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 PL