BE634925A

BE634925A -

Info

Publication number: BE634925A
Authority: BE

Description

Protection pour électrodes de générateurs hydro-magnétiques.

La présente invention concerne les appareils servant à convertir l'énergie hydro-magnétique et, plus spécialement, un moyen pour protéger les électrodes des appareils convertisseurs d'énergie hydre-magnétiques.

Le procédé habituellement suivi pour produire de l'é- nergie électrique consiste à faire mouvoir des conducteurs métal- liques dans un champ magnétique* Habituellement, l'énergie thermi- que est convertie en énergie mécanique et l'énergie mécanique en énergie électrique. On peut aussi produire de l'énergie éleotri- oue en faisant mouvoir des conducteurs fluides dans un champ magné- toqie. Cependant, pour obtenir une conversion directe d'énergie thermique en énergie électrique, il est nécessaire d'utiliser un gaz afin d'obtenir une variation de volume appréciable.

Des quan- tités importantes d'énergie électrique peuvent être produites ef- ficacement en utilisant les techniques hydro-magnétiques, dites @

EMI2.1
techniques MHD. Un générateur hydro-magnitique u 1 liiie un fluide actif conducteur de l'électricité, généralement produit de cou- bustion gazeux, qui est ionisa thermiquement et a ;

ivé au moyen d'un santal alcalin afin de rendre le gaz plus conducte On fait pas- ! sar ensuite le gaz ionisé dans un champ magnétique transversale Des électrodes collectrices de courant sont disposées sur le pas- sage du fluide actif ionisé pour recueillir le courant produit par le mouvement du gaz conducteur de l'électricité dans le champ
EMI2.2
Iût4 ,,1I7" '',t111 La théorie générale et le fonctionnement d'un gênez rateurhydro-raagnetique sont décrits en détail dans le brevet no633.576. Co\M décrit dans ce brevet, si on veut obtenir un cycle de travail efficace sans devoir recourir à une machine de longueur exagérée, il est nécessaire de maintenir dans un état de haute conductibilité électrique le gaz ionisé thermiquement.

Par conséquent, le gaz doit être maintenu à une température élevée
EMI2.3
de l'ordre do 2.500*K. Si on utilise des produits de combustion gazeux contenant un pourcentage notable d'oxygène, 5% par exemple, ainsi que de l'acide carbonique et de l'eau dus aux phénomène *dt décomposition, le problème de la durée dat vie des électrodes Il pose. Ce problème existe parce que la plupart des matière. qui sont des conducteurs électriques et sont capables de résister à des tel- pératures de 2.2009C à 2.7$Q#C s'oxydent facilement.

Dans un appareil hydro-magnétique, dit appareil MHD, dont les électrodes sont en carbone ou en un mélange à base de carbone
EMI2.4
et utilisant les produits de combustion gaze= chaude ooarae fluide actif ionise thermiquement, les électrodes ont une courte durée de vie. Ceci est dû aux réactions d'oxydation qui ont lieu 4 la surface des électrodes. Parmi ces réactions qui enlèvent du carbone des électrodes, on peut citera

EMI3.1

Une solution possible consiste à utiliser des élec- trodes en oxyde, par exemple de l'oxyde de zirconium, mais alors d'autres problèmes interviennent, comme celui d'établir des con- nexions de circuit extérieures avec l'oxyde de zirconium chaud.

La présente invention a pour but de procurer un ap- pareil convertisseur d'énergie hydro-magnétique nouveau et perfec- tionné qui comporte des moyens pour protéger les électrodes contre l'oxydation.

La présente Invention consiste essentiellement en un générateur hydro-magnétique comportant un conduit pour faire circu- ler au travers d'un champ magnétique un fluide actif consistant en un gaz oxydant chaud, et des électrodes disposées le long du conduit des moyens d'alimentation étant disposés en amont des électrodes poux pourvoir ces électrodes d'une couche de protection.

L'invention procure un appareil hydro-magnétique utilisant un fluide actif ionisé thermiquement. De? moyens d'ali- mentation sont placés en amont des électrodes collectrices de courant, près du fluide actif en circulation. Les moyens d'alimen- tation fournissent une matière protectrice qui est entraînée par le fluide actif en circulation et sert à former une couche protec- trice sur les électrodes.

L'invention ressortira clairement dela description détaillée de quelques formes d'exécution de l'invention représentées aux dessins annexés, dans lesquels. la fig. 1 est une coupe suivant l'axe de symétrie d'une chambre de générateur MHD suivant la présente invention.

La fig.1A est une coupe suivant la ligne IA-IA de la fig. 1, et les figs. 2, 3 et 4 sont des coupes semblables

à celle de la fig. 1 et montrant d'autres formes d'exécution de l'invention.

Sur les figures 1 et 1A, les produite de combustion gazeux à haute température, constituant le fluide actif, passent d'une chambre de mélange 10 à une chambre génératrice 11 par un conduit 12. Des électrodes 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 et 28 sont disposées le long du conduit 12. Quatre paires d'électrodes seule- ment sont représentées, mais on peut en utiliser un plus grand ou un plus petit nombre de paires. Les électrodes peuvent être en une matière conductrice de l'électricité, comme le graphite, On pourrait aussi utiliser du tungstène, du tantale ou d'autres métaux réfractaires.

Les parois 30 et 32 sont en une matière iso, lante, par exemple de l'oxyde de magnésium ou de l'oxyde de zirco- nium, qui isole les électrodes entre elles, et servent de parois au conduit 12 du générateur. Les parois latérales isolantes 31 et 33 constituent les autres parois du conduit 12. Les pièces polai- res magnétiques N et 8 entourent les parois 31, 33 et établissent un champ magnétique transversal à la circulation du fluide actif dans le conduit 12. Les électrodes utilisées dans cette forme d'exé cution de l'invention sont oxydables et sont érodées ou détériorées par le passage des produits de combustion gazeux contenant de l'oxy- gène, lorsque les gaz à haute température lèchent les électrodes.

Si les électrodes sont en graphite, leur détérioration entraine la disparition du carbone, de sorte que les électrodes doivent être remplacées après un certain temps* Afin d'éviter la détérioration progressive des électrodes, on dispose des pièces en graphite 34 et 36 le long du conduit 12 du générateur, entre la chambre de mé- lange 10 et la chambre génératrice 11. Les pièces 34 et 36 peuvent être partiellement ou entièrement en graphite, matière qui contient une forte proportion de carbone. Lorsque les produits de combustion lèchent les pièces 34 et 36, des quantités notables de carbone sont introduites dans le courant gazeux.

De l'anhydride carbonique est produit ainsi et circule le long des parois intérieures du con- duit 12 de manière à constituer une couche protectrice d'anhydride carbonique oui recouvre les électrodes. Les produits de com-

bustion gazeux lâchant les pièces 34 et 36 oxydent celles-ci et le carbone y contenu se combine avec l'oxygène des produite de combus- tion gazeux pour former de l'anhydride carbonique. Une couche d'anhydride carbonique est capable de protéger les électrodes con- tre l'oxydation tout en constituant un chemin bon conducteur de l'électricité vers les électrodes aux températures de travail uti- lisées. Les pièces 34 et 36 peuvent être remplacées périodiquement.

Sur la fig. 2, on utilise des barres en graphite 40 et 42 qui peuvent être moins massives que les pièces 34 et 36. On fait pénétrer progressivement les barres 40 et 42 dans le courant de fluide actif de façon à alimenter celui-ci continuellement en carbo- ne. On peut utiliser des vis de réglage 44 et 46 ou tout autre moyen connu pour faire avancer les barres 40 et 42. L'avantage de cette forme d'exécution réside en ce qu'un courant de carbone plus ou moins constant peut être introduit dans le courant gazeux, à l'opposa de l'usure progressive des pièces en graphite 34 et 36 de la fig. 1.

Les autres éléments constitutifs de la forme d'exé- ' cution de la fig.2 sont en substance les mêmes que ceux de la fig.l.

La fig. 3 représente en substance la même installation qu'aux figures 1 et 2, sauf qu'il y est prévu des orifices d'alimen- tation 50 et 52 qui débouchent dans la canalisation 12. Les deux formes d'exécution précédentes sont basées sur la théorie selon la- quelle la destruction du graphite provoque une oxydation partielle de la surface des pièces et introduit donc de l'anhydride carbonique libre dans le courant de fluide actif tout en consommant simultané- ment de l'oxygène. Au lieu d'introduire du carbone dans le fluide actif, on peut introduire par soufflage du graphite pulvérulent avec un gaz inerte comme l'hélium ou l'argon dans le conduit 12, par les orifices 50 et 52,

constituant ainsi une couche d'aydride car- bonique au moment où le carbone libre se combine avec l'oxygène des produits gazeux de la combustion. On peut aussi utiliser des liqui- des produisant du carbone comme l'essence, le propane ou l'ootagly- col nitrate qui, lorsqu'ils sont Introduits dans le courant de flui-

de actif, brûlant et produisent de la suit par décomposition partiel- le ou complète. La suie, qui contient des particules de carbone libre, entre en combinaison pour constituer de l'anhydride car- bonique qui sert de couche protectrice aux électrodes en aval.

La fig. 4 représente des tubes 60 et 62 disposée en a- mont des électrodes et communiquant avec le conduit 12. Les tubes 60 et 62 contiennent du carbone finement divisé et tassé, par exem- ple du noir de carbone. Les vis de réglage 64 et 66 sont prévues pour faire avancer les tubes 60 et 62 dans le conduit 12. Les tu- bes 60 et 62 peuvent être en un métal comme l'aluminium qui se va porise lorsqu'il est introduit dans le courant chaud de produits de combustion gazeux.

Lorsque les tubes 60 et 62 se vaporisent, le carbone pulvérulent est introduit dans le courant gazeux et entre en combinaison pour produire de l'anhydride carbonique qui est en- traîna par le fluide actif afin de constituer une couche protectrice pour les électrodes en aval* Au lieu de faire avancer les tubes 60 et 62 dans le courant, on peut faire avancer le carbone pulvéru- lent dans les tubes eux-mêmes pour le faire pénétrer dans le courant de fluide actif sans faire avancer les tubes.

Quand on utilise la forme d'exécution représentée à la fig. 4, on peut ajouter une matière d'activation supplémen- taire au courant de fluide actif pour augmenter la conductibilité des gaz entourant les régions plus froides voisines des surfaces d'électrodes. Comme matière d'activation, on peut mélanger un composé de potassium sous forme pulvérulente au noir de carbone..

On peut aussi utiliser des mélanges de noir de carbone et de césium pour obtenir une meilleure ionisation du fluide actif dans les ré- gions relativement froides du conduit du générateur. Pour le reste, la forme d'exécution représentée à la fig. 4 est en substance sem- blable à celles représentées aux figs. 1, 2 et 3.

Claims

EMI7.1

B.& E & à, p 1, 0-,â 11 9 à µ* 1 - Générateur hydro-magnétique comportant un conduit pour faire circuler au travers d'un champ magnétique un fluide actif comprenant un gaz oxydant chaude ainsi que des électrodes disposées le long du conduit, caractérisé en ce que dea moyens d'alimentation sont disposée en amont des électrodes pour fournir une couche protec- trie. pour les électrodes.

2 - Générateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation peuvent fournir au gaz oxydant une matière à base de carbone afin de produire une couche protectrice de gaz non oxydant recouvrant les électrodes.

3 - Générateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la couche protectrice de gas non oxydant est de l'anhydride carbonique.

4 - Générateur suivant la revendication 1, 2 ou 3, caracté- risé en ce que le gaz oxydant consiste en des produits de combustion gazeux" 5 - Générateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation consis- tent en des organes d'alimentation disposés près de la circulation de fluide actif,,en amont des électrodes, et comprenant du carbone.

6 - Générateur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation comprennent un dispositif d'avancement fonctionnellement relié aux organes d'alimentation afin de faire avan car progressivement ceux-ci dans le fluide actif en circulation* 7 - Générateur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les organes d'alimentation sont des tubes contenant une matière carbonée.

8 - Générateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation comprennent de.,: orifices communiquant avec le conduit et disposés en amont des élec- trodes, et par lesquels un gaz comprenant du carbone est apporté au fluide actif. <Desc/Clms Page number 8>

9 - Générateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation comprennent des orifices communiquant avec le conduit et disposés en amont des électrodes, ces orifices apportant au fluide actif un fluide donnant du carbone par décomposition et combustion partielle.

10 - Générateur hydro-magnétique, en substance comme dé- crit ci-dessus avec référence aux dessins annexes et comme représenté sur ces dessins.