Термоэмиссионный генератор

 

Использование: создание энергетических систем на базетермоэмиссионных преобразователей переменного тока высокого напряжения. Сущность изобретениягенератор 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.

СОЮЗ СОВЕ «СКИХ .

СО«.;ИАЛИСТ vl «Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 J 45/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4816549/21 (22) 22.01.90 . (46) 07.07.92. Бюл. hh 25 (71) Центральный научно-исследователь-. ский институт машиностроения (72) А.Б.Кузнецов и В.М.Огарков (53) 621.362(088.8) (56) Патент США «Ф 3432690, кл. 310-4, 1 969.

Патент США Q 3278768, кл. 310-4, 1966. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании энергетических систем на базе термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) тепловой энергии в электрическую, Известен термоэмиссионный генератор, содержащий источник тепловой энергии. и единичный двухэлектродный термоэмиссионный преобразователь, выполненный в виде двух электродов: эмиттера и коллектора, разделен н ых узким (0,2-0,4 мм) зазором, заполненного парами рабочего вещества, как правло цезия.

При нагреве источником тепловой энергии эмиттера ТЭП на выходе генератора создается разность потенциалов на уровне

0,4-1,0 В; что может быть использовано для электропитания внешних потребителей.

Для получения достаточно высоких выходных напряжений термоэмиссионного генератора двухэлектродные ТЭП объединяют в блоки путем их последовательного соединения, Недостатками известных термоэмиссионных генераторов являются пониженные надежность и ресурс, обусловленные необ„, SU 1746427A 1 (54) ТЕРМОЭМИССИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР (57) Использование; создание энергетических систем на базе термоэмиссионных и реобразователей 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.

Ф ходимостью использования высокотемпе-, 3 ратурного источника тепловой энергии, вследствие того, что температура эмиттера двухэлектродного ТЭП должна находиться на уровне 1700 — 2300 К.

Наиболее близким к предлагаемому яв- Я ляется термоэмиссионный генератор; содержащий источник тепловой энергии, и последовательно соединенные секции из .. последовательно соединенных термоэмис- 4 сионных трехэлектродных преобразовате- Ф лей и источник электрической энергии, QE положительный и отрицательный полюса ф, которого подключены соответственно к аноду и к сетке первого термоэмиссионного трехэлектродного преобразователя.

Использование s этом генераторе трехэлектродных ТЭП позволяет снизить рабочую температуру эмиттера до 1400 К, т,е. повысить ресурс и надежность устройства, однако необходимость использования дополнительных затрат энергии от дополнительных источников электрической энергии (на разряды сетка — анод) при собственном относительно невысоком выходном нэпря1746427 жении усложняет генератор и снижает его образователя каждой секции 1 подключен к энергомассовые параметры. сеткам (выводам С) термоэмиссионных преЦелью изобретения является создание образователей следующей секции. Позитермоэмиссионного генератора, отличаю- цией 8 на чертеже обозначена нагрузка, щегося простотой и повышенными энерго- 5 которая подключена к генератору. массовыми параметрами, Термоэмиссионный генератор работает

Поставленная цель достигается тем, что следующим образом. в термоэмиссионном генераторе, содержа- Секции 1 размещаются в непосредстщем источник тепловой энергии, последова- венной близости или в контакте с источнитедьно соединенные секции из 10 ком 2 тепловой энергии, обеспечивающем последовательно соединенных термоэмис- разогрев катодов 5 термоэмиссионных сионных трехэлектродных преобразовате- трехэлектродных преобразователей до темлей и источник электрической энергии, пературынауровне1300-1500К,послечего положительный и отрицательный полюса от источника 3 электрической энергии на которого подключены соответственно к ано- 15 анод 4 и сетку 6 первого термоэмиссион ного ду и сетке первого термоэмиссионного трех- преобразователя первой секции генератора электродного преобразователя, сетки подают разность потенциалов (отрицательтермоэмиссионных трехэлектродных пре- ным полюсом(— ) ксетке), равную, примерно, образователей каждой секции электрически 6 В (для цезиевой рабочей среды в ТЭП), что соединены, а анод первого термоэмиссион- 20 приводит к возникновению между сеткой 6 ного трехэлектроного преобразователя и анодом 4 электрического разряда и к каждой секции подключен к сеткам термо- получению между электродами 4 и 5 разноэмиссионных трехэлектродных преобразо- сти потенциалов на уровне 0,4 — 0,5 В (отривателей следующей секции. Для повышения цательным полюсом (-) к аноду 4). Теперь во. общей энергетической мощности генерато- 25 внешней цепи между сеткой второго термора последовательно соединенные секции из эмиссионного преобразования первой секпоследовательно соединенных термоэмис- ции 1 (2тэп) генератора и его анодом сионных трехэлектродных преобразовате- возникает разность потенциалов (отрицалей могут быть соединены параллельно друг тельным полюсом (— ) к сетке), увеличенная с другом. 30 по сравнению с предыдущим ТЭП на 0,4 — 0,5

На фиг.1 изображена принципиальная В. Процесс повторяется в каждом из элеконструктивная и электрическая схема тер- ментов (2тэп, Зтэп,...). В результате в конце моэмиссионного генератора. включюащего каждой секции 1 увеличение напряжения на в себя последовательно соединенные сек- сетке составит величину, необходимую для ции из последовательно соединенных тер- 35 электропитания разряда между сеткой и моэмиссионных трехэлектродных анодом, т,е. приближенно 6 В (для цезия). преобразователей; на фиг.2 — схема одной Это напряжение служит источником из секций; на фиг,3 — схема генератора, электропитания между сетками и анодом включающая в себя несколько параллельно второй секции генератора и т.д. вплоть до соединенных блоков из последовательно .40 последней секции 1. После этото между насоединенных секций. чалом и концом цепочки последовательно

Термоэмиссионный генератор содер- соединенных термоэмиссионных преображит последовательно соединенные секции зователей устанавливается напряжение 6 В 1 из последовательно соединенных термо- (для цезия), умноженное на количество сек-. эмиссионных преобразователея (1тэп, 45 ций 1, число которых выбирают из условия

2тэп,...,йтэп) и источники тепловой 2 и элек- получения необходимого выходного напрятрической 3 энергии. Каждый изтермоэмис- жения. Это напряжение поступает на насионных т р е х э л е кт р о д н ы х грузку .8. Повышение выходной мощности преобразователей включает в себя анод(А) генератора обеспечивается за счет парал4, катод(К)5 и сетку(С)6. Сетки бтермоэмис- 50 лельного соединения цепочек из секций 1 сионных трехэлектродных преобразовате- (фиг.3). лей каждой секции 1 электрически Таким образом, использование предласоединены проводником 7 накоротко. Поло- гаемого технического решения позволяет жительный полюс (+) источника 3 электриче- создать термоэмиссионный генератор на ской энергии подключен к аноду (А) 4 55 базе перспективных трехэлектродных ТЭП первого термоэмиссионного трехэлектрод- и при этом снизить до минимума количество ного преобразователя, а отрицательный по- вспомогательных элементов (в частности, люс (-) источника 3 — к выводу (С) от сеток 6 остается необходимым только один внешпервой секции 1, При этом анод(А) 4 первого ний источник электропитания дополнительтермоэмиссионного трехэлектродного. пре- ных разрядов), вследствие чего упростить

1746427 иц

Фиг. I

4иг.2 генератор и улучшить его энергомассовые параметры.

Формула изобретения.

Термоэмиссионный генератор, содержащий источник тепловой энергии, после- 5 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 юшийся 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 фиг. 3

Составитель А.Кузнецов

Редактор Л.Алексеенко Техред М,Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 2398 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