CH421270A - Magnetohydrodynamischer Generator - Google Patents

Description

  Magnetohydrodynamischer Generator    Bestrebungen, Wechselstrom bzw. Drehstrom mit  magnetohydrodynamischen Generatoren     (MHD-Ge-          neratoren)    unmittelbar zu erzeugen, dienen dem Ziel,  Wechselstrom wirtschaftlicher als durch eine nach  trägliche Umformung von Gleichstrom in Wechsel  strom zugewinnen und die     Verluste    einer nachträg  lichen Umformung zu vermeiden.  



  Bei einem MHD-Generator wird in der Regel  ein Plasma mit hoher Geschwindigkeit zwischen Elek  troden hindurchgeleitet. Die Elektroden können in  einem Kanal angeordnet sein. Das schnell strömende  Plasma kann ein ionisiertes Gas aus Verbrennungs  produkten sein oder durch Strahlung und Wärme  radioaktiver Prozesse zustande kommen.  



  Legt man senkrecht zu einer durch die Elektro  den gelegten Ebene und senkrecht zur Richtung der  Plasmaströme ein Magnetfeld an, so wird im Plasma  eine Feldstärke hervorgerufen, die zwischen den Elek  trodeneine nutzbare elektromotorische Kraft (EMK)  entstehen lässt. Von den Elektroden kann Gleich  strom abgenommen werden.  



  Es ist schon vorgeschlagen worden, das Plasma  auf schraubenförmiger Bahn zwischen koaxialen zy  lindrischen Elektroden in einem axialen Magnetfeld  durchströmen zu lassen. Mit dieser Anordnung kann  man bei gedrungener Bauform grosse Leistung er  zielen. Man kann die Energie des Plasmas ausserdem  mit einem zylindrisch-ringförmigen Kanal besser aus  nützen als bei kastenförmigen Kanälen mit gleichem  Strömungsweg, da sich das Plasma bei kleinerer  Kanaloberfläche weniger abkühlt. Bei diesem Gene  rator kann zwischen Innenzylinder und Aussenzylin  der Gleichstrom abgenommen werden.  



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit  solchen Generatoren auch Wechselstrom zu erzeugen.  Sie betrifft also MHD-Generatoren mit schrauben  förmiger Plasmaströmung in einem in Richtung der    Schraubenachse verlaufenden Magnetfeld zwischen  koaxialen zylindrischen Elektroden. Die Erfindung  besteht in einer Unterteilung der Elektroden mittels  zur Schraubenachse paralleler Schlitten, und Mitteln,  um ein um die Schraubenachse rotierendes magne  tisches Drehfeld zu erzeugen.  



  Bei einer dreifachen Unterteilung entstehen drei  Elektrodenpaare mit sich gegenüberstehenden Elek  trodenflächen. Diese Ausführungsform des     Genera-          tors    nach der Erfindung liefert Drehstrom bzw. Wech  selstrom. Zur Erzeugung von Wechselstrom genügen  auch schon zwei Elektrodenpaare. Jedem Elektroden  paar kann dabei Strom abgenommen werden. Es  können auch mehr als drei Elektrodenpaare im zy  lindrischen Ringkanal vorhanden sein.  



  Durch die Umlaufgeschwindigkeit des Drehfeldes  lässt sich die Frequenz des erzeugten Stromes fest  legen. Das Drehfeld kann elektrisch durch Dreh  strom erzeugt werden oder durch mechanisch umlau  fende Magnete. Läuft das Drehfeld gegen die     Plasma-          strömung    um, so     wird    eine     besonders    hohe     EMK     erzeugt. Es entsteht die Wirkung, als hätte das  Plasma eine höhere Geschwindigkeit.  



  Anhand eines Ausführungsbeispiels soll der Ge  nerator nach der Erfindung weiter erläutert werden.  Fig. 1 zeigt die Plasmaströmung in einem Gene  rator nach der Erfindung bei einem Querschnitt des  zylindrisch-ringförmigen Kanals.  



  Fig. 2 veranschaulicht in schematischer Darstel  lung den schraubenförmigen Strömungsverlauf beim  Generator nach Fig. 1 am längsgeschnittenen Kanal  dargestellt.  



  In Fig. 3 sind bei einem Querschnitt gemäss       Fig.    1     ider        Verlauf    von     Magnetfeld    und     ;Feldstärke     zwischen .den     Elektroden.        schematisch        wiedergegeben.     Es ist die     Elektro!denaufteilung    für     Drehstromerzeu-          gung,angedeutet.         Fig. 4 gibt die Verhältnisse nach Fig. 3 im  Längsschnitt wieder.  



  Fig. 5 ist die Stirnansicht eines Generators nach  der Erfindung.  



  Fig. 6 stellt den Querschnitt durch den Generator  nach Fig. 5 längs VI-VI genommen dar.  



  Fig. 7 zeigt ein Schaltungsbeispiel für die Ab  nahme von Drehstrom beim Generator nach Fig. 5.  In den Figuren 1 bis 4 ist der innere Zylinder  des zylindrischringförmigen Kanals mit 1, der äussere  mit 2 bezeichnet. Das Plasma wird durch den Einlass  3 zugeführt, durchströmt mit Pfeilrichtung schrauben  förmig den Kanal mit der Geschwindigkeit v und  verlässt ihn durch den Auslass 4.  



  Wie aus Fig. 3 und 4 zu ersehen, sind äussere  (2) und innere (1) Elektrodenzylinder durch drei  Schnittebenen, in denen die Schraubenachse liegt,  unterteilt, so dass sich drei voneinander isolierte  Elektrodenpaare 5 und 6, 7 und 8, 9 und 10 mit  radial gegenüberliegenden Elektroden ergeben. Der  innere unterteilte Elektrodenzylinder 1 kann mit  elektrisch isolierender Keramik ausgefüllt sein. Alle  Fügen zwischen den Elektroden können durch Kitt  schichten voneinander elektrisch isoliert werden. Auf  Grund der Plasmaströmung v entsteht bei einem  angelegten magnetischen Drehfeld H mit einer ange  deuteten Feldverteilung für einen bestimmten Augen  blick die eingezeichnete Verteilung der elektrischen  Feldstärke E.

   Bei Weiterdrehen des Magnetfeldes  wandert das elektrische Feld mit, und an den drei  Elektrodenpaaren können drei Wechselstromphasen  oder Drehstrom abgenommen werden.  



  Aus der schematischen Stirnansicht des     Genera-          tors    nach der Erfindung in Fig. 5 ist die Anordnung  der Magnetkerne 11, 12 und 13 mit den Magnet  wicklungen 14 zur Erzeugung des Magnetfeldes durch    Drehstrom zu ersehen. Im Längsschnitt nach Fig. 6,  der den Generator nach Fig. 5 längs VI-VI genom  men geschnitten darstellt, erkennt man die Polschute  11a und 11b des Magnetkernes 11, zwischen denen  das Magnetfeld H im Kanal entsteht.  



  Bei einem Schaltungsbeispiel gemäss Fig. 7 für  die Erzeugung von Drehstrom werden elektrische  Anschlüsse von den Elektrodenpaaren 5 und 6, 7  und 8, 9 und 10 zu Transformatoren 15, 16 und 17  geführt. Sekundärseitig stehen die drei Drehstrom  phasen R, S, T und z. B. die Phase 0(Null) zur Ver  fügung.  



  Bei einem mechanisch umlaufenden magnetischen  Drehfeld könnte bei dem beschriebenen Ausführungs  beispiel ein einzelner Magnet in Umlauf gebracht  werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Magnetohydrodynamischer Generator mit schraubenförmiger Plasmaströmung mit einem in Rich tung der Schraubenachse verlaufenden Magnetfeld zwischen koaxialen zylindrischen Elektroden, gekenn zeichnet durch mittels zur Schraubenachse paralleler Schlitten unterteilte Elektroden und durch Mittel, um ein um die Schraubenachse rotierendes magne tisches Drehfeld zu erzeugen. II.

   Verfahren zum Betrieb eines Generators nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, :dass .das Mittel .zur Erzeugung eines um die Schraubenachse rotierenden magnetischen Drehfeldes so eingesetzt wird, @dass das Drehfeld zur Plasmaströmung gegen läu fig ist.

   UNTERANSPRUCH Generator nach Patentanspruch I, gekennzeich- net durch idrei Elektroidenpaare mit sich radmal igeigea überstehenden Elektroden.