PL60205B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 09.111.1966 Francja Opublikowano: 5.Y.1970 60205 KI. 21 d1, 5 MKP H 02 n, 4/02 UH IIILiOTEKA Wspóltwórcy wynalazku: inz. David Yerouchalmi, inz. Pierre Zettwoog Wlasciciel patentu: Commissariat a TEnergie Atomiaue, Paryz (Francja) Scianka dyszy do konwersji magnetohydrodynamicznej i sposób jej wytwarzania Wynalazek dotyczy scianki dyszy do konwersji magnetohydrodynamicznej w obiegu zamknietym.Scianka dyszy do konwersji magnetohydrodyna¬ micznej MHD powinna umozliwiac przenoszenie elektronów z obwodu obciazenia do plazmy, wyka¬ zywac odpornosc na korozje i nie powodowac zanie¬ czyszczenia plazmy przez gazowanie oraz posiadac wysoka temperature, aby straty cieplne byly male.Scianka ta powinna równiez zabezpieczac wlasciwy rozklad potencjalów elektrycznych.Kazde z powyzszych wymagan moze byc latwo spelnione oddzielnie, lecz z powodu tego, ze wy¬ magania te przecza jedno drugiemu trudno jest je spelnic jednoczesnie.Tak wiec przenoszenie elektronów z obwodu ob¬ ciazenia do plazmy dzieki emisji termoelektronowej elektrod jest na ogól zapewnione, gdy elektrody sa wykonane z metalu ognioodpornego, a temperatura ich jest wyzsza lub równa 1200°K, przy czym dla zapewnienia odpornosci na korozje oraz dla unik¬ niecia zanieczyszczen plazmy wymagana jest tem¬ peratura nizsza niz 1200°K, co znowu jest sprzeczne z wymaganiem co do malych strat cieplnych i do¬ brej emisji termojonowej a odpowiedni rozklad potencjalów elektrycznych okreslony kolejnoscia elektrod i izolatorów moze byc zaklócony przez zwarcia elektrod, które sa spowodowane przez pojawienie sie w izolatorach ceramicznych prze¬ wodnictwa powierzchniowego albo przez przewod¬ nictwo spowodowane migracja par cezu lub cezu 10 15 20 25 30 cieklego. Znane dotychczas scianki dyszy do kon¬ wersji MHD nie spelnialy powyzszych wymagan.Celem wynalazku jest skonstruowanie takiej scianki dyszy do konwersji MHD, która spelnialaby wyzej wymienione wymagania, zapewniajac wyma¬ gana emisje termoelektronowa i niska temperature izolatorów ceramicznych, podczas gdy sama elek¬ troda wykonana z metalu ognioodpornego moze osiagnac temperature gazu przy malych stratach cieplnych i calkowitym wyeliminowaniu zwarc elektrod.Istota wynalazku polega na tym, ze scianka dyszy jest wykonana na przemian z cienkich plytek wy¬ konanych z metali ognioodpornych, które stanowia elektrody i z segmentów wykonanych z materialów ognioodpornych, sluzacych jako izolatory cieplne i elektryczne, przy czym elektroda tkwi czesciowo na sciance dyszy, a czesciowo wystaje poza nia.Wskutek malej pojemnosci cieplnej plytki elek¬ trodowe szybko osiagaja wysoka temperature.Przekazywanie ciepla przez konwekcje z goracej plazmy do scianek izolujacych poprzez przewodnic¬ two plytek jest bardzo niewielkie ze wzgledu na ich cienkosc, równiez majo istotne jest przenoszenie ciepla przez przewodnictwo gazu, gdy plytki sa blisko siebie umieszczone. Rozpietosc temperatury miedzy srodowiskiem i plazma zalezy wiec od warstwy bezposrednio przyleglej do ognioodpornych izolatorów i od ceramiki. 6020560205 ^*W kr..Scianka dyszy wedlug wynalazku jest dokladnie wyjasniona na zalaczonym rysunku, w którym fig. 1 przedstawia schematycznie czesc dyszy MHD, fig. 2 — przekrój podluzny tej czesci, fig. 3 i 4 — dwa przekroje poprzeczne dyszy, z których pierwszy jest przekrojem po osi I-*-I fig. 1, natomiast fig. 5, 6 i 7 wyjasniaja sposób laczenia róznych elementów dy¬ szy, bedacej przedmiotem wynalazku. Na fig. 1 elek¬ trody, oznaczone Ei, E2, E3 i En sa obsadzpne w izo-" latorze ceramicznym wewnatrz dyszy, poprzecznie dc.jej osi podluznej. Kazda z elektrod sklada sie z dwóch czesci o róznych grubosciach, z których grubsza czesc a jest obsadzona w masie ceramicz- jj^,:^Tole^Sii'jftj^est do niej dospawana i wystaje 'ponad pmszdtyyy wewnetrzna dyszy na wysokosc h, a odleglosc miedzy poszczególnymi elektrodami wynosi jd,, Dysza Jest wykonana z materialu ognio¬ odpornego', ifak* na przyklad: tlenku aluminium, tlenku berylu lub azotku boru, natomiast elektrody z metali ognioodpornych, takich jak: tantal, nikiel lub z metali szlachetnych, na przyklad z platyny.Przekrój poprzeczny dyszy moze miec rózne ksztalty, jednak pod warunkiem, aby wymagane wlasciwosci nie ulegly zmianie.W dalszym opisie omówiono bardziej szczególowo dysze o przekroju kolistym, choc przedmiot wyna¬ lazku dotyczy równiez dysz, majacych inne prze¬ kroje poprzeczne.Wynalazek dotyczy równiez sposobu wytwarzania tych dysz i podaje dwa sposoby wykonania.W sposobie pierwszym rure, wykonana na przy¬ klad z tlenku aluminium przepilowuje sie podluz¬ nie po cieciwie przekroju kolistego, przekraczajac okolo 10% srednice tego przekroju, jak pokazano na fig. 3 i 4. Taka sama czynnosc powtarza sie z druga rura o tej samej dlugosci i o takim samym przekroju. Do wykonania dyszy stosuje sie tylko dwie czesci rury li 2 o przekrojach wiekszych niz polowa kola. W czesciach tych, na ich krawedziach, wycina sie odpowiednio wpusty, jak pokazano na fig. 7 w ten sposób, aby po ich polaczeniu powstal cylinder o ksztalcie dokladnie kolistym.W ten sam sposób mozna laczyc pary elementów o tych samych srednicach w wymiarze dlugoscio¬ wym, w celu uzyskania dysz o pozadanej dlugosci.Fig. 5 przedstawia dwie pary elementów 1, 2 i 1', 2', dajace sie polaczyc ze soba, a fig. 6 pokazuje la¬ czenie elementów 2 i 2'.Calosc umieszcza sie w rurze koncentrycznej, na przyklad z tlenku glinu, tak aby zapewnic szczel¬ nosc i centrycznosc dyszy.Rury pólcylindryczne zawieraja wewnatrz, w rów¬ nej odleglosci rowki 3 o malej szerokosci i glebo¬ kosci, sluzace do umieszczenia w nich metalowych krazków 4, stanowiacych .elektrody. Rowki te moga byc wykonane na przyklad za pomoca pily diamen¬ towej.W róznych przykladach wykonania, krazki meta¬ lowe mialy grubosc zawarta miedzy 1/4 i 1/2 mm, a glebokosc rzedu 1/2 mm i byly oddzielane warstwa ceramiczna grubosci 1/2 mm.Metalowe elektrody koliste posiadaja srednice wewnetrzna cokolwiek mniejsza od pierscieni ce¬ ramicznych.Uklad ten pozwala szybko osiagnac wysoka tem- 5 perature metalu w stosunku do ceramiki, która pozostaje wzglednie chlodna, na przyklad tempera¬ tura jej wynosi okolo 500—1000°K. Tlumaczy sie to tym, ze miedzy dwiema elektrodami takimi- jak Ei i TS2 istnieje strefa gazowa malo ruchliwa, co powo- io duje bardzo mala wymiane cieplna z ceramika, która dzieki swej strukturze i wlasciwosciom izo¬ lujacym tworzy z drugiej strony bariere cieplna.Drugi sposób wykonania wedlug wynalazku sto¬ suje sie w przypadku gdy elektrody maja male 15 masy w stosunku do otaczajacych je izolatorów ceramicznych.Wedlug tego sposobu wytwarzania czynnosci roz¬ poczyna sie Od rury ceramicznej, która dzieli sie na krazki za pomoca pily diamentowej, nastepnie 20 rure laczy sie wstawiajac, jak wskazuje fig. 2, mie¬ dzy otrzymane krazki ceramiczne 5 cienkie krazki z metalu ognioodpornego 4. Krazki ceramiczne maja grubosc na przyklad od 1/4 do 1/2 mm, a gru¬ bosc krazków z metalu ognioodpornego wynosi od 25 20 do 50 mikronów. Wykonana w ten sposób rure, posiadajaca elektrody metalowe wstawione miedzy krazki ceramiczne, umieszcza sie w obudowie z weglika krzemu, otrzymanej z jednego kawalka i poddaje spiekaniu w temperaturze rzedu .1600°C, 30 nalezy przy tym miec na uwadze, ze rozszerzalnosc cieplna obudowy jest mniejsza niz rury ceramicz¬ nej. Wskutek tej operacji uzyskuje sie zlacze cera- mika-metal, które po oziebieniu stanowi 'jednolita calosc, posiadajaca dobre wlasnosci mechaniczne. 35 Calosc po przeszlifowaniu powierzchni wewnetrz¬ nej i zewnetrznej umieszcza sie w rurze koncen¬ trycznej z materialu ognioodpornego, która zabez¬ piecza szczelnosc i centrycznosc dyszy, calkowicie uniemozliwiajac zwarcia. 40 PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Scianka dyszy do konwersji magnetohydrody- namicznej, znamienna tym, ze utworzona jest na przemian z cienkich segmentów, wykonanych z me- 45 tali ognioodpornych, które stanowia elektrody Ei— 2. En i z segmentów wykonanych z materialów og¬ nioodpornych, sluzacych jako izolatory cieplne i elektryczne, przy czym elektrody tkwia czesciowo w sciance dyszy,- a czesciowo wystaja poza nia. 50

2. Sposób wytwarzania scianki wedlug zastrz. 1, znamienny tym', ze laczy sie ze soba ceramiczne rury pólcylindryczne, w których po stronie we¬ wnetrznej sa wykonane w jednakowych odstepach rowki, sluzace do umieszczenia w nich krazków 55 metalowych, sluzacych jako elektrody.

3. Sposób wytwarzania scianki wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze rure ceramiczna dzieli sie na segmenty pomiedzy które wstawia sie cienkie kazki z metalu ognioodpornego, a calosc wciska sie do 60 obudowy z wegliku krzemu i spieka w temperatu¬ rze rzedu 1600°C dla uzyskania zlacza ceramika- -metal.KI. 21 d1, 5 60205 MKP H 02 n, 4/02 ' I f, '& fy\ £n hn- Wffi^l if \ \ \ FIG.1 ^J 4 5 ±. 'i i LUL A£_R Vii, FIG.2KI. 21 d1, 5 60205 MKP H 02 n, 4/02 W FIG.5 Kai /Xr*/ \ \\v\^ FIG.6 FIG.7 610 — LDA — 20. 2.70 — 230 egz. PL PL