Magnetohydrodynamischer Generator Unter dem Begriff Magnetohydrodynamischer Generator wird bekanntlich eine Einrichtung zur direkten Umwandlung von Wärmeleistung in elek trische Leistung verstanden. Die Einrichtungen, auf welche sich im Hinblick auf die Erzeugung hoher elektrischer Leistungen das Interesse zur Zeit konzen triert, umfassen (Fig. <B>1)</B> einen Kanal K von beispiels weise quadratischem Querschnitt, der von ionisier tem Gas durchströmt wird. Durch das eine Paar <I>a,<B>b</B></I> der Seitenwände hindurch wird quer zur Strö mungsrichtung v des Gases ein magnetisches Feld H gelegt.
Die übrigen Wände c und<B>d</B> sind mit<B>je</B> einer Elektrode<B>E,</B> bzw. <B>E2</B> versehen, welche dem Gas ausgesetzt ist. Zwischen diesen beiden Elektro den entsteht beim Betrieb des Generators eine Gleich spannung, deren Höhe unter anderem von der Strö mungsgeschwindigkeit des Gases und von der magne tischen Feldstärke abhängt.
Untersuchungen liessen erkennen, dass mit derartigen Einrichtungen bei Kanallängen von der Grössenordnung<B>10</B> m, Kanal querschnitten von der Grössenordnung<B>1</B> ni-2, Strö mungsgeschwindigkeiten des Gases (Luft von rund 20000K) in der Grössenordnung<B>1000</B> m/s und Magnetfeldern in der Grössenordnung<B>10 000</B> Gs elek trische Leistungen von mehr als<B>100</B> MW bei Span nungen in der Grössenordnung<B>1000</B> V erzielbar sind.
Es ist auch vorgeschlagen worden, als Magnet feld ein um die Längsachse des Kanals rotierendes Drehfeld zu verwenden. Der Generator erzeugt dann Wechselstrom, dessen Frequenz mit der Drehge schwindigkeit des Drehfeldes übereinstimmt. Wird ein solcher Generator mit drei Elektroden versehen, so kann direkt Drehstrom in Dreieckschaltung abge nommen werden.
Beim Durchfluss des ionisierten Gases durch das Magnetfeld treten an dessen Anfang und Ende Wir belströme auf, welche in Flächen verlaufen, die auch die elektrischen Feldlinien zwischen den Elektroden enthalten. Durch diese Wirbelströme wird das Ma gnetfeld auf der Seite des Gaseintritts geschwächt, auf der Seite des Gasaustritts verstärkt. Dement sprechend sind die auf der Austrittsseite entstehen den Wirbelstromverluste grösser als die eintrittsseitig entstehenden.
Da zudem diese letzteren wenigstens teilweise wieder in nutzbare elektrische Leistung umgewandelt werden, während dies bei den austritts- seitig entstehenden Verlusten nicht der Fall ist, wird in der Regel danach getrachtet, wenigstens die aus- trittsseitigen Wirbelströme so klein wie möglich zu halten. Die Wirbelstromverluste sind von der Bela stung des Generators weitgehend unabhängig.
Der Anteil der Wirbelstromverluste an der vom Gene rator erzeugten elektrischen Leistung wird bei gege bener Belastung um so kleiner,<B>je</B> grösser die aktive Länge des Generators im Vergleich zum Elektro- denabstand gewählt wird. Bei einem Verhältnis von <B>1 : 1</B> beträgt der genannte Anteil, bezogen auf opti male Leistungsentnahme, etwa 3011/o-, bei wachsen der Generatorlänge wird er rasch kleiner. Die Be kämpfung der Wirbelströme ist also insbesondere bei verhältnismässig kurzen oder verhältnismässig schwach belasteten Generatoren wichtig.
Während nun Gleichstromgeneratoren in weiten Grenzen beliebig lang sein können, wodurch Mass nahmen zur Verkleinerung der Wirbelstromverluste in vielen Fällen entbehrlich werden, wird die aktive Länge bei Wechselstromgeneratoren im allgemeinen verhältnismässig ]dein sein müssen. Dies ist darin begründet, dass das rotierende Magnetfeld im Gas selbst Wirbelströme erzeugt.
Wenn nun auch die auf diesem Wege hervorgebrachte Wärme im Genera tor selbst wenigstens teilweise wieder in nutzbare elektrische Leistung umgewandelt wird, so muss sie doch durch das Magnetsystem erzeugt werden, wo- durch dieses für eine unwirtschaftlich grosse Lei stungsfähigkeit bemessen werden muss. Die Mass nahmen zur Verkleinerung der weiter oben behan delten Wirbelstromverluste sind demnach bei Wech selstromgeneratoren von besonderer Bedeutung.
Die Erfindung betrifft nun derartige Massnahmen. Sie beruht auf dem Gedanken, an den fraglichen Stellen Bewegungen von Ladungsträgern in der Richtung der elektrischen Kraftlinien zu verhindern. Demgemäss ist ein erfindungsgemässer Generator da durch gekennzeichnet, dass mindestens nahe der Austrittsstelle des Gases aus dem Magnetfeld, aber ausserhalb dieses Magnetfeldes, elektrisch isolierende Wände zur Begrenzung der Bewegungen von La dungsträgem in der Richtung senkrecht zum Magnet feld und senkrecht zur Strömungsrichtung des Gases angeordnet sind.
Die Fig. 2 und<B>3</B> zeigen als erstes Ausführungs beispiel der Erfindung einen Generator zur Erzeu gung von Gleichstrom im Längsschnitt bzw. im Querschnitt. In Fig. 2 ist die Umgebung der Aus trittsstelle des Gases aus dem Magnetfeld darge stellt, welches sich yon links her bis an die Enden der Elektroden E, und<B>E,</B> erstreckt. Gemäss der Erfindung sind nahe dieser Stelle die Wände W aus Isoliermaterial angeordnet. Sie stehen senkrecht zu den zwischen den Elektroden verlaufenden elektri schen Feldlinien und verhindern daher den Trans port elektrischer Ladungen in Feldrichtung über grössere Distanzen.
Die gestrichelten Linien deuten den Verlauf der Wirbelströme an, wie er sich bei Abwesenheit der erfindungsgemäss vorzustehenden Massnahme einstellen würde. Die Wände liegen gänz lich ausserhalb des für die Stromerzeugung ausgenütz ten Magnetfeldes, damit sie nicht die beabsichtigte Verteilung der Ladungsträger (Elektronen und Ionen des Gases) auf die beiden Elektroden<B>je</B> nach dem Vorzeichen der Ladung behindern. Eine gleichartige Anordnung von isolierenden Wänden kann auch nahe der Eintrittsstelle des Gases in das Magnetfeld vor gesehen werden.
Die Fig. 4 und<B>5</B> zeigen als weitere Ausführungs beispiele Wandformen, wie sie für Generatoren zur Erzeugung von Drehstrom geeignet sind, welche drei Elektroden<B>E"<I>E2,</I> E,</B> enthalten und bei denen ein um die Achse des Kanals rotierendes magnetisches Drehfeld zur Anwendung kommt. Mit diesem Feld drehen sich auch die Kraftlinien des elektrischen Feldes, so dass jetzt eine Begrenzung der Bewegung von Ladungsträgern nicht mehr nur in senkrechter Richtung wie beim Generator nach Fig. 2 und<B>3,</B> sondern in allen Richtungen senkrecht zur Kanal achse notwendig ist.
Dies kann gemäss Fig. 4 durch eine konzentrische Anordnung von mehreren kreis- zylinderförmigen Wänden Wk- geschehen, die wenig stens in ihren äusseren Zonen durch radiale Wände W, ergänzt ist. Derselbe Effekt wird durch die in Fig. <B>5</B> gezeigte Anordnung zweier senkrecht aufein ander stehender Gruppen von ebenen Wänden er zielt.
Die Wände sind natürlich so zu gestalten, dass sie der Strömung des Gases möglichst wenig Widerstand entgegensetzen. Sie können auch hohl ausgebildet sein, um das Durchleiten eines kühlenden und/oder die Isoherfähigkeit verbessernden Mediums zu er lauben.