PL61700B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 14.YIIL1967 (P 122 187) 16.Vm.1966 Francja 20X1971 61700 KI. 21 d1, 5 MKP H02n,4/»2 lltlUOTLRA] Twórcawynalazku: Andrc Dubois Wlasciciel patentu: Commissariat a PEnergie Atomiaue, Paryz (Francja) Elektroda z materialu ceramicznego, stosowana zwlaszcza w generatorach magnetohydrodynamicznych Przedmiotem wynalazku jest elektroda z materialu ceramicznego, stosowana zwlaszcza w generatorach mag* netohydrodynamicznych.W szczególnosci wynalazek dotyczy tych elektrod, które skladaja sie z materialów ceramicznych wzboga¬ conych materialami emisyjnymi.Wiadomo, ze materialy ceramiczne takie jak tlenek cyrkonu i jego pochodne odznaczaja sie lamliwoscia przy gwaltownych zmianach temperatury. Elektrody dla wspomnianych generatorów sa poddawane róznicom temperatur rzedu co najmniej 1700°C, zwlaszcza, miedzy plaszczyzna stykajaca sie z gazami, a plaszczyzna chlo¬ dzona. Te róznice wzmagaja jeszcze kruchosc stosowa¬ nych ceramik.Wiadomo, ze materialy ceramiczne sa stosunkowo lepszymi przewodnikami elektrycznosci, gdy ich tempe¬ ratura przewyzsza temperature otoczenia o 1000°C. Dla¬ tego tez, zbieranie pradu elektrycznego winno nastapic w strefie, gdzie temperatura jest rzedu 800—900°C.Znane sa elektrody do generatora magnetohydrody- namicznego skladajace sie z dwu czesci. Czesci pierw¬ szej z tlenku ognioodpornego i czesci drugiej z grafitu.Przy czym pomiedzy tymi czesciami znajduje sie war¬ stwa, która zapewnia polaczenie elektryczne pomiedzy nimi. Warstwa ta jest weglik lub borek metalu ognio¬ odpornego, takiego jak molibden, niob, tantal, wol¬ fram.Plaszczyzna stykajaca sie z jonizowanymi goracymi gazami jest powleczona borkiem o duzej emisyjnosci termojonowej. Element grafitowy elektrody moze byc w 10 15 20 25 30 ksztalcie plytki rowkowanej w której tlenek ogniood¬ porny jest wlewany w postaci masy. Dno rowków po- wleczone jest powyzsza warstwa.Cdem wynalazku bylo opracowanie elektrod o wyz¬ szej odpornosci na wiar cieplny oraz odpornosci na erozje szybko poruszajacych sie gazów.Istota elektrody wedlug wynalazku jest to, ze wspor¬ nik jest wykonany z bloku miedzianego, na powierzch¬ ni którego znajduje sie wneka w której umieszcza sie element sluzacy do polaczen elektrycznych i na pod- wymmmm ri—reo elementu plytke z materialu cera¬ micznego, odpowiednio wzbogaconego w material emi¬ syjny, przylutowanego do danego elementu i zrównane¬ go z powierzchnia wspomnianego wspornika.Wspomniany element sluzacy do polaczen elektrycz¬ nych sklada sie z pretów z materialu ceramicznego otu¬ lonych warstwa metalowa, zwlaszcza ze srebra lub ni¬ klu. Obwód wspomnianej wneki wspomnianego wspor¬ nika miedzianego posiada brzegi sciete. Plytka z ma¬ terialu ceramicznego jest przyhitowana do calosci wspomnianych pretów i wspomnianej warstwy metalo¬ wej. Element sluzacy do polaczen elektrycznych jest materialem malo przewodzacym cieplo, o odpowiednim wspólczynniku dylatacji, na którym wspomniana plyt¬ ka z materialu ceramicznego jest przymocowana za po¬ moca czystego srebra. Materialem ceramicznym jest tlenek cyrkonu bogaty w wapn, a jako material meta¬ lowy malo przewodzacy wybiera sie stop Monela, ni¬ kiel, tytan lub stopu zelaza, niklu i kobaltu.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest na rysunku, 617003 61700 4 na którym fig. 1 przedstawia czesciowy przekrój elek¬ trody wedlug wynalazku, a fig. 2 przekrój czesciowy odmiany wykonania elektrody wedlug wynalazku.Na fig. 1 przedstawiona jest elektroda, której ele¬ ment uzywany do polaczen elektrycznych sklada sie z pretów 1 z materialu ceramicznego. Te prety maja wy¬ miary kilkumilimetrowe na przyklad od 2 do 4 mm, a ich wysokosc jest okreslona w zaleznosci od strumienia cieplnego oplywajacego elektrode oraz od grubosci warstwy metalowej 2 w która prety te sa otulone. Ta warstwa moze byc ze srebra lub niklu.Warunkiem dobrej pracy elektrody wedlug wynalazku *jest* tor-aby^^emneiatura T2 na wierzcholku pretów by¬ la bliska -^rt)°lC3 fifc^ka 3 z ceramiki dzieki powloce 4, której grubosc nie njusi byc dopasowana w sposób kry¬ tyczny, jest przymocbwana do warstwy metalowej 2 i do pretów t! Mckieinf-wspornik 5 elektrody posiada ukos¬ ne sciecial5lctój^*1i^zymuja plytke 3.Odpornosc materialu na udar cieplny otrzymuje sie dzieki obecnosci warstw metalowych 2.Podzial na prety 1 o malych wymiarach pozwala na to, ze podczas zmian temperatury, te prety sa poddane sciskaniu i rozciaganiu w stopniu nizszym od ich gra¬ nicy wytrzymalosci na zerwania.Plytka 3 której grubosc musi byc okreslona w zalez¬ nosci od strumienia cieplnego zapewnia na powierzch¬ ni elektrody, temperature Ti w granicach 1700°C — 1900°C, konieczna dla dobrej emisji, a przede wszyst¬ kim zapewnia dobra równomiernosc temperatury Ti.Odpornosc na erozje jest wzmocniona dzieki temu, ze struktura elektrod pozwala na dokladne ich wyko¬ nanie. Mozna bowiem, jezeli sie chce dopasowac górna powierzchnie plytki 3 za pomoca narzedzia diamento¬ wego.Powloka 4 przyczynia sie ponadto do polepszenia mechanicznej odpornosci poniewaz plytka 3 jest w ten sposób poddana jednakowemu naprezeniu.Na fig. 2 przedstawiono odmiane wykonania elek¬ trody wedlug wynalazku. Elektroda ta posiada równiez wspornik miedziany 5 i plytke 3 z materialu ceramicz¬ nego. W tym wykonaniu osiagnieto jednak oszczednosc materialu ceramicznego emisyjnego poniewaz grubosc plytki 3 jest przystosowana do strumienia cieplnego i do jej przewodnosci cieplnej, tak aby, temperatura Ti wahala sie w granicach miedzy 1700°C a 1900°C, pod¬ czas gdy temperatura T2 jest zawarta miedzy 800 a 900°C.Element sluzacy do polaczen elektrycznych jest tym razem zwyklym wspornikiem metalowym 7 do którego plytka 3 jest przymocowana za pomoca lutowia 8 sta¬ nowiacego stop zlota i niklu lub czystego srebra.Wspornik metalowy 7 moze byc wykonany ze stopu Monela, niklu, tytanu lub stopu zelaza — niklu — ko- 5 baltu, gdyz te materialy maja wspólczynniki rozszerzal¬ nosci bliskie wspólczynnikom ceramik na bazie tlenku cyrkonu bogatego w wapn (11* 10—6 na kazdy stopien), które moga byc uzywane na plytki 3.Niezaleznie od tego te materialy sa dosyc zlymi prze¬ wodnikami ciepla. Wspornik metalowy 7 moze byc wy¬ konany jak przedstawiono na fig. 2 w taki sposób, ze przy mniejszej objetosci obie jego koncówki moga byc kazda z osobna, w temperaturze 900°C i 1000°C. PL PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Elektroda z materialu ceramicznego, dostosowana zwlaszcza w generatorach magnetohydrodynamicznych, znamienna tym, ze posiada wspornik (5) wykonany w postaci bloku z miedzi na powierzchni którego, znaj¬ duje sie wneka w której umieszczony jest element sta¬ nowiacy plytke (3) z materialu ceramicznego odpowied¬ nio wzbogaconego w material emisyjny, który jest przy- lutowany do elementu (1) sluzacego do polaczen elek¬ trycznych i zrównany z powierzchnia wspomnianego wspornika.

2. Elektroda wedlug zastrz. 1 znamienna tym, ze element (1) sluzacy do polaczen elektrycznych wykona¬ ny jest w ksztalcie pretów z materialu ceramicznego i otulony warstwa metalowa (2) ze srebra lub niklu.

3. Elektroda wedlug zastrz. 1 znamienna tym, ze krawedz (6) wneki wspornika (5) jest scieta ukosnie.

4. Elektroda wedlug zastrz. 1 znamienna tym, ze plytka (3) z materialu ceramicznego jest przylutowana do zespolu pretów (1) i warstwy metalowej (2).

5. Elektroda wedlug zastrz. 1 znamienna tym, ze ele¬ ment (1) sluzacy do polaczen elektrycznych wykonany jest z materialu ceramicznego slabo przewodzacego cie¬ plo i o odpowiednim wspólczynniku rozszerzalnosci, do którego to elementu jest przymocowana plytka (3) z ma¬ terialu ceramicznego za pomoca lutowia (8) zwlaszcza czystego srebra.

6. Elektroda wedlug zastrz. 1 znamienna tym, ze wspomniany material ceramiczny stanowi tlenek cyrko¬ nu bogaty w wapn.

7. Elektrocla wedlug zastrz. 5 znamienna tym, ze wspornik metalowy (7) slabo przewodzacy cieplo stano¬ wi stop Monela, nikiel, tytan lub stop zelaza — niklu — kobaltu. 15 20 25 30 35 40KI. 21 d1, 5 61700 MKP H 02 n, 4/02 6 3 T, T2 Fig. 1 TT, 3 8 Fig. 2 PL PL