DE1463790B1 - Anisotrope Wandstruktur fuer eine MHD-Vorrichtung - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine anisotrope Wandstruktur, die einen Teil eines Kanals zur Aufnahme eines elektrisch leitenden Strömungsmittels hoher Temperatur in einer magnethydrodynamischen Vorrichtung bildet und die mehrere, auf Abstand stehende, axial und parallel zur Fließrichtung des elektrisch leitfähigen Strömungsmittels ausgerichtete, wärmeleitfähige, von einer Platte aus elektrisch isolierendem Material getragene Wandelemente aufweist, wobei ein elektrisch nichtleitendes, schwer schmelzbares Material in dem Zwischenraum zwischen benachbarten wärmeleitfähigen Wandelementen in der Nähe ihrer von der Platte wegliegenden Enden angeordnet ist und mit diesen Enden den überwiegenden Teil der Kanalwand bildet und ferner die Wandelemente von innen her über axial und parallel zur Fließrichtung des elektrisch leitfähigen Strömungsmittels gerichtete Kühlmittelkanäle gekühlt sind, die mit Strömungsmittelein- und -auslaßblöcken der Wandstruktur in Verbindung stehen, und bei der Strömungsmitteldichtungen vorgesehen sind.
• Zur gegenseitigen Isolierung der Wandelemente ist es auch bereits bekannt, ein Gas in die Zwischenräume einzublasen, das hinsichtlich der Isolation dieselbe Funktion übernimmt wie ein feuerfestes Material.
• Mit der Erfindung soll nun eine Wandstruktur geschaffen werden, die die Verwendung von Kühlmitteln zuläßt, die so hohe Drücke haben, wie sie bisher nicht angewendet werden konnten, die ferner infolge der Verwendung von Bauteilen einfacher und herkömmlicher Art leicht hergestellt werden kann und deren Wandelemente im Reparaturfall einfach ausgetauscht werden können.
• Dies wird bei der eingangs erwähnten anisotropen Wandstruktur erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in den Abstandsräumen zwischen den sich gegenüberstehenden, axial fluchtenden Kühlmitteldurchlässen axial benachbarter wärmeleitfähiger Wandelemente aus elektrisch nichtleitendem Material bestehende Verbindungskörper mit Mittelbohrung angeordnet sind, die an ihren Außenflächen gegen die ihnen gegenüberliegenden Wandelemente durch ringförmige, in Umfangsnuten eingelegte Strömungsmitteldichtungen abgedichtet sind.
• Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist F i g. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße thermisch und elektrisch anisotrope Wandstruktur, ; F i g. 2 ein Schnitt durch die in F i g. 1 dargestellte Wandstruktur nach Linie 2-2 der F i g. 1, F i g. 3 ein Schnitt nach Linie 3-3 der F i g. 1, F i g. 4 ein Schnitt durch eine eine runde Rohrleitung begrenzende thermisch und elektrisch anisotrope Wandstruktur und F i g. 5 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Fig.2.
• Die thermisch und elektrisch anisotrope Wandstruktur 10 (F i g. 1 bis 3) setzt sich zusammen aus einer aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Platte 11 und aus mehreren von der Platte 11 getragenen, auf Abstand stehenden wärmeleitfähigen Körpern 12, die auf der Platte 11 mit Schrauben 15 (F i g. 2 und 3) befestigt sind. Jeder Körper 12 hat ein von der Platte 11 weggerichtetes Ende, das mit einem verschleißfesten Überzug 13, z. B. aus rostfreiem Stahl, überzogen ist. Diese Enden bilden eine von der Platte 11 auf Abstand stehende Oberfläche 20.
• Die wärmeleitfähigen Körper 12 (F i g. 1 und 2) sind in mindestens der einen Richtung axial ausgerichtet. Jeder Körper 12 hat einen in Axialrichtung verlaufenden Durchlaß 14, von denen jeder Durchlaß in im Durchmesser vergrößerten Ausbohrungen 16 endet. Ein Verbindungskörper 17, der aus einer elektrisch nichtleitenden, gewöhnlich aus Kunststoff hergestellten Hülse 18 besteht, liegt innerhalb benachbarter Ausbohrungen 16. Die Hülsen 18 haben Umfangsnuten 19 zur Aufnahme von Dichtringen 21 oder anderen Dichteinrichtungen.
• Die axial fluchtenden Durchlässe 14 (F i g. 2) bilden gemeinsam mit den Hülsen 18 eine kontinuierliche Rohrleitung. Eine Strömungsmitteleinlaßrichtung 22 und eine Strömungsmittelauslaßeinrichtung 23 sind auf den entgegengesetzten Enden der beschriebenen Rohrleitungen in der in F i g. 2 dargestellten Weise aufgesetzt.
• Zwischen den wärmeleitfähigen Körpern 12 befinden sich axial gerichtet Abstandsstücke 24 (F i g. 3) und seitlich gerichtete Abstandsstücke 26 (F i g. 2). Die Abstandsstücke 24 und 26 sind aus einem -vorzugsweise plastischen - elektrisch nichtleitenden Material geformt. Die Materialien brauchen keine schwerschmelzenden Eigenschaften zu haben.
• Die Abstandsstücke (F i g. 2 und 3) liegen unterhalb der Fläche 20, die von dem verschleißfesten Überzug 13 überzogen ist. Die Unterbrechungen der Fläche 20 werden dadurch geschlossen, daß über die Abstandsstücke 24 und 26, die sich in den zwischen den Körpern 12 vorhandenen Räumen befinden, ein elektrisch isolierendes, schwerschmelzbares Material 25, z. B. Tonerde, Magnesia, Chromat od. dgl., gestrichen wird. Die feuerfeste Substanz schützt die nichtfeuerfesten Abstandsstücke 24 und 26 vor Zerfall und Zerstörung durch die sehr hohen Temperaturen, denen die Wandstruktur ausgesetzt wird.
• Zum Zusammenbau der anisotropen Wandstruktur 10 mit benachbarten Einheiten sind bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführung zwei L-förmige Schienen 27 vorhanden. Jedoch können auch beliebige andere Vorrichtungen verwendet werden.
• Die Strömungsmitteleinlaßeinrichtung 22 (F i g. 1 und 2) besteht aus einem geschlossenen Materialblock, in welchem Strömungsmitteldurchlässe geformt sind. Die Strömungsmittelauslaßeinrichtung 23 besteht aus einzelnen Segmenten. Da die dargestellte besondere Gestaltung der anisotropen Wandstruktur 10 für MHD-Erzeuger bestimmt ist, wird das Strömungsmitteleinlaßende im allgemeinen an eine BezugsspannungsstelIe, z. B. an Erdspannung, angeschlossen. Das entgegengesetzte Ende oder das Strömungsmittelauslaßende 23 der Wandstruktur muß gegen Zusammenbruch und alle Stromwirkungen geschützt werden. Dieses Ende ist daher in Segmente oder Einzelteile unterteilt.
• Der Verlust an in der anisotropen Wandstruktur 10 enthaltendem Strömungsmittel hoher Temperatur wird durch eine zwischen der Platte 11 und den wärmeleitfähigen Körpern 12 vorhandene Dichtung 28 verringert. Das Durchsickern des Strömungsmittels wird ferner von den unter den Schraubenköpfen liegenden Dichtringen 29 verhütet.
• Ein aus der dargestellten und beschriebenen Wandstruktur bestehender Strömungsmittelkanal arbeitet zufriedenstellend beim Leiten korrosiver Gase von 2700° C während langer Zeiten. Die Temperatur der Fläche 20 soll 700° C nicht übersteigen.
• Ein wichtiger Vorteil der anisotropen Wandstruktur 10 gegenüber bekannten Wandstrukturen für hohe Temperatur ist das Vorhandensein einer kontinuierlichen, in Axialrichtung verlaufenden Rohrleitung mit angemessenen Dichtungen zwischen den die Rohrleitung bildenden benachbarten Segmenten oder Einzelteilen. Es ist daher möglich, der Wandstruktur 10 ein unter hohem Druck von beispielsweise 210 kglcm2 stehendes Kühlmittel, z. B. Wasser, zuzuführen. Das aus der Wandstruktur 10 ausströmende heiße Wasser kann unmittelbar als Kesselwasser für Hochdruckkessel verwendet werden. Es wird auf diese Weise eine wesentliche Erhöhung des Wirkungsgrades erhalten. Der Durchmesser der axial gerichteten Durchlässe, die Wandstärke, welche diese Durchlässe von der erwärmten Fläche trennen, und die Materialien, die zum Formen der Hülsen 18 Verwendung finden, werden durch die Betriebsverhältnisse, unter denen die Wandstruktur verwendet wird, bestimmt und sind Fachleuten bekannt.
• F i g. :1 zeigt einen Teil einer anisotropen Wandstruktur für einen Hochtemperatur-Gaskanal runden Querschnitts. F i g. :1 zeigt runde sektorförmige wärmeleitende Körper 12'. Diese Körper können aber auch im Querschnitt quadratisch oder rechteckig sein. wobei diese Körper durch runde Abstandsstücke getrennt sind.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Anisotrope Wandstruktur, die einen Teil eines Kanals zur Aufnahme eines elektrisch leitenden Strömungsmittels hoher Temperatur in einer magnethydrodynamischen Vorrichtung bildet und die mehrere, auf Abstand stehende, axial und parallel zur Fließrichtung des elektrisch leitfähigen Strömungsmittels ausgerichtete, wärmeleitfähige, von einer Platte aus elektrisch isolierendem Material getragene Wandelemente aufweist, wobei ein elektrisch nichtleitendes, schwer schmelzbares Material in dem Zwischenraum zwischen benachbarten wärmeleitfähigen Wandelementen in der Mühe ihrer von der Platte wegliegenden Enden angeordnet ist und mit diesen Enden den überwiegenden Teil der Kanalwand bildet und ferner die Wandelemente von innen her über axial und parallel zur Fließrichtung des elektrisch leitfähigen Strömungsmittels gerichtete Kühlmittelkanäle gekühlt sind, die mit Strömungsmittelein- und -auslaßblöcken der Wandstruktur in Verbindung stehen, und bei der Strömungsmitteldichtungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Abstandsräumen zwischen den sich gegenüberstehenden, axial fluchtenden Kühlmitteldurchlässen (14) axial benachbarter wärmeleitfähiger Wandelemente (12; 12') aus elektrisch nichtleitendem Material bestehende Verbindungskörper (17) mit Mittelbohrung angeordnet sind, die an ihren Außenflächen gegen die ihnen gegenüberliegenden Wandelemente (12: 12') durch ringförmige, in Umfangsnuten (19) eingelegte Strömungsmitteldichtungen (21) abgedichtet sind.
2. 2. Wandstruktur nach Anspruch 1, dadurch Jekennzeichnet, daß die axial fluchtenden Durchlässe (14) der wärmeleitenden Körper (12) in im Durchmesser größere Ausbohrungen (16) münden und daß der Verbindungskörper (17) die Form einer Hülse (18) hat.
3. 3. Wandstruktur nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (18) auf Abstand stehende, außenliegende Ringnuten (19) haben, in denen die Dichtringe (21) angeordnet sind. -1.
4. Wandstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Qekennzeichnet. daß Abstandsstücke (26) zwischen Vden wärmeleitenden Körpern (12) angeordnet sind und von der Fläche (20) einen Abstand haben.
5. 5. Wandstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4., gekennzeichnet durch eine Dichteinrichtung (28), die zwischen der aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Platte (11) und den wärmeleitenden Körpern (12) angeordnet ist.