PL60488B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 25.Y.1965 Francja Opublikowano: 10. IX. 1970 60488 KI. 21 d1, 5 MKP H 02 n, 4/02 Twórca wynalazku: David Yerouchalni Wlasciciel patentu: Commissariat a PEnergie Atomiaue, Paryz (Francja) Elektroda zlozona do generatora magnetohydrodynamicznego Wynalaizek idotyozy elektrody.' .zlozonej do gene- rafera magmetomydirodymaimaciznego, przezmaiczonej do pracy w bardzo.' wysokich temperaturach.Nadaje sie oma do :zastasowania przede wszy¬ stkim w tych przypadkach, gdy chodzi o zapew¬ nienie polaczenia elektrycznego miedzy ciecza ogrzana do wysokiej temperatury i przewodni¬ kiem o niskiej temperaturze, co wystepuje na przyklad w przypadku generatora magnetohydro¬ dynamicznego o obiegu otwartym.W generatorze magnetohydrodynamicznym o obiegu otwartym powierzchnia czolowa elektrod, znajdujaca sie pod dzialaniem gazów spalinowych, powina byc wytrzymala na wysokie temperatury rzedu 2000—3000°K, odporna na lartimioisfere utle¬ niajaca i na pary alkaliczne. Ponadto na styku gaz — elektroda powinien wystepowac spadek na¬ piecia pomijalny wobec gaizu izjoiniizowainegO1.Elektrody te, a przynajmniej ich nagrzane plaszczyzny czolowe powinny pracowac zadowala¬ jaco przez dlugi okres czasu.Plaszczyzna czolowa elektrody moze byc wy¬ konana z tlenków ogniotrwalych, jak np. tlenek cyrkonu i tlenek 'toru, stabilizowanych kilkoma procentami tlenku wapnia, tlenku itru lub tlen¬ ków pierwiastków ziem rzadkich, dzieki czemu zwieksza sie przewodnosc tlenków cyrkonu i to¬ ru w wysokiej temperaturze.W zasadzie wyzej wymienione tlenki sa prze¬ wodnikami elektrycznymi przy dostatecznym ich 2 ogrzaniu, co jest wykorzystane w generatorach magnetohydrodynamicznych, w których elektroda o znanej temperaturze, majaca przewaznie ksztalt plytki, jest ogrzewana na powierzchni styku ze 5 zjonizowanym gazem.Poczawszy od pewnej grubosci, plaszczyzna czo¬ lowa elektrody wykonana ze stabilizowanego tlen¬ ku ognioodpornego, nie jest jednak dostatecznie goraca, aby mogla przewodzic, dlatego celem wy- io nalazku bylo opracowanie elektrody, w której nie wystepowalaby powyzsza wada. Istota elektrody wedlug wynalazku jest to, ze sklada sie ona z czesci pierwszej wykonanej z tlenku ogniotrwa¬ lego i z drugiej czesci wykonanej w postaci obu- 15 dowy metalowej o dobrej przewodnosci cieplnej i elektrycznej, chlodzonej przez wewnetrzny obieg wody. Taka obudowa jest oddzielona od pierwszej czesci warstwa laczaca i ma w górnej czesci ele¬ menty metalowe, zapewniajace dobre polaczenie 20 elektryczne i mechaniczne miedzy obiema czescia¬ mi.Pierwsza czesc jest przewaznie wykoinama z tlenku cyrkonu lub tlenku toru, ewentualnie sta¬ bilizowanych i wzbogaconych dla zwiekszenia emi- 25 sji termojonowej. Czesc ta moze byc równiez wy¬ konana z chromitu lantanu. Druga czesc wykona¬ na jest w postaci chlodzonej obudowy metalowej o dobrej przewodnosci cieplnej i elektrycznej, speliniainjaica potrójne aaidanie. 30 Po pierwsze, poprzez posrednie elementy meta- 60 488r- 3 lowe umocowane na obudowie zapewnione jest polaczenie mechaniczne miledzy pierwsza czescia przewodzaca i obudowa. To polaczenie jest zreszta uzupelnione przez dobry styk miedzy ceramika i metalem.Po drugie, charakterystyki fizyczne i geome¬ tryczne czesci tlenkowej oraz izespolu metalowego, zlozonego z obudowy i elementów laczacych, umoz¬ liwiaja dobranie odpowiedniej temperatury dla zapewnienia nalezytego polaczenia elektrycznego miedzy tlenkiem i metalem. Wreszcie, dostoso¬ wujac calkowita grubosc elektrody do strumienia ciepln^a*^Jiw^runkowanego przez dzialanie ma- gnetflai^SrpB^fujiJkji,^ mozna zapewnic na po¬ wierzchni czolowej w| ogóle, warunki odpowiada¬ jace ich odpomasci na rózne czynniki filzyczne i mechaniczne, któcym relementy te beda podlegac.Przedmiot. wynafajku zostal przedstwiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w przekro¬ ju elektrode zlozona wedlug wynalazku wykona¬ na z tlenku cyrkonu i metalu chlodzonego, tlen¬ ku toru i metalu chlodzonego oraz chromitu lan- tanu i metalu chlodzonego, fig. 2a, 2b, 3a, 3b, 4a i 4b przedstawiaja odmiany wykonania elektrody zlozonej wedlug wynalazku, fig. 5a i 5b — prze¬ kroje podluzny i poprzeczny generatora magneto- hydrodynamicznego, w którym zastosowano ele¬ ktrode wedlug wynalazku z fig. 4a i 4b.Ponizej opisano elektrode wedlug wynalazku przedstawiona na filg. 1. Elektroda ta jest rwyiko- nana w postaci plytki ABFE o ksztalcie równo- legloscianu, AB jest powierzchnia czolowa, pod¬ legajaca dzialaniu goracych gazów. Na pewnej glegokosci AC od goracej powierzchni czolowej AB, bedacej funkcja gradientu temperatury, ele¬ ktroda jest podzielona wzdluz na dwie czesci li¬ nia CD* Czesc pierwsza Z (ABCD) jest wykonana z tlenku ogniotrwalego (tlenek cyrkonu, tlenek toru), ewentualnie stabilizowanego i wzbogacone- 60 488 4 Ogrzewana powierzchnia czolowa 1 elektrody jest przewaznie pokryta warstwa borku o dobrej emisji termojonowej, jak borek wapnia, strontu, lantanu, ceru, toru i baru. Nalozenie warstw 112 5 moze byc dokonane pedzlem, pistoletem lub przez zanurzenie w zawiesinie borku z pózniejszym wy¬ palaniem lub bez wypalania, warstwa 2 umiesz¬ czona miedzy czesciami Z i Cu moze byc wykona¬ na z folii ogniotrwalego metalu szlachetnego, a 10 takze w dowolny inny sposób zapewniajacy po¬ laczenie elektryczne (proszki przewodzace, siat¬ ki lub przewody metalowe).W czesci wewnetrznej (p, a, r, t) obudowy me¬ talowej Cu przeplywa strumien wody: litery e i s 15 oznaczaja przewody doprowadzajace i odprowa¬ dzajace wode chlodzaca, które sluza równiez jako przewody do doprowadzania pradu.Fig. 2a i 2b przedstawia przekrój poprzeczny wzdluz Uiniii I — I li wiildblk z góry odmiany ele- 20 ktrody zlozonej wedlug wynalazku. W, elektrodzie tej ogniotrwaly tlenek Z2 jest odlany na górnej, rowkowanej czesci R obudowy metalowej Cu*.Dolna czesc AiMsNjB? rowków jest pokryta war¬ stwa laczaca powierzchni czolowej AjB*, wykona- 25 na z borku wykazujacego emisje termojonowa.Litery K, K', K", Km oznaczaja elementy meda¬ lowe o dobrej przewodnosci cieplnej i elektrycznej.Na fig. 2'a i 2'b przedstawiono inna odmiane powyzszego rozwiazania wedlug fig. (2a i 2b), 30 której zlobki R' maja przekrój w ksztalcie jaskól¬ czego ogona.Na fig. Sa i 3b uwidoczniono podobna elektro¬ de, w którym zlobki sa zastapione wytaczanymi! wnekami F. 35 • Na fig. 4a tlenek Z4 jest wykonany w postaci plytki ceramicznej A4B chlodzona obudowe metalowa Cu4. Powierzchnia M4PQN4 i oigrzewaina powileirzchniia -azotowa A4B4 sa pokryte warstwa borku wykazujacego emisje go, lub z chromitu lantanu. Pozostala czesc CDEF 40 termojonowa, przy czym elementy metalowe spel- jest uksztaltowana w postaci chlodzonej obudowy niaja tu te sama role, co w elektrodzie wedlug metalowej Cu, majacej dobra przewodnosc ciepl- filg. 1, to saimo dotyczy przewodów 64 & S4. na ielektryczna. Na fig. 5a i 5b przedstawiono generator magne- Elementy metalowe K, K', K", Km, o dobrej tonydr odynamiczny w przekroju podluznym i po- przewodnosci cieplnej i elektrycznej umieszczone 45 przecznym, w którym zastosowano elektrode we- sa w czterech, pieciu lub szesciu rzedach na ca¬ lej dlugosci elektrody i przymocowane mechanicz¬ nie lub przez spawanie w czesci CD obudowy CDEF zapewniajac polaczenie elektryczne oraz regulacje teimtpeiratury powierzchni czolowej AB wystawionej na dzialanie gazów spalinowych. Ta regiula tlenku (ZrO« lub ThO*) lub chromitu lantanu (OCh/LaiOs), grubosci AC pierwszej czesci prze¬ wodzacej, wymiarów elementów K i ich ilosci oraz rodzaju materialu.Pomiedzy obu czesciami elektrody wzdluz linii CD zastosowano laczaca warstwe 2 (wykonana z weglika lub borku metalu, którego tlenek zasto¬ sowano do czesci pierwszej Z lub z ogniotrwale¬ go metalu szlachetnego jak platyna, rod, iryd lub ich stopy. Powyzsza warstwa sluzy do zapewnie¬ nia polaczenia miedzy ceramika i metalem oraz kontaktu elektrycznego miedzy czescia Z i czescia Cu elektrody. dlug fig. 2a i 2b.Na fig. 6a i 6b przedstawiono w przekroju po¬ przecznym i podluznym generator magnetohydro- dynamiczny, w którym zastosowano elektrode we- 50 dlug fig. 4a i 4b.Na fig. 5a, 5b, 6a i 6b cyfry od 1 do 6 ozna¬ czaja: 1 — tlenek ogniotrwaly Z, 2 — obudowe metalowa chlodzona wewnetrznym obiegiem wo¬ dy, 3 — ogniotrwaly nieprzewodzacy material ce- 55 ramiczny, 4 — ogniotrwaly nieprzewodzacy mate¬ rial ceramiczny, 5 — beton ogniotrwaly, 6 — przewody doprowadzajace prad i 7 — laczace ele¬ menty metalowe o przewodnosci elektrycznej i cieplnej. eu Ksztaltowanie czesci 1 (tlenek ogniotrwaly Z) moze byc dokonane w dowolny znany sposób, na przyklad przez odlewanie, prasowanie na sucho i spiekanie pod cisnieniem, nacisk izostatyczny i spiekanie z dodatkiem, tlenku wapnia, berylu, 65 strontu i metali ziem rzadkich stabilizujace cyr-60 488 "kon w -celu poprawy emisji termojonowej i prze¬ wodnosci elektrycznej.Oczywiscie wynalazek nie ogranicza sie tylko do opisanego sposobu, lecz obejmuje równiez inne odmiany nie przekraczajace zakresu wynalazku. PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Eelektroda -zlozona do generatora magneto- hydrodynamicznego znamienna tym, ze zawiera pierwsza czesc przewodzaca (%), która znajduje sie od strony przeplywu gazów goracych, sklada¬ jaca sie z tlenku ogniotrwalego bezposrednio sty¬ kajacego sie z goracymi gazami jonizowanymi oraz druga czesc (Cu) stanowiaca obudowe metalowa o dobrej przewodnosci cieplnej i elektrycznej, chlodzona wewnetrznym obiegiem wody, przy czym obudowa jest oddzielona od pierwszej czesci warst¬ wa laczaca (2) i zawiera w swej górnej czesci ele¬ menty imieitalowe pewniaja polaczenie meotoanilczne i elektryczne mdlejdzy obiema jej czesciami. 6 ogniotrwalych, takich jak tlenek cyrkonu, tlenek toru, chromit*lantanu. 4. Elektroda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, 5 ze v;arstwa laczaca (2) jest wykonana zjwegliku lub borku metalu, którego tlenek zastosowano do czes¬ ci pierwszej (Z). 5. Elektroda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, io ze warstwa laczaca <2) jest wykonana z metalu ogniotrwalego szlachetnego, jak platyna, rod, iryd, lub stopu tych metali. 6. Elektroda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, 15 ze powierzchnia obudowy metalowej (Cu) znajdu¬ jaca sie najblizej goracych gazów zawiera rowki (R) wypelnione tlenkiem ogniotrwalym. 7. Elektroda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, 20 ze druga czesc zawiera w swej górnej czesci ro¬ wki (R') o przekroju poprzecznym w ksztalcie ja¬ skólczego ogona.

2. Eleikrtirodia wedlug zasltrz. 1, znamienna tym, 8. Elektroda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze ogrzewana powierzchnia czolowa (1) elektrody 25 ze druga czesc zawiera w swej czesci górnej wy- jest pokryta warstwa borku, jak borek wapnia, toczone wglebienia (F). strontu, lantanu, ceru, toru i baru, które maja dobra emisje termojonowa. 9. Elektroda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze druiga czesc sitiamowi obudowa (metalowa, której 3. Elektroda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, 30 powierzchnia znajdujaca sie najblizej goracych :ze pierwsza czesc (Z) wykonana jest z tlenków gazów ma przekrój w ksztalcie trapezu (M4PQN4). Dokonano jednej poprawki FIG.2a G2bKI. 21 d1, 5 60 488 MKP H 02 n, 4/02: FIG.

3. FIG4( ^ A--^ -©©©©© ^)©© ¦¦ © O© © b o o o O O 0 o o o , i FIG.3b FIG4b EftfrMsWUs^: mmmm, ss 4? 5JLOjb»"| 6+ -s^ FIG5a FIG.5b 5 £Or^c^~cTóo^óvo P 4 P ^ Y- Ci 0C~ Do

4. -"- *< ¦ \\\\\\\\\\Y '0 r o 34-ff^.^fr Bltk 2044/70 r. 230 egz. A4 PL PL