DE1212202B

DE1212202B - Wall construction for magnetohydrodynamic devices

Info

Publication number: DE1212202B
Application number: DEA38643A
Authority: DE
Inventors: Thomas Robert Brogan; Frederick Bathie Russel
Original assignee: Avco Corp
Current assignee: Avco Corp
Priority date: 1960-10-26
Filing date: 1961-10-24
Publication date: 1966-03-10

Description

Wandkonstruktion für magnetohydrodynamische Vorrichtungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Wandkonstruktion, die einen Teil eines Kanals zur Aufnahme eines elektrisch leitenden Hochtemperatur-Strömungsmittels in einer magnetohydrodynamischen Vorrichtung bildet, bei welcher ein elektrisches Feld zu einer Hauptfläche der Wandkonstruktion parallel ist, die eine große Wärmeleitfähigkeit in Richtung senkrecht zur Hauptfläche und eine geringe elektrische Leitfähigkeit in einer Richtung parallel zur Hauptfläche und zur Richtung des elektrischen Feldes aufweist und eine Vielzahl von in Abstand angeordneten thermisch leitenden und elektrisch voneinander isolierten Elementen hat.Wall construction for magnetohydrodynamic devices The invention refers to a wall structure that holds part of a duct an electrically conductive high temperature fluid in a magnetohydrodynamic Forms device in which an electric field is applied to a major surface of the wall structure is parallel, which has a large thermal conductivity in the direction perpendicular to the main surface and low electrical conductivity in a direction parallel to the main surface and to the direction of the electric field and a plurality of at a distance arranged thermally conductive and electrically isolated elements Has.

Magnetohydrodynamische Vorrichtungen, wie MHD-Generatoren, -Pumpen und -Beschleuniger, benötigen als Leitkanal für den ionisierten Plasma-Strom eine Wandkonstruktion mit speziellen elektrischen und thermischen Eigenschaften.Magnetohydrodynamic devices such as MHD generators, pumps and accelerators, need a channel as a guide channel for the ionized plasma stream Wall construction with special electrical and thermal properties.

Zur Erzielung einer optimalen Kühlwirkung soll die Wandkonstruktion eine verhältnismäßig große thermische Leitfähigkeit aufweisen. Dabei bietet sich die Verwendung metallischer Wandflächen wegen der bekannten guten thermischen Leitfähigkeit der Metalle an. Es entsteht jedoch das Problem, zur Verhinderung von elektrischen Kurzschlüssen die Wandkonstruktion so auszubilden, daß sie eine geringe elektrische Leitfähigkeit parallel zur Richtung des elektrischen Feldes aufweist.In order to achieve an optimal cooling effect, the wall construction should have a relatively high thermal conductivity. This offers itself the use of metallic wall surfaces because of the well-known good thermal conductivity of metals. However, there arises the problem of preventing electric Short circuits to train the wall construction so that they have a low electrical Having conductivity parallel to the direction of the electric field.

Zur Lösung dieses Problems ist es bei Hall-Stromgeneratoren der eingangs aufgeführten Art bekannt, die Wandkonstruktion des Strömungskanals aus thermisch leitenden und elektrisch voneinander isolierten Elementen aufzubauen, die in Form von durch Isolierschichten voneinander getrennten Eisenringen in axialer Richtung des Strömungskanals hintereinander angeordnet sind.To solve this problem, it is the one introduced at the beginning in the case of Hall current generators listed type known, the wall construction of the flow channel from thermally Build conductive and electrically isolated elements in the form of iron rings separated from one another by insulating layers in the axial direction of the flow channel are arranged one behind the other.

Diese Art der Wandkonstruktion ist nur für Hall-Stromgeneratoren verwendbar, bei denen die Energie des Hallpotentials entnommen wird, das sich in axialer Richtung im Strömungskanal erstreckt.This type of wall construction can only be used for Hall current generators, in which the energy of the Hall potential is taken, which is in the axial direction extends in the flow channel.

Würde man jedoch die bei Hall-Stromgeneratoren bekannte Ausbildung der Wandkonstruktion des Strömungskanals ganz allgemein auf maRnetohydrodynamische Vorrichtungen der obenerwähnten Art anwenden, so ergäbe sich keine befriedigende Lösung für die notwendige thermische Leitfähigkeit und -für die erforderliche elektrische Isolation der Wandkonstruktion. Für MHD-Vorrichtungen, bei denen Energie unter Verwendung des Hall-Feldes und des durch die Plasmaströmung induzierten Feldes entnommen wird, ist es notwendig, daß zur Vermeidung von Kurzschlüssen eine geringe elektrische Leitfähigkeit der Wandkonstruktion in Richtung parallel zu dem aus dem Hall-Feld und dem induzierten Feld resultierenden elektrischen Feld gegeben ist. Es genügt daher nicht, die bei Hall-Stromgeneratoren bekannte Aufteilung der Wandkonstruktion in einzelne thermisch leitende und elektrisch isolierte Elemente lediglich auf eine Wandkonstruktion für MHD-Vorrichtungen zu übertragen. Weiterhin muß durch eine Bemessung des Abstandes der einzelnen thermisch leitenden und elektrisch voneinander isolierten Elemente dafür gesorgt werden, daß eine Funkenentladung zwischen den einzelnen Elementen verhindert wird.One would, however, use the training known from Hall current generators the wall construction of the flow channel in general on magnetic hydrodynamic Using devices of the type mentioned above would not result in a satisfactory one Solution for the necessary thermal conductivity and -for the required electrical Isolation of the wall construction. For MHD devices that use energy the Hall field and the field induced by the plasma flow is taken, it is necessary that to avoid short circuits a low electrical Conductivity of the wall construction in the direction parallel to that from the Hall field and the electric field resulting from the induced field is given. It is sufficient therefore not the division of the wall construction known from Hall current generators into individual thermally conductive and electrically isolated elements only on one Transfer wall construction for MHD devices. Furthermore, by a dimensioning the distance between the individual thermally conductive and electrically isolated from each other Elements are ensured that a spark discharge between the individual elements is prevented.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die maximale Abmessung d in Meter jedes Elementes in Richtung parallel zu dem durch das induzierte und das Hall-Feld gegebenen resultierenden elektrischen Feld durch die Formel bestimmt wird, wobei V, die zum Einleiten einer Lichtbogenentladung im Strömungsmittel erforderliche Spannung ist und ER die Feldstärke des resultierenden elektrischen Feldes in Volt je Meter ist. Die Erfindung wird in ihrem Aufbau und ihrer praktischen Anwendung an Hand der folgenden-Beschreibung spezieller Ausführungsformen im Zusammenhang mit den Zeichnungen erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung eines MHD-Generators, in dem die Erfindung mit Vorteil- angewandt werden kann, F i g. 2 eine Vektordarstellung der Bedingungen des Stromes, des Magnetfeldes und der Gasgeschwindigkeit in einem MHD-Generator, in dem das Hall-Feld vernachlässigbar ist, F i g. 3 eine Vektordarstellung der Bedingungen des Stromes, des Magnetfeldes und der Gasgeschwindigkeit in einem MHD-Generator, in- dem das Hall-Feld bemerkenswert ist, F i g. 4 einen Querschnitt und . Fig. 5 eine Seitenansicht eines Rohres oder Leitkanals für einen Generator, in dem das Hall-Feld vernachlässigbar und das induzierte Feld relativ gleichförmig ist, F i g: 6 eine Endansicht eines Leitkanals für einen Generator, in dem das Hall-Feld bemerkenswert ist, F i g. 7 einen Querschnitt durch den in F i g. 6 gezeigten Leitkanal; F i g. 8 einen Längsschnitt nach der Ebene 8-8 der F i g. 7 durch den Leitkanal, F i g. 9 eine -vergrößerte Ansicht einer Anzahl zusammengebauter Stäbe in dem Generatorleitkanal der F i g. 6 bis 8 nach Ebene 9-9 der F i g. 8, F i g. 10 eine vergrößerte, als Schnitt gezeichnete Teilansicht eines der Stäbe nach der Ebene 10-10 der F i g. 9, Fig. 11 eine schematische Ansicht eines divergenten Generatorleitkanals, bei dem die Grundsätze der Erfindung angewandt sind, und F i g. 12 eine schematische Ansicht eines Genera= torleitkanals, bei dem eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung benutzt ist.According to the invention, this is achieved in that the maximum dimension d in meters of each element in the direction parallel to the resulting electric field given by the induced and the Hall field is given by the formula is determined, where V is the voltage required to initiate an arc discharge in the fluid and ER is the field strength of the resulting electric field in volts per meter. The invention is explained in its structure and its practical application with reference to the following description of specific embodiments in conjunction with the drawings. It shows F i g. 1 shows a schematic representation of an MHD generator in which the invention can be used to advantage, FIG. 2 shows a vector illustration of the conditions of the current, the magnetic field and the gas velocity in an MHD generator in which the Hall field is negligible, FIG. 3 is a vector illustration of the conditions of the current, the magnetic field and the gas velocity in an MHD generator in which the Hall field is remarkable, FIG. 4 a cross section and. Fig. 5 is a side view of a pipe or duct for a generator in which the Hall field is negligible and the induced field is relatively uniform; i g. 7 shows a cross section through the in FIG. 6 shown guide channel; F i g. 8 shows a longitudinal section along the plane 8-8 in FIG. 7 through the guide channel, FIG. 9 is an enlarged view of a number of assembled bars in the generator duct of FIG. 6 to 8 after level 9-9 of FIG. 8, Fig. 10 is an enlarged partial view, drawn as a section, of one of the rods according to plane 10-10 of FIG. 9, 11 are a schematic view of a divergent generator duct in which the principles of the invention are applied, and FIG. 12 is a schematic view of a generator duct using a modified embodiment of the invention.

In F i g. 1 ist eine MHD-Generatoranlage dargestellt, die einen allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichneten Generatorleitkanal oder -rohr aufweist, dem eine Anzahl von sich gegenüberliegenden Elektroden 2 und 3 zugeordnet sind, die über äußere Belastungsstromkreise 4 und 5 elektrisch miteinander verbunden sind. Das Äußere des Leitkanals umgibt eine elektrisch leitende Spule 6, die von einer Spannungsquelle V, die eine übliche Vorrichtung, z. B. ein Hilfsgenerator (nicht gezeigt) oder der MHD-Generator selbst sein kann, gespeist werden kann, um ein in einer Richtung wirkendes Magnetfeld durch den Leitkanal hindurch senkrecht zu der Zeichenebene zu erzeugen. Eine Brennkammer 7 liefert an den Leitkanal eine mit dem Pfeil 8 bezeichnete Gasströmung hoher Geschwindigkeit und hoher Temperatur; wobei das Gas den Leitkanal bei 9 verläßt. Die Brennkanuner, die keinen Teil der Erfindung bildet, kann mit irgendeinem Brennstoff, z. B. Brenn- odei Heizöl, und mit einem die Verbrennung aufrechterhaltenden Mittel, wie z. B. Luft, reinem Sauerstoff oder. einem Sauerstoff-Stickstoff-Gemisch mit einer größeren Sauetstofkonzentration als in Luft, versorgt werden. Die Vorrichtungen zum Einleiten des Brennstoffs und des die Verbrennung aufrechterhaltenden Mittels sind mit 10 und 11 bezeichnet. Um die Leitfähigkeit der Gasströmung zu unterstützen, kann in die Brennkammer bei 12 leicht ionisierbarer »Keim- oder Impfstoff<c, wie z. B. Natrium, Kalium oder Caesium oder deren Salze; gewöhnlich in einer Menge von weniger als 1 % des Brennstoffgewichtes eingeführt werden. Das Gas kann beim Einströmen in den Generatorleitkanal eine Temperatur von mehr als 2742° C haben.In Fig. 1 shows an MHD generator system which has a generator duct or tube, generally designated by the reference numeral 1, to which a number of opposing electrodes 2 and 3 are assigned, which are electrically connected to one another via external load circuits 4 and 5. The exterior of the guide channel surrounds an electrically conductive coil 6, which is supplied by a voltage source V, which is a conventional device, e.g. B. an auxiliary generator (not shown) or the MHD generator itself can be fed to generate a magnetic field acting in one direction through the guide channel perpendicular to the plane of the drawing. A combustion chamber 7 supplies a high-speed, high-temperature gas flow denoted by the arrow 8 to the guide channel; the gas leaving the duct at 9. The Brennkanuner, which does not form part of the invention, can be fueled with any fuel, e.g. B. fuel odei heating oil, and with a combustion-maintaining agent such. B. air, pure oxygen or. an oxygen-nitrogen mixture with a higher oxygen concentration than in air. The devices for introducing the fuel and the combustion maintaining agent are denoted by 10 and 11. To support the conductivity of the gas flow, easily ionizable »germ or vaccine <c, such as. B. sodium, potassium or cesium or their salts; usually introduced in an amount less than 1 % by weight of the fuel. When flowing into the generator duct, the gas can have a temperature of more than 2742 ° C.

Das Vektordiagramm der F i g. 2 zeigt die Gaswanderung bei der Geschwindigkeit v durch das transversale Magnetfeld B. Die Wechselwirkung des leitenden Gases mit dem Magnetfeld erzeugt einen Potentialgradienten in der Gasströmung, der das äußere Produkt von v - B in zu der Richtung der Gasbewegung und zu der Richtung des Magnetfeldes senkrechten Richtung ist. Infolge der Belastung sowie auch der Spannungsabfälle an den Elektroden ist das elektrische Feld E zwischen den Elektroden etwas kleiner als v - B und kann angenähert das 0,5- bis 8fache des Wertes v - B sein. In F i g. 2 ist parallel zu dem E-Vektor der j-Vektor dargestellt, der den Stromfluß durch das leitende Gas zwischen den Elektroden anzeigt.The vector diagram of FIG. Figure 2 shows the gas migration at speed v by the transverse magnetic field B. The interaction of the conductive gas with the magnetic field creates a potential gradient in the gas flow, which is the outer Product of v - B in to the direction of gas movement and to the direction of the magnetic field perpendicular direction. As a result of the load as well as the voltage drops at the electrodes the electric field E between the electrodes is somewhat smaller as v - B and can be approximately 0.5 to 8 times the value of v - B. In F i G. 2 is shown in parallel to the E-vector of the j-vector, which the current flow through indicates the conductive gas between the electrodes.

Der Potentialgradient v - B existiert in der Gäsströmung und wird durch die Seitenwände des Generatorleitkanäls kurzgeschlossen, falls diese nicht elektrisch isolierend ausgebildet sind. Eine Wand, welche die erwünschte thermische und elektrische Leitfähigkeit zur Anwendung unter den in F i g. 2 veranschaulichten Bedingungen hat, wird im Zusammenhang mit F i: g. 4 und 5 beschrieben.The potential gradient v - B exists in the gas flow and becomes short-circuited by the side walls of the generator duct, if this is not the case are designed to be electrically insulating. A wall that has the desired thermal and electrical conductivity for use under the conditions shown in FIG. 2 illustrated Has conditions, in connection with F i: g. 4 and 5.

In F i g. 3 sind die laufenden Bedingungen des Magnetfeldes und des Potentials in einem MHD-Generator dargestellt, in dem das Hall-Feld ausgeprägt ist.In Fig. 3 are the current conditions of the magnetic field and the Potential shown in an MHD generator in which the Hall field is pronounced.

Der Ursprung des Hall-Feldes kann nun betrachtet werden. Es ist zu bemerken, daß das sich durch den Generatorleitkanal bewegende Gas ein Plasma ist, das eine im wesentlichen gleiche Anzahl positiver Ionen und Elektronen hat. Da die Elektronen sehr viel leichter als die Ionen sind, haben sie eine bei weitem größere Beweglichkeit in einem Elektronenfeld und transportieren den größten Teil des Stromes. Der Stromfluß zwischen sich gegenüberliegenden Elektroden ist somit fast vollständig durch den Elektronenfluß bedingt. Die Driftgeschwindigkeit v, der Elektronen ist durch folgende Gleichung gegeben: wobei jy = Stromdichte in A/cm2, n, = Elektronendichte in m-3, e = Elektronenladung in Coulomb. Jedoch ist zu bemerken, daß die Driftgeschwindigkeit der Elektronen senkrecht zu dem Magnetfeld B ist. Dies bewirkt, daß ein elektrisches Feld (das als das »Hall«-Feld EH bekannt ist) längs der Längsabmessung des Leitkanals induziert wird. Dieses Feld kann aus der folgenden Gleichung berechnet werden: wobei u) = Elektronenzyklotrongeschwindigkeit (sec-), mittlere Elektronenkollisionszeit (sec), (ohne Dimension), E _ elektrisches Feld zwischen den Elektroden (Volt/Meter). In F i g. 3 ist die Gasgeschwindigkeit wieder mit v und das Magnetfeld mit B bezeichnet. Wie mit Bezug auf F i g. 2 beschrieben wurde, entsteht der Potentialgradient v - B als Folge der Gasbewegung durch das Feld. Dies ergibt ein elektrisches Feld E zwischen den sich gegenüberliegenden Elektroden. Jedoch ist das Hall-Feld EH längs der Achse der Gasströmung in zu ihrer Bewegung entgegengesetzter Richtung gerichtet. Das resultierende elekrische Feld ER ist somit unter einem Winkel zu der Bewegungsrichtung der Gasströmung gerichtet.The origin of the Hall field can now be viewed. It should be noted that the gas moving through the generator duct is a plasma which has substantially equal numbers of positive ions and electrons. Since the electrons are much lighter than the ions, they have a far greater mobility in an electron field and transport most of the current. The flow of current between opposing electrodes is therefore almost entirely due to the flow of electrons. The drift velocity v, of the electrons is given by the following equation: where jy = current density in A / cm2, n, = electron density in m-3, e = electron charge in coulombs. However, it should be noted that the drift velocity of the electrons is perpendicular to the magnetic field B. This causes an electric field (known as the "Hall" field, EH) to be induced along the length of the duct. This field can be calculated from the following equation: where u) = electron cyclotron speed (sec -), mean electron collision time (sec), (without dimension), E _ electric field between the electrodes (volt / meter). In Fig. 3 the gas velocity is again denoted by v and the magnetic field by B. As with reference to FIG. 2, the potential gradient v - B arises as a result of the gas movement through the field. This results in an electric field E between the opposing electrodes. However, the Hall field EH is directed along the axis of the gas flow in the opposite direction to its movement. The resulting electrical field ER is thus directed at an angle to the direction of movement of the gas flow.

Für Gase, die von praktischem Interesse bei der Verwendung in MHD-Generatoren sind, kann das Hall-Feld ziemlich groß sein und mitunter das 2- bis 3fache der Größe von v - B betragen. Falls ein elektrisch leitender Pfad vorhanden ist, längs dem das Hall-Feld Stromfluß herstellen kann, ergibt sich eine Verminderung der elektrischen Leitfähigkeit in Richtung der sich gegenüberliegenden Elektroden und somit eine Verschlechterung der Gesamtleistung des Generators. Erfindungsgemäß wird eine neue Konstruktion für die Generatorwand geschaffen, die Stromfluß in der Ebene der Wand unter dem Einfluß des resultierenden elektrischen Feldes verhindert. Infolgedessen kann der Stromfluß auf den Gaspfad zwischen sich gegenüberliegenden Elektroden beschränkt werden. Ein solcher Stromfluß wird durch den Vektor j in F i g. 3 angezeigt.For gases that are of practical interest when used in MHD generators the reverb field can be quite large and sometimes 2 to 3 times the size from v - B. If there is an electrically conductive path, along the the Hall field can produce current flow, there is a reduction in the electrical Conductivity in the direction of the opposing electrodes and thus a Deterioration in the overall performance of the generator. According to the invention is a new Construction for the generator wall created, the current flow in the plane of the wall prevented under the influence of the resulting electric field. Consequently the current flow can be restricted to the gas path between opposing electrodes will. Such a current flow is indicated by the vector j in FIG. 3 displayed.

Teilweise zusammengefaßt ist aus F i g. 2 und 3 zu entnehmen, daß die Erfindung so geartet ist, daß sie den Kurzschluß der Resultierenden ER des elektrischen Feldes E und des Hall-Feldes EH durch die Wände des Generatorleitkanals verhindert. Gleichzeitig hat die Wand so ausreichende Wärmeleitfähigkeit, daß ihre Temperatur auf sichere Betriebsgrenzen vermindert werden kann.Partly summarized is from FIG. 2 and 3 it can be seen that the invention is such that it prevents the short circuit of the resultant ER of the electric field E and the Hall field EH through the walls of the generator duct. At the same time, the wall has sufficient thermal conductivity that its temperature can be reduced to safe operating limits.

F i g. 4 und 5 zeigen einen Leitkanal zur Verwendung in einem Generator, in dem das Hall-Feld unter normalen Betriebsbedingungen nicht ausgeprägt ist, und in dem das elektrische Feld quer durch den Leitkanal zwischen sich gegenüberliegenden Elektroden im wesentlichen durch die Gesamtlänge des Leitkanals konstant ist. Mit Bezug auf den Querschnitt des Leitkanals umfaßt seine obere Wand 13 eine Anzahl Kohlekathoden 14 (vgl. F i g. 5), die durch Isolatoren 15 elektrisch voneinander isoliert sind. Ein Rohr 16 leitet Wasser durch jede Kathode für Kühlzwecke. Die untere Wand 17 des Leitkanals kann eine Kupferplatte aufweisen, die als Anode dient. Wie aus F i g. 1 verständlich ist, sind die Anode und die Kathoden an einen Belastungsstromkreis (nicht gezeigt) angeschlossen. Die Verwendung von getrennten Kathoden gewährleistet gleichmäßige Stromverteilung auf der Länge des Leitkanals.F i g. 4 and 5 show a guide channel for use in a generator in which the Hall field is not pronounced under normal operating conditions and in which the electric field across the guide channel between opposing electrodes is substantially constant through the entire length of the guide channel. With reference to the cross section of the guide channel, its upper wall 13 comprises a number of carbon cathodes 14 (see FIG. 5) which are electrically isolated from one another by insulators 15. A tube 16 passes water through each cathode for cooling purposes. The lower wall 17 of the guide channel can have a copper plate which serves as an anode. As shown in FIG. 1, the anode and cathodes are connected to a load circuit (not shown). The use of separate cathodes ensures even current distribution along the length of the guide channel.

Die Seitenwände des Generatorleitkanals sind ganz allgemein mit 18 und 18a bezeichnet. Da die Konstruktion jeder Wand gleich ist, werden die Einzelheiten nur mit Bezug auf eine Wand beschrieben.The side walls of the generator guide channel are generally indicated at 18 and 18a. Since the construction of each wall is the same, the details only described with reference to a wall.

Die Seitenwand 18 weist eine Anzahl Metallstangen 19 auf, die sich über die volle Länge des Leitkanals erstrecken (F i g. 5). Zwischen jeder Stange befindet sich eine dünne Isolierstofflage 20. Zwischen der obersten bzw. der untersten Stange und den Elektroden sind auch Isolierlagen 21 und 22 vorhanden, um Elektrizitätsleitung zwischen den Elektroden (Anode bzw. Kathoden) und den Seitenwänden zu verhindern. Der äußeren Fläche jeder Stange 19 ist ein Kühlwasserrohr 23 zugeordnet, um die Stangen auf sichere Betriebstemperaturwerte abzukühlen.The side wall 18 has a number of metal rods 19 that extend Extend over the full length of the guide channel (FIG. 5). Between each pole there is a thin layer of insulating material 20. Between the top and bottom The rod and the electrodes are also provided with insulating layers 21 and 22 to conduct electricity between the electrodes (anode or cathode) and the side walls. The outer surface of each rod 19 is associated with a cooling water pipe 23 to the Cool rods to safe operating temperatures.

Das Material, aus dem die Stangen 19 hergestellt werden, ist nicht kritisch. Kupfer ist infolge seiner. hohen Wärmeleitfähigkeit zufriedenstellend. Jedoch können auch andere Metalle gleichermaßen gut verwendet werden. Der Isolierstoff kann Kunststoff sein, der ausreichend dünn ist, um auf eine annehmbar niedrige Temperatur durch Wärmeübertragung auf die Stangen abgekühlt zu werden. Weiterhin erstrekken sich die Isolatoren nicht bis zum Inneren des Leitkanals (vgl. die innere Kante 24 der Isolatoren) und sind somit keiner merklichen leitenden Wärmeübertragung von der Gasströmung aus unterworfen.The material from which the rods 19 are made is not critical. Copper is due to it. high thermal conductivity satisfactory. However, other metals can be used equally well. The insulating material can be plastic that is thin enough to hold at an acceptably low temperature to be cooled by heat transfer to the rods. Continue to extend the insulators do not extend to the interior of the guide channel (cf. the inner edge 24 of the insulators) and are therefore not noticeably conductive heat transfer from subjected to the gas flow out.

Elektrisch isolierte durchgehende Bolzenschrauben 25 klemmen die Seitenwände zusammen und halten sie in geeigneter Lage mit Bezug auf die Elektroden. Wie den Fachleuten verständlich ist, kann der Leitkanal selbst an eine Gasquelle, wie z. B. eine Brennkammer, und ein Ableitungs- oder Ausströmsystem (nicht gezeigt) mittels irgendwelcher üblicher Vorrichtungen angeschlossen werden. Beispielsweise kann der Leitkanal einfach zwischen seine zugehörigen Bauelemente in einer vollständigen MHD-Generatoranlage geklemmt werden.Electrically insulated through stud bolts 25 clamp the side walls together and keep them in proper position with respect to the electrodes. Like that As will be understood by those skilled in the art, the duct itself can be connected to a gas source such as e.g. B. a combustion chamber, and a discharge or outflow system (not shown) by means any common devices. For example, the Guide channel simply between its associated components in one complete MHD generator system are clamped.

Eine Gesamtbetrachtung der Konstruktion nach F i g. 4 und 5 läßt erkennen, daß die Seitenwände 18 und 18 a des Leitkanals ausgezeichnete Wärmeleiter in zu ihren Ebenen senkrechten Richtungen sind, jedoch Elektrizität quer zu dem Leitkanal in Richtung des induzierten elektrischen Feldes v - B nicht leiten. Da kein Hall-Feld vorhanden ist und v - B im wesentlichen gleichmäßig entlang der Länge des Leitkanals ist, sind die elektrischen Leitfähigkeitskennwerte der Seitenwände in zu der Gasbewegung parallelen Richtungen unwichtig. Die Dicke X jeder Stange ist so gewählt, daß die daran auftretende Spannung nicht ausreicht, um das Zünden eines Lichtbogens an der Stange einzuleiten. Infolgedessen fließt der Strom zwischen den Elektroden leichter durch das Gas als durch die Stangen, wie noch vollständiger erklärt wird.An overall view of the construction according to FIG. 4 and 5 show that the side walls 18 and 18 a of the duct excellent heat conductors in too their planes are perpendicular directions, but electricity across the conduit do not conduct in the direction of the induced electric field v - B. There is no reverb field is present and v - B is substantially uniform along the length of the duct are the electrical conductivity characteristics of the side walls in relation to the gas movement parallel directions are unimportant. The thickness X of each rod is chosen so that the The voltage occurring thereon is insufficient to ignite an arc on the Initiate rod. As a result, the current flows more easily between the electrodes through the gas than through the rods, as will be more fully explained.

Die F i g. 6 bis 8 zeigen einen Generatorleitkanal zur Verwendung in einem Generator, der ein ausgeprägtes Hall-Feld und/oder ein ungleichförmiges induziertes Feld hat. Unter solchen Umständen müssen die Seitenwände des Generatorleitkanals in allen Richtungen in der Ebene der Wände nichtleitend sein.The F i g. 6 to 8 show a generator duct for use in a generator that has a pronounced Hall field and / or a non-uniform induced field. In such circumstances, the side walls of the generator duct must be non-conductive in all directions in the plane of the walls.

F i g. 6 zeigt eine Endansicht des zusammengebauten Leitkanals mit einem Einströmschlitz 30, durch den das Gas hoher Temperatur in den Leitkanal eingeführt wird. Elektrodenanordnungen, die allgemein mit 31 und 32 bezeichnet sind, erstrecken sich längs des Leitkanals und sind an ihren Enden an Endplatten angebracht, von denen eine bei 33 dargestellt ist. Die Seitenwände sind allgemein mit 36 und 37 bezeichnet und an den Endplatten abgedichtet befestigt. Jede Wand trägt eine Anzahl Metallstäbe 38 (F i g. 7, 8), die sich in den Leitkanal erstrecken, wobei ihre inneren Enden so zusammenarbeiten, daß sie den Durchflußkanal für das Gas begrenzen.F i g. Figure 6 shows an end view of the assembled duct with an inflow slot 30 through which the high temperature gas is introduced into the guide channel will. Electrode assemblies, indicated generally at 31 and 32, extend extend along the duct and are attached at their ends to end plates, of one of which is shown at 33. The side walls are generally indicated at 36 and 37 and attached in a sealed manner to the end plates. Each wall carries a number Metal rods 38 (Fig. 7, 8) extending into the duct, with their inner Ends work together so that they limit the flow channel for the gas.

Aus F i g. 7 und 8 ist ersichtlich, daß die Elektrodenanordnung 31 eine Anzahl Kohlekathoden trägt,. von denen eine bei 34 dargestellt ist und die in Verbindung mit dem durch das Innere des Leitkanals 35 strömenden Gas sind. Die Elektrodenanordnung 32 trägt eine Anzahl Kupferanoden 34a, die mit dem Gas ebenfalls in Verbindung stehen. Die Kathoden sind durch Kunststofftrennelemente 34 b voneinander elektrisch isoliert, und die Anoden sind in gleicher Weise isoliert. Durch Isolieren der Kathoden und Anoden in dieser Weise werden elektrische Kurzschlüsse durch die Elektrodenanordnungen hindurch verhindert.From Fig. 7 and 8 it can be seen that the electrode arrangement 31 carries a number of carbon cathodes. one of which is shown at 34 and the in connection with the gas flowing through the interior of the guide channel 35. the Electrode assembly 32 carries a number of copper anodes 34a, which are also with the gas stay in contact. The cathodes are separated from one another by plastic separators 34 b electric insulated, and the anodes are insulated in the same way. By isolating the cathodes and anodes in this way become electrical shorts through the electrode assemblies prevented through.

Es wird nunmehr auf die Konstruktionseinzelheiten der Seitenwand 36 eingegangen, die im wesentlichen der Seitenwand 37 entspricht. Zuerst ist zu bemerken, daß zwei parallele, in Abstand angeordnete Isolierstoffplatten bei 39 und 40 vorgesehen sind. Diese sind an einer oberen Abstandsstange 41 und einer unteren Abstandsstange 42 befestigt, wobei die Stangen und Platten durch Kopfschrauben 43 in zusammengebauter Lage gehalten werden.The details of the construction of the side wall 36 are now referred to received, which corresponds to the side wall 37 substantially. First of all, it should be noted that two parallel, spaced apart insulating plates at 39 and 40 are provided are. These are on an upper spacer bar 41 and a lower spacer bar 42 fixed with the rods and plates by cap screws 43 in assembled Can be held.

Die Platten 39 und 40 begrenzen zwischen sich einen Kühlmittelkanal 44. Die Stäbe 38 verlaufen von der Außenfläche der Wandanordnung durch den Kühlmittelkanal hindurch zu dem Inneren des Leitkanals. In F i g. 6 sind Kühlmitteleinströmrohre 44 a gezeigt, durch die Kühlmittel an ein Sammelrohr 44 b geliefert wird. Von dem Sammelrohr fließt das Kühlmittel zu dem Kanal 44. Es ist bemerkenswert, daß ein gerader durchgehender Kühlmittelweg hergestellt ist und daß alle Stäbe in einer Wand des Generators von einem gemeinsamen Kanal aus gekühlt werden können.The plates 39 and 40 delimit a coolant channel between them 44. The rods 38 extend from the exterior surface of the wall assembly through the coolant channel through to the interior of the duct. In Fig. 6 are coolant inflow pipes 44 a, through which coolant is supplied to a manifold 44 b. Of the Collecting pipe, the coolant flows to the channel 44. It is noteworthy that a straight through coolant path is made and that all rods in one Wall of the generator can be cooled from a common channel.

Das Kühlmittel kann Wässer sein.' Nach dem Kühlen der Leitkanalwände kann das Wasser an ein dämpfbetriebenes elektrisches Erzeugungssystem (nicht gezeigt) geliefert werden, das benutzt werden kann, um die elektrische Energie des MHD-Generators zu ergänzen.The coolant can be water. ' After cooling the duct walls the water can be fed to a steam-powered electrical generation system (not shown) that can be used to generate the electrical energy of the MHD generator to complete.

Die Anordnung der Stäbe an den Platten 39 und 40 ist besser verständlich aus F i g. 9, die drei Stäbe in. zusammengebauter Lage zeigt. Es wird bemerkt, daß die Platte 40 ein versenktes Loch 45 aufweist, mit dem ein Absatz 46 des Stabes 38 zusammenwirkt. Auch die Platte 39 enthält ein versenktes Loch 47, das zu dem Loch 45 und zu Löchern 48 und 48a koaxial verläuft, durch die sich der Schaft 49 des Stabes erstreckt. Der Schaft endigt in einem Abschnitt 50 mit reduziertem Durchmesser, auf dem eine Unterlagscheibe 51 im Preßsitz aufgepaßt sein kann, die an der unteren Seite des versenkten Loches 47 angreift. Wirkungsmäßig dient der Schaft 49 des Stabes als durchgehender Bolzen, der verhindert, daß die Platten 39 und 40 unter dem Druck des zwischen ihnen durchfließenden Kühlmittels auseinandergepreßt werden. Der Absatz 46 des Stabes und die Unterlagscheibe 51 verhindern Drehung und Axialbewegung der Stäbe mit Bezug auf ihre Stützplatten. Ringdichtungen können bei 52 und 53 vorgesehen werden, um Sickerung des Kühlmittels aus dem zwischen den Platten befindlichen Kühlmittelraum zu vermindern.The arrangement of the bars on plates 39 and 40 can be better understood from Fig. 9, showing three bars in an assembled position. It is noted that the plate 40 has a countersunk hole 45 with which a shoulder 46 of the rod 38 cooperates. The plate 39 also contains a countersunk hole 47 which leads to the Hole 45 and is coaxial with holes 48 and 48a through which the shaft 49 of the rod extends. The shaft ends in a section 50 of reduced diameter, on which a washer 51 can be fitted in a press fit, which is attached to the lower Side of the countersunk hole 47 attacks. Effectively, the shaft 49 of the rod is used as a through bolt that prevents the plates 39 and 40 from being under pressure of the coolant flowing between them are pressed apart. Paragraph 46 of the rod and the washer 51 prevent rotation and axial movement of the Rods with respect to their support plates. Ring seals can be provided at 52 and 53 to prevent the coolant from seeping out of the coolant space between the plates to diminish.

In F i g. 10 ist der innere Aufbau eines der Stäbe dargestellt. Er umfaßt einen Abschnitt 54, der mit einem umgebenden Abschnitt 55 hart verlötet ist, wobei die dazwischen befindliche Fuge oder Nut bei 56 dargestellt ist. Der Abschnitt 54 enthält einen Einströmschlitz 57, der mit einer Düse 58 in Verbindung steht, die sich im Inneren des Abschnittes 55 erstreckt. Das Kühlmittel kann bei 57 eintreten und durch die Düse 58 in den hohlen Innenraum des Abschnitts 55 fließen. Das Kühlmittel strömt dann entgegengesetzt längs der Außenfläche der Düse zu einem im Abschnitt 55 des Stabes ausgebildeten Ausströmschlitz 59. Unter erneuter Bezugnahme auf F i g. 9 ist zu bemerken, daß die Einströmschlitze 57 aller Stäbe in gleicher Richtung in dem Kühlmittelkanal 44 vorgesehen sind. Im Betrieb strömt das Kühlwasser in Richtung der Stäbe in einer zu der Zeichenebene senkrechten Richtung. Da die Schäfte der Stäbe für das Kühlmittel ein Hindernis bilden, tritt an ihnen ein Druckabfall auf, der ein Druckgefälle herstellt, um das Kühlmittel durch das Innere der Stäbe zu drücken.In Fig. 10 shows the internal structure of one of the rods. He includes a portion 54 brazed to a surrounding portion 55, the gap or groove therebetween is shown at 56. The section 54 contains an inflow slot 57 which is in communication with a nozzle 58, which extends inside the section 55. The coolant can enter at 57 and flow through nozzle 58 into the hollow interior of section 55. The coolant then flows oppositely along the outer surface of the nozzle to one in the section 55 of the rod. Referring again to F i g. 9 it should be noted that the inflow slots 57 of all rods in the same direction are provided in the coolant channel 44. During operation, the cooling water flows in the direction of of the bars in a direction perpendicular to the plane of the drawing. Since the shafts of the Rods form an obstacle for the coolant, if a pressure drop occurs on them, which creates a pressure differential to bring the coolant through the interior of the rods to press.

Die Notwendigkeit zur inneren Kühlung der Stäbe hängt von den Arbeitskennwerten des Generators und im besonderen von der Temperatur, dem Druck, der Geschwindigkeit -und der verwendeten Art des Gases ab. Bei manchen Generatoren kann innere Kühlung der Stäbe nicht erforderlich sein, und die Wärmeübertragung von den Außenflächen der Schäfte an das Kühlmittel kann ausreichend sein. In jedem Fall muß den Stäben so ausreichende Wärme entzogen werden, daß die Stützplatten 39 und 40 sowie die Ringdichtungen 52 und 53 vor überhitzung geschützt werden.The need for internal cooling of the bars depends on the working parameters of the generator and in particular of the temperature, the pressure, the speed -and the type of gas used. Some generators can have internal cooling the rods do not need to be, and the heat transfer from the outer surfaces the shafts to the coolant may be sufficient. In any case it must be the rods so sufficient heat are withdrawn that the support plates 39 and 40 and the Ring seals 52 and 53 are protected from overheating.

In F i g. 8 wird ein Teil des Generatorleitkanals als Längsschnitt und die Innenfläche der Wand 36 als Aufriß gezeigt. Die Stäbe 38 sind eng aneinander angeordnet, ohne sich jedoch zu berühren. Zweckt: mäßigerweise sollten für Wärmeübertragungszwecke die Stäbe einen möglichst kleinen Teil der Wand bilden. Um Übertragung von Strahlungswärme an die Platte 40 zu verhindern, können die Räume zwischen den Stäben mit einem feuerbeständigen Material 60 gefüllt werden. Nuten 61 (F i g. 9, 10) sind in den Stäben vorgesehen, um das feuerbeständige Material aufzunehmen, das in pastischem Zustand eingeführt wird. Auf diese Weise wird das feuerbeständige Material nach seiner Härtung mit den Stäben mechanisch verkeilt, so daß eine starke Wandkonstruktion gewährleistet ist. Das feuerbeständige Material kann in die Räume zwischen den Stäben mit der Kelle aufgetragen werden, bis es mit deren vortretenden Enden bündig ist. Somit wird eine glatte Innenfläche erzielt, an die sich die Gasströmung mit einem Minimum an Reibungsverlusten und Wärmeübertragung anpaßt. Durch die Beibehaltung eines kleinen Raumes zwischen den Stäben wird elektrische Leitung zwischen diesen verhindert und Abkühlung des feuerbeständigen Materials auch bei hohem Wärmedurchsatz gewährleistet.In Fig. 8 is a part of the generator duct as a longitudinal section and the inner surface of wall 36 is shown in elevation. The bars 38 are close to one another arranged, but without touching. Purposes: moderately should for heat transfer purposes the bars form as small a part of the wall as possible. To transfer radiant heat To prevent the plate 40, the spaces between the bars can be made with a fire-resistant Material 60 can be filled. Grooves 61 (Fig. 9, 10) are provided in the bars, to accommodate the fire-resistant material that was introduced in a pasty state will. In this way, the fire-resistant material will be with after it has hardened mechanically wedged the bars, so that a strong wall construction is guaranteed is. The fire-resistant material can be in the spaces between the bars with the Trowel applied until it is flush with the protruding ends. Consequently a smooth inner surface is achieved, to which the gas flow with a minimum adapts to friction losses and heat transfer. By keeping a small one Space between the bars prevents electrical conduction between them and Cooling of the fire-resistant material guaranteed even with high heat throughput.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Stäbe aus weichem Kupfer wegen dessen hoher Wärmeleitfähigkeit herzustellen. Andererseits bildet das Material keine Begrenzung der Erfindung, und andere hochgradig leitende Metalle, wie z. B. nichtrostender Stahl, können verwendet werden. Die Stützplatten 39 und 40 können aus jedem dauerhaften Material hergestellt werden, das gute Festigkeit bei den zu berücksichtigenden Temperaturen und Druckwerten hat. Wie bei den anderen Bauelementen ist das feuerbeständige Material nicht kritisch, da die hierauf übertragene Wärme durch verhältnismäßig dünne feuerbeständige Abschnitte leicht auf die Metallstäbe übertragen wird.It has been found useful to make the rods out of soft copper because of its high thermal conductivity. On the other hand, the material forms no limitation of the invention, and other highly conductive metals such as e.g. B. stainless steel, can be used. The support plates 39 and 40 can Can be made from any durable material that has good strength in the too temperature and pressure values to be taken into account. As with the other components the fire-resistant material is not critical as the heat transferred to it relatively thin fire-resistant sections easily onto the metal rods is transmitted.

Obgleich die Länge der sich von der Platte 40 aus in das Innere der Generatorleitkanals erstreckenden Stäbe nicht kritisch ist, ist der Durchmesser der Stäbe von Bedeutung. Aus der Behandlung der F i g. 2 und 3 erinnert man sich, daß ein elektrisches Feld ER parallel zu der Innenfläche der Wand vorhanden ist. Wenn die über den Durchmesser eines bestimmten Stabes entwickelte Spannung die Spannung überschreitet, die erforderlich ist, um eine Entladung aus der Gasströmung an den Stab einzuleiten, fließt Strom anstatt in der Gasströmung über eine Lichtbogenentladung in und durch den Stab. Um dies zu verhindern, ist es erforderlich, die Stäbe so zu bemessen, daß das Produkt des resultierenden örtlichen elektrischen Feldes und des charakteristischen Stabdurchmessers kleiner als die Spannung V0 zum Einleiten einer Lichtbogenentladung (brennender Lichtbogen) in dem Gas ist. Diese Spannung fällt in den Bereich von 10 bis 100 Volt für die meisten in einem praktisch angewendeten MM-Generator vorhandenen Gasbedingungen. Zur Veranschaulichung kann ein typischer Wert von 30 Volt für V,o angenommen werden. Als Beispiel ohne jede Begrenzung kann angenommen werden, daß das Magnetfeld B durch den Leitkanal hindurch gleich 3 Weber/m2 ist und daß die Gasgeschwindigkeit v 1000 m/s beträgt. Das Produkt v - B ist dann gleich 3000 Volt/m. Zur Vereinfachung wird angenommen, daß kein Hall-Feld vorhanden ist und das elektrische Feld E angenähert gleich 3000 Volt/m hat. Die folgende Rechnung kann dann durchgeführt werden, um den charakteristischen Stabdurchmesser d zu bestimmen: Wenn ein Hall-Feld vorhanden ist, kann der Wert von ER um das 2- bis 3fache größer als v - B sein, und der Stabdurchmesser muß in der Größe entsprechend reduziert werden.Although the length of the rods extending from the plate 40 into the interior of the generator duct is not critical, the diameter of the rods is important. From the treatment of FIG. 2 and 3, it is recalled that there is an electric field ER parallel to the inner surface of the wall. When the voltage developed across the diameter of a particular rod exceeds the voltage required to initiate a discharge from the gas flow to the rod, current flows into and through the rod via an arc discharge rather than the gas flow. To prevent this, it is necessary to dimension the rods so that the product of the resulting local electric field and the characteristic rod diameter is smaller than the voltage V0 for initiating an arc discharge (burning arc) in the gas. This voltage falls in the range of 10 to 100 volts for most of the gas conditions found in a practical MM generator. To illustrate this, a typical value of 30 volts can be assumed for V, o. As an example without any limitation, it can be assumed that the magnetic field B through the guide channel is equal to 3 Weber / m2 and that the gas velocity v is 1000 m / s. The product v - B is then equal to 3000 volts / m. For the sake of simplicity, it is assumed that there is no Hall field and that the electric field E is approximately 3000 volts / m. The following calculation can then be carried out to determine the characteristic rod diameter d: If a Hall field is present, the value of ER can be 2 to 3 times larger than v - B and the rod diameter must be reduced in size accordingly.

Da sich Lichtbögen an scharfen Ecken von leitenden Elementen zu konzentrieren suchen, sind die Enden 62 der Stäbe abgerundet (vgl. F i g. 10).Because arcs concentrate on sharp corners of conductive elements are looking, the ends 62 of the bars are rounded (see FIG. 10).

Hinsichtlich des Abstandes zwischen benachbarten Stäben ist es lediglich erforderlich, daß er so gewählt wird, daß kein Strom durch den Raum zwischen benachbarten Stäben ffießt. In manchen Generatoren, in denen die Betriebstemperaturen nicht hoch sind, kann das feuerbeständige Material weggelassen werden, wobei man sich für Isolierzwecke lediglich auf die isolierenden Eigenschaften der unbewegten, verhältnismäßig kalten Luftmasse verläßt, die in dem Raum zwischen den Stäben vorhanden ist.With regard to the distance between adjacent bars, it is only required that it be chosen so that no current flows through the space between adjacent ones Rods flow. In some generators where the operating temperatures are not high the fire retardant material can be omitted, opting for insulation purposes only on the insulating properties of the immobile, relatively cold Leaves air mass that is present in the space between the rods.

Zur Herstellungsvereinfachung können die Stäbe kreisrunden Querschnitt haben. Jedoch ist eine solche Formgebung für den Erfolg der Erfindung. nicht maßgebend. Tatsächlich könnte die Querschnittsform der Stäbe quadratisch, sechskantig oder in irgendeiner anderen Gestalt und Größe ausgebildet sein, welche die vorstehenden kritischen Bedingungen hinsichtlich Lichtbogenentladungen zu den Stäben erfüllt.To simplify production, the rods can have a circular cross-section to have. However, such a shape is essential to the success of the invention. not relevant. Indeed, the cross-sectional shape of the rods could be square, hexagonal or be formed in any other shape and size that the foregoing meets critical conditions with regard to arc discharges to the bars.

F i g. 11 ist eine schematische Darstellung eines Generatorleitkanals, bei dem die Grundsätze der Erfindung angewandt sind. Die Aufmerksamkeit wird auf die verjüngte Form des Leitkanals gerichtet, dessen Querschnittsfläche im Verhältnis von etwa 1:4 von der Einströmöffnung zu der Ausströmöffnung zunimmt. Der Querschnitt des Leitkanals kann an jeder Stelle kreisrund oder rechteckig oder in irgendeiner anderen Form ausgebildet sein, die für die Konstruktion. des speziellen Generators zweckmäßig ist. Darstellungsgemäß ist der Querschnitt des Leitkanals rechteckig und hat ein Aspektverhältnis (Verhältnis von Breite zu Höhe) von etwa 1:1.F i g. 11 is a schematic representation of a generator duct, in which the principles of the invention are applied. The attention is on directed the tapered shape of the duct, its cross-sectional area in proportion of about 1: 4 increases from the inflow opening to the outflow opening. The cross section of the guide channel can be circular or rectangular or in any position at any point other shape necessary for the construction. of the special generator is appropriate. As shown, the cross section of the guide channel is rectangular and has an aspect ratio (ratio of width to height) of about 1: 1.

Die in F i g. 4 bis 8 veranschaulichten Generatorleitkanäle sind von besonderem Nutzen zur Untersuchung von Parametern, die Zusammenhang mit der MHD-Leistungserzeugung haben. Jedoch ist zu bemerken, daß die Abmessungsverhältnisse ihrer Gasströmungskanäle kein Optimum für einen MHD-Dauerleistungsgenerator sein würden, der mehr in der Weise zu bemessen wäre, wie in, Fig. 11 gezeigt ist.The in F i g. 4-8 are generator ducts illustrated in FIG Particularly useful for the investigation of parameters that are related to the MHD power generation to have. However, it should be noted that the dimensional proportions of their gas flow channels would not be an optimum for an MHD continuous power generator that is no longer in the Manner would be sized as shown in, Fig. 11.

In dem Kanal nach F i g.11 ist die Seitenwand 70 weggebrochen, um die Innenfläche der entfernten Seitenwand 71 darzustellen. Die vortretenden Enden einer Anzahl Metallstäbe sind durch die Kreise 72 markiert. Die Stäbe, die in gleicher Weise wie die in F i g. 8 bis 10 gezeigten Stäbe ausgebildet sein können, füllen die- frei liegende Fläche der Wand zwischen sich gegenüberliegenden Elektroden 73 -und 74. Wie in den zuvor beschriebenen Generatoren können die Elektroden segmentartig ausgebildet, d. h. in Einzelabschnitten hergestellt sein, um den Kurzschluß des Hall-Potentials zu verhindern, und eine Spule 75 kann angrenzend an den Leitkanal vorgesehen sein, um ein Magnetfeld durch diesen hindurch herzustellen.In the channel of FIG. 11, the side wall 70 is broken away to show the inner surface of the removed side wall 71. The protruding ends of a number of metal rods are marked by circles 72. The rods, which in the same way as those in FIG. 8 to 10 can be formed, fill the exposed surface of the wall between opposing electrodes 73 and 74. As in the generators described above, the electrodes can be formed in segments, that is, made in individual sections in order to short-circuit the Hall- To prevent potential, and a coil 75 may be provided adjacent to the guide channel to create a magnetic field therethrough.

In F i g. 12 ist eine spezielle Anordnung von Kühlelementen für den Leitkanal eines MHD-Generators dargestellt, der unter verhältnismäßig konstanten Bedingungen arbeitet. Die Potentialverteilung kann vollständig analysiert werden, und die Ebenen mit gleichem elektrischem Potential können innerhalb des Strömungskanals des Leitkanals bestimmt werden. Wenn angenommen wird, daß die elektrischen und aerodynamischen Bedingungen in dem Leitkanal stabil sind, ist ersichtlich, daß die Größe und Richtung der elektrischen Gradienten ER an allen Punkten in dem Leitkanal festgestellt werden können. Die Punkte gleichen Potentials an jedem Gradienten können so betrachtet werden, als wenn sie längs Ebenen in dem- Leitkanal liegen. Durch Rechnung ist gefunden worden, daß die Äquipotentialebenen nahezu parallel zu der Gasströmung in der Nähe der Einströmöffnung des Leitkanals verlaufen, wo der Gasdruck hoch und o z klein ist. Nahe an der Ausströmöffnung des Leitkanals bilden die Aquipotentialebenen einen größeren Winkel mit der Richtung der Gasströmung, da der Gasdruck und coz größer ist. Ununterbrochene Kühlleitungen können in die Seitenwände des Leitkanals längs Äquipotentialebenen eingebettet werden, ohne daß die Gefahr des Kurzschließens elektrischer Felder in dem Generator besteht. Dies ist offensichtlich, da längs einer ununterbrochenen Leitung keine Potentialgradienten existieren.In Fig. 12 is a special arrangement of cooling elements for the Guide channel of an MHD generator shown, which under relatively constant Conditions works. The potential distribution can be fully analyzed, and the planes with the same electrical potential can be inside the flow channel of the guide channel can be determined. If it is assumed that the electrical and aerodynamic Conditions in the guide channel are stable, it can be seen that the size and direction the electrical gradients ER can be determined at all points in the guide channel can. The points of equal potential on each gradient can be viewed in this way as if they lie along planes in the duct. It is found by calculation been that the equipotential planes are nearly parallel to the gas flow in the vicinity the inflow opening of the guide channel, where the gas pressure is high and o z small is. The equipotential planes form one close to the outflow opening of the guide channel larger angle with the direction of gas flow as the gas pressure and coz larger is. Uninterrupted cooling lines can be in the side walls of the guide channel lengthways Equipotential planes are embedded without the risk of short-circuiting electrical Fields in the generator. This is evident since it is uninterrupted Line no potential gradients exist.

Die Anwendung von Rohrleitungen in dieser Form ist in F i g.12 dargestellt. Es ist ein Leitkanal 80 gezeigt, der eine Einströmöffnung 81 und eine Ausströmöffnung 82 hat. Da die F i g. 12 den Leitkanal als Längsschnitt zeigt, liegt die entfernte Wand 83 des Leitkanals frei. In die Wand ist eine Anzahl Rohrleitungen, wie z. B. Rohre 84, eingebettet, um Kühlmittel von einer Einströmsammelleitung 85 zu Ausströmsammelleitungen 86 zu transportieren. Die Wandkonstruktion kann eine Schicht aus elektrisch nichtleitendem, feuerbeständigem Material 87 aufweisen, in das die-Rohre 84 eingebettet sind, wobei diese an der Gasströmung oder in der Nähe der Oberfläche des feuerbeständigen Materials angeordnet sind, so daß wirksame Kühlung gewährleistet ist.The use of pipelines in this form is shown in FIG. 12. A guide channel 80 is shown which has an inflow opening 81 and an outflow opening 82 has. Since the F i g. 12 shows the duct as a longitudinal section, the distant one lies Wall 83 of the guide channel free. In the wall is a number of pipes, such as. B. Tubes 84 embedded to carry coolant from inflow manifold 85 to outflow manifolds 86 to transport. The wall construction can have a layer of electrical non-conductive, have fire-resistant material 87 in which the tubes 84 are embedded, wherein these on the gas flow or near the surface of the refractory material are arranged so that effective cooling is ensured.

Wie früher erwähnt wurde, verlaufen die Röhre 84 nahezu parallel zueinander in der Nähe der Einströmöffnung des Leitkanals, krümmen sich jedoch quer zu der Richtung der Gasströmung in der Nähe der Ausströmöffnung des Leitkanals. Da jede Rohrleitung längs einer Ebene gleichen Potentials in der Gasströmung liegt, fließt kein Strom längs ihrer Längsabmessung. Andererseits liegt jede Rohrleitungauf einem. Potential, das gegenüber dem Potential der anderen Rohrleitungen unterschiedlich ist. Um einen Kurzschluß der- Rohrleitungen durch die Sammelleitung zu verhindern, sind isolierende Verbindungselemente 88 und- 89 in den Rohrleitungen vorgesehen. Ein-Kurzschluß zwischen denRöhrleitungen wird durch -das feuerbeständige Material verhindert.As mentioned earlier, the tubes 84 run almost parallel to one another in the vicinity of the inflow opening of the guide channel, but curve transversely to the direction of the gas flow in the vicinity of the outflow opening of the guide channel. Since each pipeline lies along a plane of equal potential in the gas flow, no current flows along its length. On the other hand, every pipe rests on one. Potential that differs from the potential of the other pipelines. In order to prevent the pipes from short-circuiting through the manifold, insulating connecting elements 88 and 89 are provided in the pipes. A short-circuit between the pipes is prevented by the fire-resistant material.

Für die Fachleute ist- -verständlich, daß nur vier Rohrleitungen in F i g.12 gezeigt -sind, um die Veranschaulichung der Grundsätze der Erfindung zu vereinfachen. Praktisch- würden mehr Rohrleitungen in einem praktisch anwendbaren Generator abhängig von den Kühlbedingungen der Wandkonstruktion vorgesehen werden. .For the experts it is understandable that only four pipelines in F i g.12 -are shown in order to illustrate the principles of the invention simplify. Practical- would have more piping in one practical application Generator can be provided depending on the cooling conditions of the wall construction. .

Zur Vervollständigung_ der schematischen Darstellung sind Elektroden 0 - und 91 in der oberen bzw. unteren Wand des Leitkanals dargestellt. Eine Spule 92 umgibt den Leitkanal, um magnetischen Fluß quer zu der .Gasbewegung herzustellen.To complete the schematic illustration, electrodes 0 - and 91 are shown in the upper and lower walls of the guide channel, respectively. A coil 92 surrounds the guide channel to produce magnetic flux transverse to the gas movement.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß zahlreiche. Wege konstruktiv beschritten werden können, um die Wände eines MHD-Generators durch-thermisch leitende Elemente zu kühlen, die nicht in elektrischer Verbindung miteinander, stehen. Auf diese Weise kann eine Wandkonstruktion mit wahlweisen Eigenschaften zufriedenstellend gekühlt werden, ohne jedoch irgendwelche dazu benachbarte elektrische Felder kurzzuschließen.From the above it can be seen that numerous. Paths can be followed constructively to the walls of an MHD generator through-thermally to cool conductive elements that are not in electrical connection with each other. In this way, a wall construction with optional properties can be satisfactory be cooled, but without short-circuiting any adjacent electric fields.

Claims

Patent claims: - 1. Wall structure which forms part of a channel for receiving an electrically conductive high temperature fluid in a magnetohydrodynamic device in which an electric field is parallel to a main surface of the wall structure, which has a large thermal conductivity in my direction perpendicular to the main surface and a has low electrical conductivity in a direction parallel to the main surface and to the direction of the electrical field and has a plurality of spaced apart (domestically conductive and electrically isolated elements from each other, characterized in that the maximum dimension d in meters of each element in the direction parallel to the resulting electric field given by the induced and the -Hall field by the formula is determined, where Va is the voltage required to initiate an arc discharge in the fluid and ER is the field strength of the resulting electric field in volts per meter. -2. Wall construction according to claim 1, characterized in that the thermally conductive elements are attached to an electrically insulating plate. and extend perpendicularly therefrom; -wherein the parts of the thermally conductive-.the elements define a surface of the wall construction, which is removed from the electrically insulating plate. 3. Wall construction according to claim 1 or 2, characterized in that a fire-resistant material forms the electrical insulation between the thermally conductive elements. 4. Wall construction according to claim 2, characterized in that the electrically insulating plate delimits part of a coolant channel and that the thermally conductive elements extend through the plate to the coolant channel. 5 .. Wall construction according to claim 1, characterized in that the thermally conductive elements consist of pipelines for fluids which lie along equipotential planes in a plasma flow passing through one of the wall construction 6. Wall construction according to one of claims 1 to 4, characterized in that the thermally conductive elements are designed so that they absorb a coolant. 7. Wall construction according to one of claims 1 to 4, characterized in that the thermally conductive El emente massive metal continuous or rods are: Considered publications: German Patent No. 725 433.