DE1193588B

DE1193588B - Magnetohydrodynamic generator

Info

Publication number: DE1193588B
Application number: DES89568A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Hofmann; Hans Keil; Dr Hermann Wittel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1964-02-19
Filing date: 1964-02-19
Publication date: 1965-05-26
Also published as: GB1086755A; FR1421073A

Description

Magnetohydrodynamischer Generator Magnetohydrodynamische Generatoren (MHD-Generatoren) arbeiten gewöhnlich mit einem strömenden, teilweise ionisierten Gas hoher Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit. Wird quer zum Arbeitsgas ein Magnetfeld angelegt, so kann von Elektroden, die senkrecht zum Magnetfeld und zur Strömungsrichtung angeordnet sind, elektrische Leistung entnommen werden. Das Arbeitsgas enthält gewöhnlich leicht ionisierbare Substanzen (Saatmaterial), wie Alkalimetalldampf, und weist Plasmaeigenschaften auf.Magnetohydrodynamic generator Magnetohydrodynamic generators (MHD generators) usually work with a flowing, partially ionized Gas of high temperature and flow velocity. Will cross the working gas Magnetic field applied so can by electrodes that are perpendicular to the magnetic field and to the Direction of flow are arranged, electrical power can be drawn. The working gas usually contains easily ionizable substances (seed material), such as alkali metal vapor, and has plasma properties.

Das Plasma kann bekannterweise aus Ausgangsstoffen, wie öl oder Kohlenstaub, durch Verbrennen mit Luft oder Sauerstoff fortlaufend erzeugt werden und nach Durchströmen des Generatorteils, in dem die Elektroden in einem Generatorkanal angeordnet sein können, entweichen. Bei einer anderen bekannten Generatorart wird das Plasma in einem geschlossenen Kreislauf geführt und in einem Wärmetauscher regeneriert, wobei die Wärme z. B. von einem Atomreaktor geliefert werden kann.As is known, the plasma can be generated continuously from starting materials such as oil or coal dust by burning with air or oxygen and can escape after flowing through the generator part in which the electrodes can be arranged in a generator channel. In another known type of generator, the plasma is conducted in a closed circuit and regenerated in a heat exchanger. B. can be supplied by a nuclear reactor.

Die einem MHD-Generator entnehmbare Leistung ist eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit des Plasmas, seiner mit der Temperatur wachsenden Leitfähigkeit und der Stärke des Magnetfeldes. Daraus folgen wegen hoher Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit des Plasmas und seiner zum Teil oxydierenden Atmosphäre Schwierigkeiten, geeignete Elektroden zu finden. Graphit ist bei der hohen Plasmatemperatur, die 3000° C betragen kann, nicht beständig und brennt rasch ab.The power that can be drawn from an MHD generator is a function of Flow velocity of the plasma, its conductivity increasing with temperature and the strength of the magnetic field. This follows because of the high temperature and flow velocity of the plasma and its partly oxidizing atmosphere Find electrodes. Graphite is at the high plasma temperature, which is 3000 ° C can, not consistently and burns off quickly.

Es ist bekannt, als Elektrodenmaterial Kupfer zu verwenden und dieses durch Wasser forciert zu kühlen. Es werden örtlich Oberflächentemperaturen von 400° C erreicht, wobei die Temperatur von Plasma und Elektrodenoberfiäche vom Eingang bis zum Ende des Generatorkanals abnimmt. Dem Plasma wird durch forcierte Kühlung in starkem Maße Energie entzogen, und die Leitfähigkeit des Plasmas kann deshalb so rasch absinken, daß nur über einen kurzen Strömungsweg Leistung erzeugt werden kann.It is known to use copper as an electrode material and this forced to cool by water. There are local surface temperatures of 400 ° C reached, with the temperature of plasma and electrode surface from the entrance decreases until the end of the generator channel. The plasma is through forced cooling energy is withdrawn to a large extent, and the conductivity of the plasma can therefore sink so rapidly that power can only be generated over a short flow path can.

Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß selbst bei genügender Leitfähigkeit des Plasmas die Spannung bei am Kanalende angeordneten Testelektroden bei Leistungsentnahme stärker abfällt als bei am Kanaleingang angeordneten Elektroden.In addition, it has been shown that even with sufficient conductivity of the plasma, the voltage with test electrodes arranged at the end of the channel when power is drawn drops more sharply than with electrodes arranged at the canal entrance.

Zur Erklärung wird angenommen, daß sich aus der Atmosphäre des Plasmas eine emissionsfähige Schicht auf den Elektrodenoberflächen niederschlägt. Diese elektronenemittierende Schicht ist auf solchen Elektroden wünschenswert, deren Eigenemission ungenügend ist. Gute Emission ist erforderlich, weil bei vernachlässigbarer Beweglichkeit der schweren positiven Ionen des Plasmas gegenüber den leichten Elektronen vor einer Elektrode eine Elektronenverarmung eintritt, die durch Elektrodenemission ausgeglichen werden muß, um einen Stromfluß zwischen den Elektroden aufrechtzuerhalten. Andererseits hat die niedergeschlagene Schicht aber einen hohen spezifischen Stromdurchgangswiderstand, was einen hohen übergangswiderstand zwischen Elektrode und Plasma ergibt. Da die Schichtdicke des Elektrodenniederschlags mit sinkender Oberflächentemperatur der Elektroden wächst, steigt somit auch der übergangswiderstand gegen das Kanalende zu an. Dadurch bricht bei Leistungsentnahme am Kanalende ein großer Teil der Spannung an diesem übergangswiderstand zusammen.For explanation it is assumed that from the atmosphere of the plasma an emissive layer deposits on the electrode surfaces. These electron-emitting layer is desirable on such electrodes, their self-emission is insufficient. Good emission is required because mobility is negligible of the heavy positive ions of the plasma versus the light electrons in front of a Electron depletion occurs, which is offset by electrode emission must be in order to maintain a flow of current between the electrodes. on the other hand However, the deposited layer has a high specific electrical resistance, which results in a high contact resistance between electrode and plasma. Since the Layer thickness of the electrode deposit with decreasing surface temperature of the As electrodes grow, so does the contact resistance to the end of the channel to at. As a result, a large part of the voltage breaks when power is drawn at the end of the duct at this contact resistance together.

Der Übergangswiderstand vom Plasma zu den Elektroden ist dann am kleinsten, wenn auf den Elektroden eine dünne emissionsfähige Schicht niedergeschlagen ist. Es ist deshalb schon an anderer Stelle vorgeschlagen worden, wassergekühlte Edelstahlelektroden zu verwenden und die Elektrodenkühlung auf einen Wert einzustellen, bei dem sich an der Elektrodenoberfläche durch Verdampfen und neuen Niederschlag gerade eine dünne Schicht aufrechterhalten kann. Es bereitet aber Schwierigkeiten, die Schichtdicke nicht nur zeitlich, sondern auch örtlich längs des Strömungsweges konstant zu halten, da das Plasma am Kanaleingang im allgemeinen heißer ist als am Kanalausgang.The contact resistance from the plasma to the electrodes is then lowest, when a thin emissive layer is deposited on the electrodes. It has therefore already been suggested elsewhere, water-cooled stainless steel electrodes to use and to set the electrode cooling to a value at which just one on the electrode surface due to evaporation and new precipitation can maintain a thin layer. But there are difficulties with the layer thickness to keep constant not only in terms of time but also in terms of location along the flow path, since the plasma at the channel entrance is generally hotter than at the channel exit.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, den übergangswiderstand zwischen Plasma und Elektroden in MHD-Generatoren, bei denen mittels Kühlkanäle gekühlte Elektroden im Innern des Kanals mit einem strömenden Plasma in Verbindung stehen, längs der Strömung über die Elektroden konstant zu halten. Die erfinderische Maßnahme dazu besteht darin, daß der Abstand zwischen Kühlkanal und der im Kanalinnern liegenden Elektrodenoberfläche im Sinne der Erzielung einer konstanten Oberflächentemperatur der Elektroden in Strömungsrichtung des Plasmas zunimmt.The object of the invention is therefore the contact resistance between Plasma and electrodes in MHD generators, where cooling channels are used for cooling Electrodes inside the channel are in contact with a flowing plasma, to be kept constant along the flow across the electrodes. The inventive one Measure for this is that the distance between the cooling channel and the inside of the channel lying electrode surface in the sense of achieving a constant surface temperature of the electrodes increases in the direction of flow of the plasma.

Dadurch wird der Übergangswiderstand zwischen Plasma und Elektroden längs der Plasmaströmung konstant, weshalb Verluste bzw. Minderungen der entnehmbaren Leistung durch Ausgleichsströme wegen längs der Elektroden verschiedenen Spannungsabfalls vermieden werden. Man erzielt also in dem Temperaturbereich, in dem sich auf den Elektroden Niederschläge abscheiden, in einfacher Weise eine örtlich gleichmäßige Schichtdicke. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit und das Betriebsverhalten von MHD-Generatoren wesentlich verbessert.This increases the contact resistance between plasma and electrodes constant along the plasma flow, which is why losses or reductions in the removable Power through equalizing currents due to different voltage drops along the electrodes be avoided. So one achieves in the temperature range in which the Electrodes deposit deposits, in a simple manner a locally uniform Layer thickness. This will improve the performance and performance of MHD generators significantly improved.

Da die Emissionseigenschaften der Elektroden im Temperaturbereich, in dem sich Niederschläge abscheiden, weitgehend von der niedergeschlagenen Schicht abhängen, hat man bei der Auswahl des Elektrodenmaterials große Freiheit und kann thermische und konstruktive Erfordernisse berücksichtigen.Since the emission properties of the electrodes in the temperature range, in which precipitation is deposited, largely from the precipitated layer depend on, you have a great deal of freedom in the selection of the electrode material Take thermal and structural requirements into account.

Beim Generator nach der Erfindung kann durch das Ausmaß der Kühlung durch Kühlkanalabstand sowie Kühlmitteldurchsatz die Temperatur der Elektrodenoberflächen auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Dabei kann man sich von zwei überlegungen leiten lassen: Um das Plasma möglichst wenig abzukühlen und seine Leitfähigkeit lange auf einem relativ hohen Wert zu halten, empfiehlt es sich, nicht forciert, sondern nur so dosiert zu kühlen, daß die Elektroden, eventuell unter Verzicht auf Niederschlag, dicht unterhalb der Temperatur betrieben werden, bei der das Elektrodenmaterial gerade noch beständig ist. Bei Elektrodenmaterialien mit genügender Eigenemission wird beim MHD-Generator nach der Erfindung vermieden, daß sich bei hohen Betriebstemperaturen auf den Elektrodenoberflächen stellenweise Niederschläge abscheiden.When the generator according to the invention can by the extent of the cooling the temperature of the electrode surfaces through the distance between the cooling ducts and the coolant throughput can be set to a desired value. There are two main considerations let it conduct: In order to cool the plasma as little as possible and its conductivity to keep it at a relatively high value for a long time, it is advisable not to force but only to cool in such a dosed manner that the electrodes, possibly dispensing with Precipitation, operated just below the temperature at which the electrode material is barely stable. For electrode materials with sufficient self-emission is avoided in the MHD generator according to the invention that at high operating temperatures deposit deposits in places on the electrode surfaces.

Bei Elektroden, deren Eigenemission nicht ausreicht, soll aber die Temperatur nicht so hoch sein, daß sich keine emittierende Schicht mehr ausbilden kann. Die Grenztemperatur der Elektrodenoberfläche, bei der sich keine Niederschläge aus der , Plasmaatmosphäre mehr abscheiden, ist erst oberhalb von 1350° C zu erwarten.In the case of electrodes whose self-emission is insufficient, the The temperature should not be so high that an emitting layer no longer forms can. The limit temperature of the electrode surface at which there is no precipitate Separate more from the plasma atmosphere is only to be expected above 1350 ° C.

Das Ausmaß, in dem bei gegebenem Kühlmittel der Abstand zwischen Kühlkanal und Elektrodenoberfläche in Strömungsrichtung wachsen muß, kann ; errechnet werden oder wegen der vielen Einflußgrößen genauer nach einer einfachen Methode im Versuch ermittelt werden. Bei den Elektroden werden dazu z. B. am Kanaleingang und -ausgang hitzebeständige Thermoelemente angeordnet. Geeignet sind z. B. solche mit Schenkeln aus Platin und Platinrhodium, die bis 1600° C betriebsbeständig sind. Bei einem Versuchsbetrieb mit gewünschten Betriebsgrößen werden dann die Temperaturen an den Kanaloberflächen mit den Thermoelementen gemessen und nach dem Betrieb auf den Elektroden durch Auftragsschweißen keilförmige Schichten aus Elektrodenmaterial so aufgetragen, daß im Bereich zu hoher Temperaturen die dickere Keilschicht aufliegt. Nach einem weiteren Versuch kann die Keilschicht proportional zur noch verbliebenen Temperaturdifferenz zwischen den beiden Meßstellen und entsprechend der Wirkung der ersten Auftragsschweißung durch Auftragen einer neuen Schicht verstärkt oder korrigiert werden. Bei einer geeigneten Anzahl von Meßstellen können auch anders wachsende Abstände zwischen Kühlkanälen und Elektrodenoberflächen im Bedarfsfall ermittelt werden.The extent to which, for a given coolant, the distance between the cooling ducts and the electrode surface must grow in the direction of flow; can be calculated or, because of the many influencing factors, more precisely according to a simple method in the experiment be determined. The electrodes are z. B. at the channel entrance and exit heat-resistant thermocouples arranged. Suitable are e.g. B. those with legs made of platinum and platinum rhodium, which are stable up to 1600 ° C. At a The temperatures at the Channel surfaces measured with the thermocouples and after operation on the electrodes wedge-shaped layers of electrode material are applied by build-up welding in such a way that that the thicker wedge layer rests in the area of excessively high temperatures. After a The wedge layer can be subjected to further tests in proportion to the remaining temperature difference between the two measuring points and according to the effect of the first build-up weld can be strengthened or corrected by applying a new layer. At a suitable number of measuring points can also differently increasing distances between Cooling channels and electrode surfaces can be determined if necessary.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung erläutert werden.The invention will now be explained with reference to the drawing.

F i g. 1 zeigt zunächst schematisch den prinzipiellen Aufbau eines im Querschnitt dargestellten Generatorkanals; F i g. 2 gibt eine Elektrode des MHD-Generators nach der Erfindung im Längsschnitt wieder; der Schnitt ist durch die Achse des Generatorkanals gelegt zu denken; F i g. 3 zeigt die Elektrode nach F i g. 2, wie sie nach einem Schnitt längs III-III von oben gesehen wird; in F i g. 4 ist eine andere Elektrode für einen Generator nach der Erfindung im Längsschnitt wiedergegeben; in F i g. 5 sind segmentierte Elektroden bzw. Hallelektroden für einen Generator nach der Erfindung dargestellt, wie sie bei einem Längsschnitt durch den Generatorkanal gesehen werden; F i g. 6 stellt ein einzelnes Segment der Elektrode nach F i g. 5 bei einem Schnitt längs VI-VI nach F i g. 5 dar.F i g. 1 initially shows schematically the basic structure of a generator duct shown in cross section; F i g. 2 gives an electrode of the MHD generator according to the invention in longitudinal section again; the section is through the axis of the generator duct put to think; F i g. 3 shows the electrode according to FIG. 2 as they look for a Section along III-III is seen from above; in Fig. 4 is another electrode reproduced for a generator according to the invention in longitudinal section; in Fig. 5 are segmented electrodes or Hall electrodes for a generator according to the Invention shown as seen in a longitudinal section through the generator duct will; F i g. 6 depicts a single segment of the electrode of FIG. 5 at one Section along VI-VI according to FIG. 5 represents.

Nach F i g. 1 stehen mit dem Plasma, das den Strömungsraum 1 des Generatorkanals durchsetzt, Elektroden 2 und 3 in Verbindung. Die Elektroden können mit Hilfe der Kühlkanäle 4 durch ein Kühlmittel gekühlt werden. Elektrodendurchführungen 5 sind isoliert durch Deckplatten 6 zur Entnahme von Leistung hindurchgeführt. Dazu können Trennzonen 7 vorgesehen sein, die durch elektrisch isolierenden Kitt ausgefüllt sind. Die Deckplatten 6 sind entbehrlich, und die Elektroden 2 können dafür stärker bemessen sein. Der Generatorkanal wird durch Wände 8, die selbst isolierend sein können oder durch Kittfugen 7 von den Elektroden isoliert sind, ergänzt. An den Wänden 8 schließen sich Magnetpole N und S zum Anlegen eines Magnetfeldes an. Darüber hinaus können die Trennfugen bei Betrieb des MHD-Generators mit heißerem Plasma an solchen Stellen vorgesehen werden, an denen für die Kittbeständigkeit ausreichend niedrige Temperaturen herrschen.According to FIG. 1, electrodes 2 and 3 are connected to the plasma that penetrates the flow space 1 of the generator channel. The electrodes can be cooled by a coolant with the aid of the cooling channels 4. Electrode bushings 5 are insulated and passed through cover plates 6 for drawing power. Separation zones 7 which are filled with electrically insulating cement can be provided for this purpose. The cover plates 6 can be dispensed with, and the electrodes 2 can be made thicker for this purpose. The generator channel is supplemented by walls 8, which can be self-insulating or isolated from the electrodes by cement joints 7. Magnetic poles N and S adjoin the walls 8 for the application of a magnetic field. In addition, when the MHD generator is operated with hotter plasma, the separating joints can be provided at those points where the temperatures are sufficiently low for the cement resistance.

Die in F i g. 2 schematisch im Längsschnitt dargestellte Elektrode kann aus Stoffen wie Edelstahl oder Hartmetall bestehen. Aus der Forderung, dem in Pfeilrichtung 9 an der Elektrodenoberfläche 10 entlang strömenden Plasma durch Kühlung wenig Energie zu entziehen und andererseits das Elektrodenmaterial nur bis zu Temperaturen zu belasten, bei denen es noch beständig ist, bieten sich z. B. folgende Temperaturbereiche an: für die Edelstähle »Thermax 11« der Bereich von 1150 bis 1200° C, für »Megapyr« 1200 bis 1350° C und für Siliziumkarbid 1400 bis 1500° C. Bei bestimmten Karbiden und Boriden spricht man auch von Hartmetallen.The in F i g. 2 electrode shown schematically in longitudinal section can consist of materials such as stainless steel or hard metal. From the demand, the Plasma flowing along the electrode surface 10 in the direction of arrow 9 Cooling draws little energy and on the other hand the electrode material only up to to load temperatures at which it is still stable, offer z. B. the following temperature ranges: for the »Thermax 11« stainless steels, the range from 1150 to 1200 ° C, for »Megapyr« 1200 to 1350 ° C and for silicon carbide 1400 to 1500 ° C. Certain carbides and borides are also referred to as hard metals.

Die Elektrodenoberfläche 10 wird mittels eines Kühlkanals 11 gekühlt, dessen Abstand zur Elektrodenoberfläche in Strömungsrichtung, also in Pfeilrichtung 9, keilförmig größer wird. Das Kühlmittel, im einfachsten Falle Wasser, wird über die Bohrung 12 zugeführt und verläßt den Kühlkanal_ über die Bohrung 13. Die Plasmatemperatur an der Elektrodenoberfläche 10 läßt sich mit Hilfe der Thermoelemente 14 und 15 messen. Diese können in Bohrungen 16 eingesetzt sein und mit den die Bohrung abschließenden Verschlußstücken 17 wärmeleitend verbunden sein. Nach jeder Auftragsschweißung zum Aufbringen der keilförmigen Schichten 21 und 22 auf dem Basiskörper 20 der Elektrode können die Bohrungen 16 verlängert werden, um die Thermoelemente immer dicht an der Elektrodenoberfläche anbringen zu können. Die Thermospannung wird jeweils über Anschlüsse 18 abgenommen, die an den Bohrungsenden 19 aus der Zeichenebene herausgeführt vorzustellen sind, um dem Kühlkanal 11 auszuweichen.The electrode surface 10 is cooled by means of a cooling channel 11, its distance from the electrode surface in the direction of flow, i.e. in the direction of the arrow 9, becomes larger in a wedge shape. The coolant, in the simplest case water, is over the bore 12 is supplied and leaves the Kühlkanal_ via the bore 13. The plasma temperature on the electrode surface 10 can be done with the help of the thermocouples Measure 14 and 15. These can be used in holes 16 and with the hole final closure pieces 17 be connected in a thermally conductive manner. After every build-up weld for applying the wedge-shaped layers 21 and 22 to the base body 20 of the electrode the holes 16 can be extended to keep the thermocouples tight to be able to attach the electrode surface. The thermal voltage is in each case about Connections 18 removed, which led out at the bore ends 19 from the plane of the drawing are to be imagined in order to avoid the cooling channel 11.

Zur Ermittlung der aufzutragenden Keilschichten kann man bei vorliegenden Basiselektroden 20 so vorgehen, daß man diese provisorisch in den Generatorkanal einbaut und nach Wahl ein bestimmtes Kühlmittel verwendet. Im Versuchsbetrieb kann man dann bei eingeschaltetem Kühlkreislauf die Plasmatemperatur so einstellen, daß nur an einem Thermoelement die gewünschte Betriebstemperatur gerade erreicht wird. Bei Bedarf kann der Kühlmitteldurchsatz optimiert werden. Aus der Temperaturdifferenz der Meßstellen am Eingang und Ausgang des Generatorkanals läßt sich die aufzutragende keilförmige Schicht 21 aus Elektrodenmaterial empirisch oder durch eine überschlägige Betrachtung des Wärmeübergangs rechnerisch abschätzen. Dabei ist die dicke Seite der Keilschicht dort aufzutragen, wo die niedrigere Temperatur gemessen wurde. Nach einem erneuten Versuchsbetrieb bei gleichen Betriebsbedingungen wie beim ersten Versuch kann der noch verbliebenen Temperaturdifferenz entsprechend und unter Berücksichtigung der Wirkung der ersten Auftragsschweißung eine zweite Schicht 22 zur Korrektui aufgebracht werden.To determine the wedge layers to be applied, one can use the present Proceed base electrodes 20 in such a way that they are temporarily placed in the generator duct and uses a specific coolant of your choice. In trial operation can then set the plasma temperature with the cooling circuit switched on so that the desired operating temperature is just reached on only one thermocouple. If necessary, the coolant throughput can be optimized. From the temperature difference of the measuring points at the input and output of the generator channel can be determined wedge-shaped layer 21 of electrode material empirically or by an approximate Calculate the consideration of the heat transfer. Here is the thick side to apply the wedge layer where the lower temperature was measured. To a new trial run under the same operating conditions as the first The experiment can take into account the remaining temperature difference the effect of the first build-up weld a second layer 22 is applied for correcting will.

F i g. 3 gibt die Ansicht der längs der Ebene III-III nach F i g. 2 geschnittenen Elektrode für einen Generator nach der Erfindung wieder. Die Bezeichnungen decken sich mit denen der F i g. 2, und man erkennt die Breite des Kühlkanals 11.F i g. 3 gives the view of along the plane III-III according to F i g. 2 cut electrode for a generator according to the invention again. The names coincide with those of FIG. 2, and the width of the cooling channel 11 can be seen.

In F i g. 4 ist eine weitere Elektrodenausführung im gleichen Längsschnitt wie die Elektrode nach F i g. 2 schematisch dargestellt. Das Plasma hat man sich wieder in Richtung 9 an der Elektrodenoberfläche entlang strömend zu denken. Bei der hier dargestellten Elektrode handelt es sich um eine nach einem Prototyp für bestimmte Betriebsbedingungen hergestellte Elektrode. Der Abstand zwischen Kühlkanal 11 und Elektrodenoberfläche 10 ist wieder keilförmig wachsend, und Kühlmitteleinlaß und -auslaß sind wieder mit 12 bzw. 13 bezeichnet. Die Elektrode ist hier aber aus verschiedenartigen Schichten aufgebaut. Auf die untere Schicht 23 aus relativ einfach zu bearbeitendem »Thermax-Stahl 8A« folgt eine Schicht 24 aus »Thermax-Stahl 11 A« und als Oberschicht 25 ein korrosions- und hitzebeständiger Stahl, wie »Megapyr«. Die Wärmeausdehnung der Schicht 24 ist durch diese Materialauswahl der der Schicht 25 angeglichen. Der Kühlkanal 11 ist im Ausführungsbeispiel mit Rücksicht auf einfache Herstellung großer Stückzahl durch eine rundherum verlaufende Schweißnaht 26 seitlich begrenzt.In Fig. 4 is a further electrode design in the same longitudinal section as the electrode according to FIG. 2 shown schematically. Imagine the plasma flowing again in direction 9 along the electrode surface. The electrode shown here is an electrode manufactured according to a prototype for specific operating conditions. The distance between the cooling channel 11 and the electrode surface 10 is again increasing in the shape of a wedge, and the coolant inlet and outlet are again designated by 12 and 13, respectively. Here, however, the electrode is made up of different types of layers. The lower layer 23 of relatively easy-to-machine »Thermax steel 8A« is followed by a layer 24 of »Thermax steel 11 A« and, as the top layer 25, a corrosion- and heat-resistant steel such as »Megapyr«. The thermal expansion of layer 24 is matched to that of layer 25 due to this choice of material. In the exemplary embodiment, the cooling channel 11 is laterally delimited by a weld seam 26 running all the way round, with a view to the simple production of large quantities.

F i g. 5 stellt eine segmentierte Elektrode wieder im Längsschnitt dar. Das Plasma strömt in Pfeilrichtung 9 an der Oberfläche 10 entlang. Diese wird durch korrosions- und hitzebeständige Blöcke 27, die auf die hier z. B. gleichartigen Basiskörper 28 der Segmente 29 aufgebracht sind, gebildet: Es versteht sich, daß auch nur die Oberflächenschichten aus solchem Material hergestellt sein können. Die Fugen 30 zwischen den Segmenten können durch elektrisch isolierenden Kitt ausgefüllt sein. Die Flucht der Kühlkanäle 11 aller Segmente weicht in Strömungsrichtung gegen die Oberfläche 10 keilförmig ab. Das ermöglicht, eine konstante Oberflächentemperatur der segmentierten Elektrode bei einem bestimmten Betriebszustand zu erzielen. Die Bohrungen für die Kühlmittelzuführung sind mit 12 bezeichnet. Die in Strömungsrichtung des Plasmas hintereinanderliegenden Kühlkanäle 11 können durch getrennte Kühlkreisläufe versorgt werden.F i g. 5 shows a segmented electrode again in longitudinal section. The plasma flows in the direction of arrow 9 along the surface 10. This is through corrosion and heat-resistant blocks 27, which on the here z. B. similar base body 28 of the segments 29 are applied: It goes without saying that only the surface layers can be made of such material. The joints 30 between the segments can be filled with electrically insulating cement. The alignment of the cooling channels 11 of all segments deviates in the direction of flow towards the surface 10 in a wedge shape. This makes it possible to achieve a constant surface temperature of the segmented electrode in a specific operating state. The bores for the coolant supply are denoted by 12. The cooling channels 11 lying one behind the other in the flow direction of the plasma can be supplied by separate cooling circuits.

Ein Schnitt längs VI-VI durch das erste Segment der Elektrode nach F i g. 5 ist in F i g. 6 dargestellt. Hier ist eine weitere Ausgestaltung der Elektrode für MHD-Generatoren nach der Erfindung schematisch und übertrieben wiedergegeben. Der Kühlkanal 11 schließt mit der Oberfläche 10 einen keilförmigen Bereich aus Elektrodenmaterial ein. Bei dem quer zur Strömungsrichtung des Plasmas verlaufenden Kühlkanal wird der Abstand zwischen Kühlkanal und Elektrodenoberfläche in Richtung der Kühlmittelströmung kleiner. Das durch den Kühlmitteleinlaß 12 in Pfeilrichtung einströmende Kühlmittel, das dann durch den Kühlkanal 11 geleitet wird und das Segment über den Auslaß 13 verläßt, kühlt durch diese Neigung die Elektrodenoberfläche einlaßseitig und auslaßseitig gleich stark.A section along VI-VI through the first segment of the electrode F i g. 5 is in FIG. 6 shown. Here is another design of the electrode for MHD generators according to the invention shown schematically and exaggerated. The cooling channel 11 closes with the surface 10 a wedge-shaped area made of electrode material a. In the case of the cooling channel running transversely to the direction of flow of the plasma the distance between the cooling channel and the electrode surface in the direction of the coolant flow smaller. The coolant flowing in through the coolant inlet 12 in the direction of the arrow, which is then passed through the cooling channel 11 and the segment via the outlet 13 leaves, cools the electrode surface on the inlet side and outlet side due to this inclination equally strong.

Bei jeder Elektrode des MHD-Generators nach der Erfindung können auch je Kühlkanal mehr als zwei Anschlußöffnungen für Kühlmittelein- und -auslaß vorhanden sein, wodurch über entsprechenden Kühlmitteldurchsatz auch bei veränderten Betriebsbedingungen konstante Oberflächentemperatur der Elektrode erzielt wird. Dadurch kann MHD-Generatoren nach der Erfindung auch bei veränderten Betriebsbedingungen längs des ganzen Generatorkanals die maximale Leistung entnommen werden.With each electrode of the MHD generator according to the invention can also There are more than two connection openings for coolant inlet and outlet for each cooling channel be, whereby a corresponding coolant throughput even with changed operating conditions constant surface temperature of the electrode is achieved. This allows MHD generators according to the invention even with changed operating conditions along the entire generator channel the maximum power can be drawn.

Claims

Claims: 1. Magnetohydrodynamic generator, in which means Cooling channels cooled electrodes inside the channel with a flowing plasma are in communication, characterized in that the distance between the cooling channel and the electrode surface located inside the channel in order to achieve a constant surface temperature of the electrodes in the direction of flow of the plasma increases.

2. Generator according to claim 1, characterized in that each electrode cooling channel there are more than two connection openings for coolant inlet and outlet.

3. Generator according to Claim 1, characterized in that the electrodes are segmented and several cooling channels lying one behind the other in the direction of flow of the plasma with separate supply and discharge of the coolant.

4. Generator after the Claims 1 and 3, characterized by segmented electrodes in their segments the distance between the cooling duct and electrode surface at one cooling channel running transversely to the flow direction of the plasma in the direction of the coolant flow gets smaller.

5. Generator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the distance between the cooling channel and the electrode surface increases in a wedge shape. Documents considered: French patent specification No. 1308 804; "Nature" journal of February 3, 1962, p. 467.