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*$erfectionnemente apportés aux procédés et aux 41eyoo1tifs poux produire un courant gazeux fortoment ionisé* L'invention est relative aux procédés et aux dispo-
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ettite pour produire un courant sazeux fortement ionisé*! et elle concerne plut spécialement, ait non exclusivement, les 1004d'. et aiatositife pour la production d'un courant gazeux fortement ionise* destiné à engendrer, dans un générateur de type ja&gnétohydrodynai&ique, au courent élec- trique utilisable.
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Elle a surtout pour but d'accroître l'efficacité et l'uniformité de l'ionisation.
L'invention a our objet un procède pour produire un
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courut gazeux fortement ionisé, caractérisé par le ff.it t.Uet pour réaliser ou pour augmenter l'ionisation d'un courant gaceux, on y provoque une succession de déchargée luminescentes ou arcs de durée relativement brève, en plusieurs conte localisées dudit courent gazeux.
Elle a également pour objet un dispositif pour la
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mise en oeuvre du procédé nue-visip afin de réaliser ou aumenter l'ionisation d'un courant gaz. eux ne déplaçant dans un conduit, crcct'r1Dd par le fait qu'il comprend, en combinai- son, une série de paires d'électrodes d'ionisation port'., pr les parois latérales dudit conduit et disposées avec les extrémités de décharge de chaque paire vis-à-vis l'une de l'autre à l'intérieur du dit conduit dans ledit courant ga- .eux, et des moyens pour appliquer entre les extrémités
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d'alimentation de chaque paire, qui sont disposées à l'exic" rieur dudit conduit, des tu18iona de tension,
d'amplitude suffisante pour provoquer l'amorçage de décharges ou arcs
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entre les extraites de ddeh4rge correspondantes*
L'invention vise plus particulièrement l'application des perfectionnements selon l'invention aux générateurs de
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courant électrique du type snéioh1drodyn1u..
Dans le code de rlalisction profère d'un générateur =nGn6tohydrodyn1ue mettent en oeuvre les perfectionnements selon l'invention, les <flectrod#e d'ionisation sont disposées de Amiere que les droites qui réunissent les extrémités de décharge de chaque Fil e soient sensiblement ))t.zoc.llûl.. ,
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le. direction du ehaap magnétique, ce qui permet de réaliser, evec une même dépense d'énergie d'1oni.tiQn, une ionisation plus intense que lorsque ces droites font un angle notable avec ladite direction*
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L'invention î.ourre., de toute façon, 'tre bien co1au à l'aide du compilent de description qui suit, ainsi que dto dessins ci.nexl8, lesquels o=plelent et dessine sont, bien entendu, donnas surtout à titre d'indication.
Les figurée 1 et 2, de ces dessins) illustrent , d'une manière schématique et en perspective cavalière deux mode. de
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réalisation d'un conduit (ft.18t.nt par exemple partie d'un gÓn4rteur mügnétohrdrodyn1que) de-ne lequel circule un courc.nt gazeux, 4ct t..nt en oeuvre les perfectionnements selon l'invention pour réalise*1 ou aueenter J'iox,af tiox dudit touw rant gazeux,
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La t1%e 3o enfin, illustre un mode de réalisation, donne à titre d'exemple non limitttif, desdits moyens pour appliquer dos impulsions de tension.
Solon l'invention) se proposant de produire un courant
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gazeux fortement ionise, on s'y prend C04l1JA' suit ou d'uno atnière analogue.
Soit en particulier (figurée 1 et 2) un courent gazeux F, do préférence chaud, se déplaçant à grande vitale'
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dans un conduit 1 (p.x exemple de section carrée ou roctungu- 1c.1ro) rdt..lie4 en un ,nti.x ioolanto (par exemple en verre couwro illustre)! et conduit peut, en particulier, faire partie d'un Gdn6rtour snltohydrod1n:Lqu. et, dans ce ou* il est placé dans un chcp magnétiquu .,ne1blimtnt uniforme H (par exemple perpendiculaire aux peroit latérale* 2 du conduit 1)
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ot il comporte une adrît de paires d'électrodes 3,4 oollcctii- ces des charges électriques positives et négatives disposas,
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compte représente, avec leurs tr.aos pr.rcllale.4ent au ohrip e magnétique R et à IL direction du courant gazeux 'J par exemple le long due parois .tvrc..oa 5 du conduit 1.
La tension 41otrique ainsi engendrée est utilisable due une chtrgog reprdaçnt4o pur des résistances 10 sur la figure 1 et non reproduites sur lu figura 2 afin de simplifier C01.EaW Conformément au procédé selon l'invention, on réalisa
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ou augmente l 'ionisation du courut gazeux ? (due Is conduit 1) en provoquent une succession de décharges luminosoontes ou trou# de durée relativement brève, on plusieurs zone. localiados dudit courant gazeux (0' est-à-dire à l'intérieur du con- duit 1).
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Les dÓchrSG8 ou arcs produisent l'ionisation du cou- rant gazeux à l'intérieur du conduit 1 en engendrant, d'une
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pnrt, des dloctrons négatifs et, d'autrb port, des ions posi- tifs.
Ces électrons et ions diffusent à travers le courant fluide et tendent à se répartir sensiblement uniformément 4,-.ne
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celui-ci si les dites zones localisées sont suffisaient raiproch'o8 les unes des autres. Au bout de quelques millisecon- des environ, les électrons négatifs et les ions positifs se
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recombinent, aaïs ci les d6oht.roD ou aros sont suffisaient fréquents, par exemple si 1a fréquence de répétition est supérieure à 1000 hertz, on peut obtenir sensiblement un équilibre statistique, le nombre de paires ion-électron étant sensiblement constant iu cours du tempo dans un volume déerU1inÓ .
En outre, ci le flux gazeux contient une substance
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facilement ionisable, en particulier un métal alcalin, tel @
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que le o&e1Um, à l'état pulvérulent ou de vapeur ptr exemple; Ion décharges ou arcs ionisent non seulement le gaz du courent
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gazeux, <jaia également le.
dite substance facilement ionisable, ce qui permet de réaliser ou augmenter l'ionisation de l'ensemble du courant gazeux avec un rendement satisfaisant*
Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre par un dispositif, également selon l'invention, comportât, en combinaisonune série de paires d'électrodes d'ionisation 6,7 ou 8,9 (distinctes des électrodes collectrices 3,4) portées pEr les parois latérales (5 dans le mode de réalisation
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de la fitjure 1, ou 2 dent le mode de réalisation de la figure 2) dudit conduit 1 ot disposées avec les extrémités de dGe3rex- ge 6a,7a ou Sa,9±1. de chaque paire vis-à-vis l'une de l'autre
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à l'intérieur dudit conduit 1 d'ins le courant gazeux,
et des moyens (non représentés sur les fiuzes 1 et 2) pour appliquer entre les extrémités d'al1mcnttion 6b,7b ou 8b, 9b de chaque paire, qui sont disposées à l'extérieur du dit conduit 1, des impulsions de tension, d'amplitude suffisante pour provoquer l'amorçage de décharges ou arcs entre les extrémités de déchar-
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go correspondantes 6a,7a ou 8a, 9a.
L'écartCtAont entre les deux électrodes d'ionisation de chaque paire est avantageusement sensiblement égal à la distance entre les parois du conduit 1 portant les électro- des, de manière à éviter que ces électrodes fassent fortement saillie à l'intérieur dudit conduit 1;elles risqueraient en
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effet, si elles faisaient saillie, d'être drodien par le gas, généralement ohr.ud, en mouvement. La fréquence de répétition est choisie en tenant
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compte do In vitesse de rooob1n1son ion8-dlotronl' elle peut, pur coccaplo, Être do l'ordre de 1000 hertz.
De préférence, cojut illustre sur 3 a f1r. 2, les dlcctrodce d'ionisation, à oiwoir 8 et 9, sont disposées de tr.nire que les droites qui réunissent les extrémités de ddchr.rgc 8a$9r. de chaque pfire soient sensiblement pnr11.1cl à la direction du champ rar.gndtiqua H, ce qui permet do ra11.or, avec une uèac dupensc d'dnergie d'ionisation, une ionisation plus intense que lorsque ces droites font un angle notable
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avec ladite direction, car le passage des impulsions 61ectri- ques ionisantes est plus aisé dans une direction parr.llele ru
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champ magnétique que trt.novernalo.icnt à cette direction. Quant aux moyens pour appliquer les impulsions de
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tension, ils peuvent étrc constituas pur des ensembles cana- logues à ceux qui servent à engendrer des ondes de choc.
Ses unités électroniques, par exemple à thyratrons, peuvent être aises en oeuvre pour appliquer les impulsions de tension,
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engendrées pwr les dits ensembles, sur les différentes t.ea. trodcs d'ionisation soit simultanément, soit successivement.
On peut également mettre en oeuvre, pour chaque paire d'électrodos d'ionisation, le dispositif de production d'ondes de choc, de type connu en soi, illustra sur la figure 3. Un tel dispositif comprend !
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- un premier circuit, de charge, constitue p-.r un ganerc-teur haute tension 11 (coaaun en principe à l'ensemble don circuits pour les différentes paires d'électrodes d'ionisation), un
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condensateur 12 et une résistance 13, le condensateur 12 étant progressivement charge p r le générateur 11 k travers la rdsiscance 13, dans une première phese de fonctionnement
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- un second circuit:
, de décharge, comprenant, outre ledit
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contions.-. teur 12, un éclateur 14 et servant à alimenter les extrm1t. 6b,7b ou 8b#gb d'une paire d'électrodes d'ionisation 6,7 ou 8,9, le courut gazeux ionisa qui s'écoule entre les extrémités de ddohE.r8o baya ou Sa, 90.
des électrodes fermant le circuit électrique entre ces extrémités de décharge lors- que le condensateur 12 est chargé, à 1 . fin de la première phase de fonctionnement, à une différence do potentiel suffisante, une étincelle éclate entrt les extrémités opposées do l'éclateur 14 et une décharge se produit entre les extrémités
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6a,7n ou a,9a.l c'est la deuxième phase de fonctionnement qui constitue avec la première phase un cycle opératoire du dispositif.
Un nouveau cycle (charge du condensateur 12 par le premier circuit et décharge du condensateur 12 par le second circuit avec production de décharges en 6a,7a ou 8a,9a) recommence lors et ainsi de suite, la valeur C do la capacité
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du condansttour 12 ddtcrainant 7r, durde des décharges dane le courant gazeux entre les électrodes d'ionisation, tandis que le produit CR (R ûtant la valeur ohmique de la résistance 12) détermine la cadence de répétition des décharges.
Dans le cas où l'on désire obtenir une ionisation sensiblement uniforme dans l'espace et dr.ns le temps à l'intérieur du conduit 1, les paires d'électrodes d'ionisftion successives seront suffisaient rapprochées les unes des au-
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tres et les impulsions de tension produites cv o une tru"quenco de répétition suffisamment grande pour que la répartition statistique dos électrons et dos ions soit sonoïbluont harra..
genet l'intériour du conduit*
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On peut ainsi porter la eonductivittf électrique d'un courant gazeux (par exemple d'un oour'nt gaeeux destina à fournir du courent électrique drno une machine mn4tohydxodynw mique et constitua par de l'argon avec 0,1% de potassium, sous la pression rtosph6r1que ato 20000x) à une valeur oomprise entre environ 10 et plusieurs centaines de 81c6ns/. tro, par exemple à environ 50 8ip.mens/trG.
Los ioa-lntu d #appuie tion du procédé et/ou du dispos actif selon l'invention sont très vrrit.'op car ils permettent de réaliser ou d'uunter l'ionis' tion d'un courant gr-zuux et les donuinos d 'application d'un courant gazeux 1on1.6 aont très nombreux tant en physique qu'en technique.
A titre d'exemple$ on a déjà cité le*, transformation
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de 1' chaleur en dlootrioitd dans un ,unx tour Nagndtohydro" dynamique On peut û6''.lCtont appliquer l'invention dans loe convertisseurs de chaleur en 6lectricitd pr.r effet thermo- dleotrique et d'autres effets aettr.nt on oeuvre un gaz fortement ionisé ou plasma*
On peut également appliquer l'invention pour faire varier la oonduotivitd moyenne d'un courant gazeux:
pour
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obtenir une telle variation, il suffit do faire varier la fréquence de répétition des décharges ou arcs, o'est-à-diro la fréquence de rdpdtition des impulsions de tension appli-
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quées aux extreaites d'alimentation 6b,7b ou 8b,9b des électrodes d'ionisation 6,7 ou 8,9.
Il est iatao possible de moduler li. OQnduot:/.vit 1:10yenne d'un courant gasieux en modulant la fréquence de répé- tition des décharges ou ares.
Le procédé et le dispositif, salon l'invention, pour
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réaliser ou augmenter l'ioniar tion d'un courant gazeux prtmon- tent par rapport aux procédés ot aux dispositif antérieur , de nombreux avantages notaient les suivante :
Tout d'abord, ils Remettent de réaliser, d'une ma- nièro simple et efficace, l'ionis tion d'un courant gazeux.
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Ils porottcnt, lorsqu'on le désirât de 'fx0 varier, au cours du teapss, le degré d'ionisation, donc la aan ductivitdo d'un courant gazeux.
Ils trouvent leur application dans différents domaines do le. technique et de le. physique, en particulier dois
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les machines gntohydrodynnm1quol.
Le procédé et le dispositif selon l'invention se distinguent donc nettement des procédés et des dispositifs
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antérieurs, en rt1ou11.r de ceux faisant l'objet du brevet dos Ett.te-Unîu No 3.080.515 délivre le 5 Mura 1963 à Edward Charles Kehoo selon Itquol on orée, à l'aide d'un arc unique un conducteur un que /et localisa à un instant donne, que l'on déplace le long d'un
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conduit.
Au oontft1r, selon la présente invention, en réalise une ionie'tion repartie dans tout le volume de gas, en particulier n8 tout le conduit 1 d'un générateur mtgndtohydrody- namique,
Il en résulte que, dans le procède et le dispositif
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s cl or. le brevet des Etats-Unis NO 3.080#515, les forces dlcotrodynMiquea sont exercées sur une tranche de gaz de.faible épaisseur, tandis que, dans le procède et le dispositif selon la présente invention, les forces 61.otrodyniqu'l sont r4- parties dans tout le valuzae gazeux, en particulier dans tout le conduit 1.Do ce fait, pour un écoulement donné, et pour une mené extraction de puissance,
la longueur d'un générateur
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magndtohydrodynique datei des perfectionnements selon l'invention pourra être plus courte que celle d'un gûndrc.teur selon le brevet des Jtete-Unis NO 3.080-515s La réduction de longueur du conduit et les outrée uvc.ntra, d'une Ionisation répartie sensiblement uniformdààont dru tout le volume par la mise en oeuvre de l'invention sont très importent au point d vue technique. En particulier, les pertes de chaleur sur les pr.rois sont réduites lorsque la longueur du conduit est plus courte.
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Co.mc il va dc soi et cooue il résulte d'ailleurs ddj de oc qui prdebdoi l'invention ne cc limite nullement 1 ceux de non modes d'application, non plue qu'à ceux des codée do
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réalisation, cl, ses diverses parties ayant lui plus spécialement env1BgIIJ elle en c.brt.BS8. au contraire, toutes les va- riantes.
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"Y!.#2êIQ 1< Proo4 pour produire un courent 4noeux ox.aent ionisa, ct.rc.otr18& par le fait que l'on provoque une succession de d4charges luminescentes ou arcs, de dure relni1vuaent brève, on plusieurs zones localise)) dudit courent gazeux.
2* procead selon lu revcnd io tion 1, cnrto,r1., par le frit que lesâitca zone$ loc11.,.. sont .utf1.ent rampprochées et 16edîtos d<:6hc.rges I=intacentes ou arc% ont lieu zoo une fréquence de rdpttt1on euffitrjaaent grande pour produire-une ionisation 8'n.1blOwnt un1too, dans l'espace et dans le tempst du couz".nt gazeux.
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3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caraotérisé par le fait que ledit courent gazeux se déplaçant transver- salement à un champ magnétique, lesdites décharges luminescentes ou arcs sont produite dans une direction sensiblement parallèle. à celle dudit champ magnétique.
4. Dispositif pour produire un courant gazeux fortement ionisé, à partir d'un courent gazeux se déplaçant dans un conduit, par mine en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérise par le fr.it qu'il comprend, en combinaison, une série do paires d'électrodes d'ionisation (6,7;8,9) portées par les parois latérales (5;2) dudit conduit (1) et disposées avec les extrémités de décharge (6a,7a;8a,9a) de chaque paire vis-à-vis l'une de l'autre à l'intérieur dudit conduit dans ledit courant gazeux (F), et des moyens pour appliquer entre les extraites d'alimentation (6b,7b;
8b,9b) de chaque paire, qui sont disposées à l'extérieur dudit conduit, des impulsions de tension, d'amplitude suffisante pour provoquer l'amorçage de décharges ou arcs entre les extrémités de décharge corres- pondantes.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisa par le fait que les extrémités de décharge (6a,7a;8a,9a) de chaque paire d'électrodes d'ionisr.tion (6,7;8,9) sont disposées sensiblement dans le plan des parois (5;2) qui les por- tent do manière à ne pas fuira saillie à l'intérieur dudit conduit (1).
6. Dispositif selon les revendications 4 ou 5, oarao- tdried par le fait que ledit conduit (1) étant placé dans un champ magnétique (H) dont la direction est sensiblement transversale à la direction d'écoulement dudit courent gazeux
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(F) dans ledit conduit, lesdites électrodes d'ionisation (8,9) sont disposées de manière que les droites qui réunissent les
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extrémités de décharge (8a,9a) de choque paire soient stnsiblement parallèles à In direction dudit cheap magndtique, 7* Gen4rrtcur uagnCtohydrodynauiquo comportwst un conduit (1) en une aatiere isolante plc6 dans un chaup magne- tique transversal (H),
sensiblement uniforme et travarsé par un courant galeux ionisé chaud (F), ledit conduit étant dota d'électrodes collectrices (3,4), pour les ions positifs d'une
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part et les électrons négatifs d'autre prt.relises p.r au moins une charge d'utilisation (10), caractérisé par le fait qu'il est dotd d'un dispositif selon les revendications 4, 5 ou 6.