической мощности генератора последовательно соединенные секции из последовательно соединенных термоэмиссионных трехэлектродных преобразователей могут быть соединены параллельно друг с другом.На фиг.1 изображена принципиальная конструктивная и электрическая схема термоэмиссионного генератора, включюащего в себя последовательно соединенные секции из последовательно соединенных термоэмиссионных трехэлектродных преобразователей; на фиг.2 - схема одной из секций; на фиг,3 - схема генератора, включающая в себя несколько параллельно соединенных блоков из последовательно соединенных секций.Термоэмиссионный генератор содержит последовательно соединенные секции 1 из последовательно соединенных термоэмиссионных преобразователея (1 тэп, 2 тэлйтэп) и источники тепловой 2 и электрической 3 энергии, Каждый из термоэмиссионных трехэлектродных преобразователей включает в себя анод (А) 4, катод (К) 5 и сетку (С) 6. Сетки 6 термоэмиссионных трехзлектродных преобразователей каждой секции 1 электрически соединены проводником 7 накоротко. Положительный полюс (+) источника 3 электрической энергии подключен к аноду (А) 4 первого термозмиссионного трехэлектродного преобразователя, а отрицательный полюс (-) источника 3 - к выводу (С) от сеток 6 первой секции 1. При атом анод(А) 4 первого термоэмиссионного трехэлектродного. преобразователя каждой секции 1 подключен к сеткам (выводам С) термоэмиссионных преобразователей следующей секции. Позицией 8 на чертеже обозначена нагрузка, 5 которая подключена к генератору.Термоэмиссионный генератор работаетследующим образом.Секции 1 размещаются в непосредственной близости или в контакте с источни ком 2 тепловой энергии, обеспечивающемразогрев катодов 5 термоэмиссионных трехэлектродных преобразователей до температуры на уровне 1300-1500 К, после чего от источника 3 электрической энергии на 15 анод 4 и сетку 6 первого термоэмиссионногопреобразователя первой секции генератора подают разность потенциалов (отрицательным полюсом(-) к сетке), равную, примерно, 6 В (для цезиевой рабочей среды в ТЭП), что 20 приводит к возникновению между сеткой 6и анодом 4 электрического разряда и к получению между электродами 4 и 5 разности потенциалов на уровне 0,4 - 0,5 В (отрицательным полюсом (-) к аноду 4). Теперь во 25 внешней цепи между сеткой второго термоэмиссионного преобразования первой секции 1 (2 тэп) генератора и его анодом возникает разность потенциалов (отрицательным полюсом ( - ) к сетке), увеличенная 30 по сравнению с предыдущим ТЭП на 0,4 - 0,5В. Процесс повторяется в каждом из элементов (2 тэп, Зтэп). В результате в конце каждой секции 1 увеличение напряжения на сетке составит величину, необходимую для 35 электропитания разряда между сеткой ианодом, т,е. приближенно 6 В (для цезия).Это напряжение служит источникомэлектропитания между сетками и анодом второй секции генератора и т.д, вплоть до . .40 последней секции 1. После этото между началом и концом цепочки последовательно соединенных термоэмиссионных преобразователей устанавливается напряжение 6 В (для цезия), умноженное на количество сек-, 45 ций 1, число которых выбирают иэ условияполучения необходимого выходного напряжения. Это напряжение поступает на нагрузку.8. Повышение выходной мощности генератора обеспечивается за счет парал лельного соединения цепочек из секций 1(фиг,З).Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет создать термоэмиссионный генератор на 55 базе перспективных трехэлектродных ТЭПи при этом снизить до минимума количество вспомогательных элементов (в частности, остается необходимым только один внешний источник электропитания дополнительных разрядов), вследствие чего упростить1746427 фиг.1 Фиг.2 генератор и улучшить его энергомассовые параметры.Формула изобретения.Термоэмиссионный генератор, содержащий источник тепловой энергии, после довательно соединенные секции из последовательно соединенных термоэмиссионных трехэлектродных преобразователей и источник электрической энергии, положительный и отрицательный полюса 10 которого подключены соответственно к аноду и сетке первого термоэмиссионного трехэлектродного преобразователя о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения устройства и улучшения его энергомассовых параметров, сетки термоэмиссионных трехэлектродных преобразователей каждой секции электрически соединены, а анод первого термоэмиссион ного трехэлектродного преобразователя каждой секции подключен к сеткам термоэмиссионных трехэлектродных преобразователей следующей секции.1746427 Составитель А.КузнецовТехред М,Моргентал Корректор Н.Корол Алексеен ак одственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина аказ 2398 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5