Способ изготовления натрийсерного элемента

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - упрощение изготовления и повышение надежности. Натрийсерный элемент имеет цилиндрический наружный корпус 8, содержащий трубчатый твердый электролит 1 из бета-глинозема. В наружной катодной зоне между электролитом 1 и корпусом 8 помещена сера, а во внутренней анодной зоне в электролитной трубе помещен натрий. Элемент 2 из альфа-глинозема закрывает твердый электролит и удерживает токосъемник 5. Катодная зона уплотнена кольцевым металлическим элементом 9, вокруг внутреннего его края выполнено соединение термокомпрессионным методом с элементом 2, причем этот элемент по наружному краю приварен к корпусу 8. Второй кольцевой металлический элемент 10 термокомпрессионным методом соединен с элементом 2, элемент 10 полностью помещается внутри первого кольцевого элемента 9 и приварен к токосъемнику. Металлические элементы 9 и 10 соединяются с элементом 2 до того, как крышку соединяют с электролитом, а также до того, как первый элемент 9 приваривают к корпусу 8. Металлические элементы изготовлены из сплавов на основе никеля или железа с коэффициентом термического расширения, близким к таковому керамики, коррозионностойких и с температурой плавления, превышающей температуру глазурования, а именно 1050°С. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 0) M 10/39

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ф "$),ффьЩ т

0йьц ф >,,, )1 " 11Ц )

Б Б)иет,,А, 3

Н IlATEHTY

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О П.1РЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3929030/24-07 (22) ) 9. 07 85 (33) GB (46) 07.02.90. Бюл. 5 (71) Клойрад Сайлент Пауэр Лимитед (ГВ) (72) Стюарт Маклачлан и Кристофер

О Нейл-Белл (СВ) (53) 62).352.9(088.8) (56) EP Ф 0064656,кл. Н 01 М 10/39, 1982.

Заявка Англии - 2102622, кл. Н 01 М 10/39, 1982. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАТРИЙСЕРНОГО ЭЛЕМЕНТА (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — упрощение изготовления.и повышение надежности. Натрийсерный элемент имеет цилиндрический наружный корпус 8, содержащий трубчатый твердый электролит 1 из бета-глинозема. B наружной катодной зоне между электролитом 1 и корпусом 8 помещена сера, а во внутренней анодной зоне в электролитной трубе помещен натрий.

Элемент 2 из альфа-глинозема закры„SU „„1542429 А 3

2 вает твердый электролит и удерживает токосъемник 5. Катодная зона уплотнена кольцевым металлическим эле-. ментом 9. вокруг внутреннего его края выполнено соединение термокомп)сессионным методом с элементом 2;

-причем этот элемент по наружному краю приварен к корпусу 8. Второй кольцевой металлический элемент 10 термокомпрессионным методом соединен с элементом 2, элемент 10 полностью помещается внутри первого кольцевого элемента 9 и приварен к токосъемнику. Металлические элементы 9 и 10 соединяются с элементом 2 до того, как крышку соединяют с электролитом, а также до того, как первый элемент 9 привари-. вают к корпусу 8. Металлические элементы изготовлены из сплавов на основе никеля или железа с коэффициентом термического расширения, близким к таковому керамики, коррозионностойких и с температурой плавления, превышающей температуру

О глазурования, а именно 1050 С.

) з. п.ф-лы, ) ил.

1542429

Изобретение относится к электротехнике, Цель изобретения — упрощение изготовления и повышение надежности.

На чертеже показан сернонатриевый элемент.

Элемент содержит И-образный трубчатый электролит из p — глинозема, 10 торец которого закрыт эле>кентом 2 из изоляционного керамического материа( ла, например о1,-глинозема, путем глазурования ее к электролиту. Внутри герметичного узла 1ожет. располагаться 15 железная фольга 3 нецосредственно у внутренней цилиндрической поверхности электролитной трубы, образуя капиллярную зону вблизи поверхности, работаМщую в качестве фитиля. Внутри 20 ( первой электродной зоны 4 находится жидкий при рабочей температуре натрий. Капилляр обеспечивает слой жидкого натрия на внутренней поверхноо 25 сти электролитной трубы. Стержнь токосъемника 5 входит в натрий, проходя через отверстие 6 в элементе 2 из

cL -глинозема. Вторая электродная зона 7 содержит углеродный волокнистый материал, пропитанный серой. З0

Вторая электродная зона 7 находится . между металлическим корпусом 8 и электролитом.

Элемент 2 из о4 -глинозема выполнен в виде диска и прикреплен к корпусу 8 кольцевым металлическим элементом 9, изготовленным из сплавов

Inconel 600 или Fecralloy А. Элемент

9 соединен сваркой с наружной частью, 40 корпуса и термокомпрессионным соединением с элементом 2 в кольцевой зоне вокруг центрального отверстия 6. В центральной электродной зоне установлен токосъемник 5, проходящий 45 через отверстие 6 и прикрепленный к внутреннему металлическому элементу . 10, который соединен с глиноземом также термокомпрессией. Элемент 10 находится на расстоянии радиально внутри относительно кольцевого элемента 9, при этом они электроизолированы друг относительно друга Ы— глиноземом.

В пропессе изготовпения элемента металлические элементы 9 и 10 крепят к элементу из о6 -глинозема до начала дальнейшей сборки электрического элемента. Это соединение осуществляется путем сжатия при повышенной температуре в вакууме. Обычными условиями такого соединения для толшины 0,075 мм элементов из сплава Fecrallcy являются максимальная температура соео динения 1000 С, выдержка при максимальной температуре 20 мин, давление соединения 24,5 Н1мм, давление в

-Я Я камере 4 1 О косм . Соединение может осуществляться методом термокомпрессии в вакууме так, что внутренний уплотнительный элемент 10 зажимается между опорной шайбой 11 и торцовым элементом 2 из оЬ -глинозема, а внешний уплотнительный элемент 9 между опорной шайбой 12 и пластиной 2. Опорная шайба выполнена из сплава следующего состава,,мас.Х;

Ni 29, Со 17, Fe 54, или сцлава состава, мас.Ж: Ni 81, Cr 13, Ре 6.

Коэффициент термического расширения у этих сплавов соответствует стеклу. Полученное соединение оказывается более. прочным и более гибким, поскольку возможно осуществить небольшой изгиб элемента 9 вне соединения, при этом участок соединения жестко удерживается опорной шайбой 12.

После того, как узлы были изготовлены таким способом, электролитную трубу можно присоединить к с6— глинозему, поскольку стыки остаются достаточно прочными, даже ели они подвергаются сменам температур при глазуровании, когда обычно происходит нагрев от комнатной температуры до 1075 С с последующим охлаждением. После этого электролитная труба находится в заданном положении, а затем катодную конструкцию можно установить вокруг электролитной трубы и собрать ее в корпусе, который приваривается к элементу 9.

Внутреннюю полость электрического элемента затем можно наполнить натрием и уплотнить ее после того, как вставлен анодный токосъемник.

Обнаружено, что можно осуществлять надежные герметичные стыки между керамическими материалами, в частности, глиноземом и стойкими к коррозии сплавам на основе железа или никеля, Эти стыки остаются герметичными, подвергаясь тепловым нагрузкам, .возникающим в процессе глазурования, который можно применять для стыковки электролитного элемен1. Способ изготовления натрийсерного элемента, включающий установку в наружном цилиндрическом металличе20 ском корпусе электролита из бета-глинозема для разделения внутреннего пространства корпуса на две электродные зоны, соединение изоляционного керамического элемента с эле-..

25 ктролитом глазурованием для закрытия первой электродной зоны, установку токового коллектора от первой электродной зоны в изоляционном керамическом элементе, термокомпрес30 сионное связывание изоляционногр керамического элемента с кольце-, вым металлическим элементом из сплава на железной и никелевой основе и сварку этого металлического элемента с наружным корпусом для закрытия второй электродной зоны, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения изготовления и повышения на+ дежнасти, первую электродную зону

4Q уплотняют вокруг токоотвода дополнительным внутренним кольцевым металлическим элементом, при этом по меньшей мере один из внешнего и внутреннего металлических элементов

45 изготавливают из сплава на железной основе, содержащего следующие,компог

ОУ Э ненты, мас. Ж:

Cr 15,8-20

А1 4, 8-5 д-SO

0,1-0,4

С О, 01-0,02

Fe Остальное или из сплава на никелевой основе, содержащего следующие компоненты, мас

Cr 15,5

Fe 8

С 0,05

Ф E 54242 та с изолирующим керамическим эле ментом.

Способ включает термокомпрессионное соединение металлического элемента с изолирующим керамическим элементом до того, как последний стыкуется с электролитным элементом.

Технология непосредственного термокомпрессионного соединения металлического элемента с изолирующим ке- рамическим элементом обеспечивает герметичность стыка между ними, которая не нарушается при последующих циклических измейениях темпе- 15 ратуры, которые могут возникать, например, в процессе глазурования изо-. лирующего керамического элемента с электролитным элементом. Кроме того, возможность создать герметичный стык между металлическим элементом и изолирующим керамическим элементом до того, как последний будет состыкован с электролитным элементом, существенно облегчает изготовление этого уплотнения. Изоли-.. рующий керамический элемент обычно изготавливают из 2 - глинозема, он достаточно прочен, выдерживает боль- шие давления, действующие на него в процессе термокомпрессионного соединения. Однако Р -глиноземный электролитный элемент относительно хрупок, его можно легко повредить в процессе термокомпрессионного соединения, когда к нему крепится изолирующий керамический элемент.

Металлический элемент крепят термокомпрессионным способом к изолирующему керамическому элементу также до того, как его соединяют с наружным корпусом, как правило, сваркой.

Металлический и изолирующий керамический элементы выполнены плоскими, причем несколько металлических элементов соединяют с соответствующими изолирующими керамическими элеt ментами одновременно путем установки их друг на друге попарно и путем приложения к ним давления, а также по водя при этом тепло.

Металлический элемент можно.из готавливать из сплава на основе никеля, содержащего, мас.Ж: Cr 15,5, Fe 8, С 0,05, никель остальное,или сплава на основе железа, мас.Ж: Cr

15 8-20, Al 4,8-5, У 00.,1-0,4, С 0 010,02, железо остальное. Этот сплав при окислительных условиях образует вязкое и стабильное покрытие из оки-, си алюминия, которое закрепляется на основе преимущественно при окислении на границе зерен вследствие наличия иттрия. Металлические элементы, изготовленные из таких сплавов на основе никеля или железа с коэффициентом термического расширения, близким к керамике, коррозионностойких и с температурой плавления, превьппающей температуру глазурования, а именно 1050 С.

Ф о-.р м,у л а и з о б р е т е н и я

1542429

Составитель К. Вейсбейн

Редактор О. Головач Техред Л.Олийнык Корректор М Кучерявая

Заказ 292 Тираж 354 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

Никель Остальное причем по меньшей мере один из внешнего и внутреннего металлических элементов термокомпрессией сначала соединяют непосредственно с изоляцнонным керамическим элементом, причем для внешнего элемента соединение осуществляют в кольцевой области у его внутреннего края, а затем изоляционный керамический элемент соединяют посредством глазурования с эле-!

K(TPoJIHTOM, L

2. Способ по и. J, о т л и ч а юшийся тем, что давление, необходимое для соединения, прикладывают через кольцевую опорную шайбу, выполненную из сплава, содержащего следующие компоненты, мас.X:

Ni 29

Со 17

Fe 54 или состава, мас. :

Ni 81

Cr 13

Fe 6