Электрод мгд-генератора

)5 О О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР(71) Институт высоких температур АН СССР (72) Я.П,Гохштейн(56) Патент США Ит 4341965, кл. 310/11, 1982.Авторское свидетельство СССР )ч. 1496596, кл. Н 02 К 44/10, 1987.(54) ЭЛЕКТРОД МГД-ГЕНЕРАТОРА (57) Использование: изобретение относится к энергетике и может быть применено в каналах МГД-генераторов. Сущность изобретения: керамические элементы электрода, 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 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, на- . мотанной 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 срокаслужбы 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 сцилиндрической или спиральной оболочками; на фиг. 5 - узелна фиг, 4; на фиг. 6 -разрез Б-Б на фиг. 5,Электрод МГД-генератора содержитметаллическую шину 1, скрепленный с шиной блок 2 из разделенных зазорами 3 керамических элементов 4, ориентированныхпоперек огневой поверхности 5 блока иКерамический элемент выполнен в форме оболочки 8 с полостью 9, закрытой состороны огневой поверхности и открытой состороны шины. Боковая стенка 10 оболочкивыполнена с переменным по толщине составом керамики и с плотностью, возрастающей от внутреннего слоя 11 к наружномуслою 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 парыпластин соединены сплошным швом 18 попериметру пластин, кроме торцов 19 пла-,стин; торцы закреплены на шине и образуютщель 20, через которую полость сообщаетсяс внешней средой. Обращенные друг к другустороны пластйн соединены" перемычками21,Варианты выполнейия электрода МГДгенератора (фиг, 3, 4) различэются формойоболочки. В одном из них (фиг, 3) оболочка8 имеет вид керамического цилиндра с осевым каналом 22,длйна которого меньшедлиныцилиндра. В другом варианте (фиг, 4)оболочка 8 выполнена в форме полой керамической ленты 23, которая намотана в видерулона 24 нэ ось 25 и снабжена упорами 26,поддерживающими зазор 27 между витками28 рулона, Всечейии 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 2содержит оболочки двух сортов. У одних (8,30) упоры расположены только на вершинахгофр, у других (29) только во впадинах гофр.Оболочки обоих сортов чередуются, Благодаря этому на огневой поверхности 5 местаконтакта 35, 36, чередуются с промежутками 37, допускающими тепловую деформацию оболочек вдоль огневой поверхности.Шина 1 содержит ребра 38, 39, разделенныесквозным пазом 40, который служит для поступления воздуха в зазоры 3 и полости 9.Блок 2 снабжен изоляторам 41 в виде керамйческой плиты, которая отделена ат гофрированных оболочек 8, 29, 30 тепловымзазором 42, смыкающимся при нагревеэлектрода,7Цилиндрические оболочки (фиг. 3) закреплены на ребрах 43 шины 1, разделены зазорами 44, имеют закругления 45 на огневой поверхности блок,У спиральной оболочки (фиг. 4) крайнийвиток имеет сужение 46, сообщающее руло 5 ну 24 форму круговога цилиндра,Внутренний слой 11 оболочки 8 выполнен из керамики (в мольных долях) 0,12 г 02+ 0,91 п 20 з, обладающей электронной проводимостью, в частности, при комнатной тем 10 пературе и выше, Наружный слой выполнениз керамики 0,882 г 02+ 0,12 У 20 з, котораяобладает ионной проводимостью, значительной при температурах выше 1500 К.Возможно изменение состава внутреннего15 слоя 11 вдоль оболочки: от 0,12 г 02+ 0,91 п 20 зу шины до 0,42 г 02+ 0,61 п 20 з на максимальном удалении от нее. Вместо двухслойнойоболочка может быть выполнена многослойной с постепенным изменением состава по20 толщине,Пористость внутреннего слоя 11 вышепористости наружного слоя 12, которая должна быть по возможности минимальной исоответствовать вакуум-плотной керамике,Пористость слоя 11, в том числе открытая,лежит в пределах 10 - 20 О, а пористостьслоя 12 не превосходит 5%.Электрод МГД-генератора допускаетсмешанное охлаждение - водяное, через30 посредство шины 1, и воздушное, за счетпропускания воздуха через паз 40 междуребрами 38, 39 в зазоры 3 между оболочками 8 с выходом в канал через промежутки37, которые при необходимости могут быть35 частично закрыты помещенным в них волокнистым материалом,При работе электрода в более нагретойчасти полости 9, примыкающей к канту 13,присутствуют в газовой фазе окислы п 20 з и40 1 п 20 как продукты возгонки керамики внутреннего слоя.11 Плотный наружный слой 12оболочки препятствует выходу паров из оболочки в месте их образования, Накоплениепаров окислов в этой зоне, повышение их45 концентрации усиливает обратный процессконденсации. Это снижает скорость возгонки как суммы прямого и обратного процессов. Кроме того, та часть паров, котораяпутем диффузии перемещается вдоль поло 50сти 9 к шине 1, оказывается в более холодной зоне оболочки и конденсируется нэ ее стенках, не успев дойти до щели 20, Это исключает потфи оксида индия в окружающую среду, а следовательно увеличивает55срок службы электрода, 1790025Формула изобретения1. Электрод М ГД-генератора, соде ржащий металлическую шину, скрепленный с шиной блок из разделенных зазорами керамических элементов, выполненных на осно ве 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 служ бы 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 15 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 Составитель Е.ЕфимоТехред М.Моргентал Корректор И,Шул едактор Т.Иванов Заказ 352 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10