DE1263123B - Thermionischer Energiewandler - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIv

Deutsche KL: 21b-29/00

Nummer: 1263 123

Aktenzeichen: B 81711 VIII c/21 b

Anmeldetag: 3. Mai 1965

Auslegetag: 14. März 1968

Gegenstand der Erfindung ist ein thermionischer Energiewandler mit mindestens zwei voneinander isolierten, als Emitter und Kollektor wirkenden Elektroden und mit mehreren seitlich von den Elektroden angebrachten und senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung nebeneinander und im Abstand voneinander angeordneten Abschirmblechen.

Thermionische Energiewandler bestehen bekannterweise aus zwei in einem Vakuum in geringem Abstand isoliert voneinander angeordneten Elektroden, dem Emitter und dem Kollektor. Diese Elektroden können als Platten, konzentrische Zylinder od. ä. ausgebildet sein. Der Zwischenraum zwischen ihnen ist zur Kompensation der Raumladung mit Dampf, z. B. Cäsium, gefüllt. Eine thermionische Zelle arbeitet bei Temperaturen, bei denen das Emittermaterial im Laufe der Zeit merklich abdampft. Weil der Kollektor, damit die thermionische Zelle arbeiten kann, auf einer wesentlich geringeren Temperatur als die des Emitters gehalten werden muß, ist auch die Isolation zwischen den Elektroden wesentlich kälter als der Emitter. Infolgedessen kondensiert ein Teil des verdampften Emittermaterials auf der Oberfläche der Isolierung. Im Laufe der Zeit verschlechtert sich dadurch die Isolierung und wird schließlich kurzgeschlossen.

Bei einem bekannten Energiewandler der eingangs genannten Art dienen die Abschirmbleche lediglich zur Strahlungsabschirmung, sie können jedoch nicht ein Aufdampfen von Emitterrnaterial auf die Isolation verhindern.

Dieses zu verhindern ist Aufgabe der Erfindung. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmbleche zwischen zwei durch eine Isolierung verbundenen Elektroden und vor dieser Isolierung sich überlappend angeordnet sind, um das Aufdampfen von Verdampfungsprodukten der Emitter auf die die Elektroden verbindende Isolierungsabschnitte zu verhindern. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Abschirmbleche aus'Elektrodenmaterial.

Ein Beispiel der Erfindung ist in den F i g. 1 und 2 dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein einzelnes Thermionikelement mit plattenförmigen Elektroden 1 und 2. Der Zwischenraum 3 zwischen den Elektroden 1 und 2 ist nach außen abgeschlossen durch eine Wandung 4. Der mit der Elektrode 1 verbundene Teil der Wandung 4 ist gegen den mit der Elektrode 2 verbundenen mittels einer Isolierung S, die auch den Spalt zwischen den Wandungsteilen abschließt, mechanisch verbunden, doch elektrisch getrennt. Die Bleche 6, die mit den Thermionischer Energiewandler

Anmelder:

Brown, Boveri & Cie. Aktiengesellschaft,

6800 Mannheim-Käfertal, Kallstadter Str. 1

Als Erfinder benannt:

Dr. Reinhard Langpape, 6800 Mannheim;

Dipl.-Ing. Alfred Jester, 6720 Speyer

Teilen der Wandung 4 verbunden sind und wechselseitig ineinandergreifen, ohne sich zu berühren, schirmen die Oberfläche der Isolierung 5, die üblicherweise aus Keramik, z. B. Aluminiumoxyd, besteht, gegen das in dem Zwischenraums befindliche Plasma ab. Weil die Bleche 6 in der Nähe der Isolierung 5 angeordnet sind, nehmen sie auch etwa die Temperatur der Isolierung an. Verdampftes Material der Emitterelektrode 2, das sich nicht auf der Kollektorelektrode 1 niederschlägt, kann auch dann an die Isolierung 5 gelangen, wenn es um Ecken, wie in F i g. 1 dargestellt, fliegen muß, weil die vom Emitter abgedampfte Metallatome häufig mit den in dem Zwischenraum 3 befindlichen Cäsiumatomen zusammenstoßen und auf diese Weise stark gekrümmte Wege zurücklegen.

Gelangen Atome des Emittermaterials in das von den Blechen 6 gebildete Labyrinth, so lagern sie sich an den Blechen an, d. h., das verdampfte Emittermaterial kondensiert an den relativ kühlen Blechen und gelangt deshalb nicht an die Oberfläche der Isolation 5. Diese kann deshalb auch bei langem Betrieb der thermionischen Zelle bzw. des Energiewandlers nicht mehr kurzgeschlossen oder in ihrem Isolationswert verschlechtert werden.

In F i g. 2 ist ein Teil eines thermionischen Energiewandlers mit einer Vielzahl von hintereinandergeschalteten thermionischen Zellen dargestellt. Die thermionischen Zellen sind in einem Rohr 7 aus einem isolierenden, hitzebeständigen Material untergebracht. An der Innenwandung dieses Rohres 7 sind die ringförmigen Kollektoren 1 der einzelnen thermionischen Zellen übereinander angeordnet. Die Emitter 2 der thermionischen Zellen sind ebenfalls als Ringe ausgebildet und konzentrisch zu den ring-

809 518/236

förmigen Kollektoren 1 angeordnet. Die Emitter 2 umschließen die Wärmequellen 8, welche die Emitter 2 aufheizen. Über Verbindungen 9 ist jeweils ein Kollektor 1 mit dem Emitter 2 der darüberliegenden thermionischen Zelle leitend verbunden. Bleche 6 aus Elektrodenmaterial schirmen erfindungsgemäß die Oberfläche des isolierenden Rohres 7 zwischen zwei benachbarten Kollektoren 1 übereinanderliegender thermionischer Zellen gegen den Metalldampf des Emittermaterials in gleicher Weise, wie oben be- ίο schrieben, ab. Dadurch wird ein Kurzschluß der einzelnen thermionischen Zellen untereinander bzw. eine Verschlechterung der Isolation bei langem Betrieb unterbunden.

Die Anwendung ist nicht auf diese beispielsweise dargestellten thermionischen Energiewandler beschränkt. Weil ein thermionischer Energiewandler immer einen Emitter und einen Kollektor aufweist, die bei hohen Temperaturen voneinander isoliert angeordnet sein müssen, ist die Erfindung bei allen Arten thermionischer Energiewandler mit gleichem Erfolg anwendbar.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Thermionischer Energiewandler mit mindestens zwei voneinander isolierten, als Emitter und Kollektor wirkenden Elektroden und mit mehreren seitlich von den Elektroden angebrachten und senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung nebeneinander und im Abstand voneinander angeordneten Abschirmblechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmbleche (6) zwischen zwei durch eine Isolierung (5; 7) verbundenen Elektroden (1,2) und vor dieser Isolierung sich überlappend angeordnet sind, um das Aufdampfen von Verdampfungsprodukten der Emitter (2) auf die die Elektroden verbindende Isolierungsabschnitte zu verhindern.

2. Thermionischer Energiewandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmbleche (6) aus Elektrodenmaterial bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1358 001,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 518/236 3.68 © Bundesdruckerei Berlin