Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmastrahles Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmastrahles, wobei ein gasförmiger,
flüssiger oder fester Stoff mittels periodisch wiederholt erzeugter gasdynamischer
Resonanz-Stoßwellen in Plasmazustand übergeführt wird. Zur Ausbildung der Stoßwellen
dient ein Stoßwellenraum, der konvergierende, insbesondere sphärisch verlaufende
Wandungen enthält. Der in Plasmazustand zu überführende Stoff wird in den Konvergenzbereich
des Stoßwellenraumes geleitet. In dem engeren Konvergenzbereich findet eine erhebliche
Erhöhung des Drucks und der Temperatur des von der Stoßwelle durchlaufenen Mediums
statt. Das von diesem Bereich eingenommene Volumen ist klein im Vergleich zum Gesamtvolumen
des Stoßwellenraumes.Apparatus for generating a plasma jet The invention relates
on a device for generating a plasma jet, whereby a gaseous,
liquid or solid substance by means of periodically repeatedly generated gas dynamic
Resonance shock waves is converted into a plasma state. For the formation of the shock waves
serves a shock wave space, the converging, in particular the spherical one
Contains walls. The substance to be converted into the plasma state is in the convergence area
of the shock wave room. In the narrower convergence area there is a considerable
Increase in pressure and temperature of the medium traversed by the shock wave
instead of. The volume occupied by this area is small compared to the total volume
of the shock wave space.
Die Erfindung besteht darin, daß die Wandung des Stoßwellenraumes
im Konvergenzbereich eine zum Austritt des Plasmas dienende Öffnung und zur Zufuhr
des zu ionisierenden Stoffes dienende Öffnung aufweist, wobei die Zufuhr in dem
Intervall zwischen den Reflexionen aufeinanderfolgender Stoßwellen erfolgt.The invention consists in that the wall of the shock wave space
in the convergence area an opening serving for the exit of the plasma and for the supply
of the substance to be ionized serving opening, wherein the supply in the
Interval between the reflections of successive shock waves takes place.
Es ist bekannt, daß bei Räumen zur Ausbildung von Resonanz-Stoßwellen
am Anfang des Stoßwellenraumes, d. h. in dem Bereich, in welchem periodisch folgende
Verbrennungen erzeugt werden, Öffnungen zur Einleitung explosiven Gemisches und
zur Ableitung von Verbrennungsgas angeordnet werden. Diese Öffnungen dienen zur
Einführung der Energie, die zur Ausbildung der Resonanz-Stoßwellen erforderlich
ist. Durch die Anordnung von Öffnungen im Konvergenzbereich eines Stoßwellenraumes
wird dagegen Energie der Stoßwellen abgeführt. Es ist überraschend, daß auch in
diesem Falle ein regulärer Betrieb des Stoßwellenraumes zu erreichen ist. Die Betriebsweise
kommt insbesondere bei der Anordnung einer relativ kleinen Öffnung in Betracht,
wie sie zum Zwecke der Überführung von Stoff in Plasmazustand in der Regel anzuwenden
ist. Bei Versuchen hat sich die Anwendbarkeit eines Betriebes mit einer Öffnung
im Konvergenzbereich zuerst bei der Anordnung von Meßgeräten mit einem besonderen
Gasauslaß ins Freie gezeigt, wobei ein reguläres Betriebsverhalten festzustellen
war.It is known that in rooms for the formation of resonance shock waves
at the beginning of the shock wave space, d. H. in the area in which periodically following
Burns are generated, openings for discharging explosive mixture and
be arranged for the discharge of combustion gas. These openings are used for
Introduction of the energy required to form the resonance shock waves
is. By arranging openings in the convergence area of a shock wave space
on the other hand, energy from the shock waves is dissipated. It is surprising that in
In this case, regular operation of the shock wave room can be achieved. The mode of operation
comes into consideration especially when arranging a relatively small opening,
as they are usually used for the purpose of converting substance into a plasma state
is. Tests have shown the applicability of an operation with one opening
in the area of convergence first in the arrangement of measuring instruments with a special one
Gas outlet into the open shown, whereby a regular operating behavior can be determined
was.
Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform, bei welcher für den Austritt
des Plasmas und die Zufuhr des zu ionisierenden Stoffes eine gemeinsame Öffnung
vorgesehen ist. Nach dem Ausströmen des in Plasmazustand übergeführten Stoffes erfolgt
in dem Intervall zwischen zwei Reflexionen der Stoßwellen die Zufuhr des in Plasmazustand
zu überführenden Stoffes. In der Zeichnung ist die mit 1 bezeichnete Front einer
zum Auslaß laufenden Stoßwelle angedeutet. Am Auslaß befindet sich eine Einrichtung
2, der durch den Stutzen 3 ein in Plasmazustand zu bringender, vorzugsweise relativ
kühler Stoff zugeführt wird. Durch den ringförmigen Spalt 4 strömt dieser Stoff
in den Kanal 5. In dem dargestellten Zeitpunkt hat die Front 6 des einströmenden
Stoffes den Kanal 5 gefüllt. Die Einführung des in Plasmazustand zu überführenden
Stoffes kann bei Verwendung von Gasen vorteilhaft mit überkritischem Druck erfolgen,
wodurch eine eindeutige Ausbildung einer Front und eine schnelle Füllung des Auslasses
bewirkt wird. Durch eine überkritische Strömung kann zudem ein vorteilhaft erhöhter
Druck in dem Stoßwellenraum aufrechterhalten werden. Es ist in einigen Fällen vorteilhaft,
vor der Einströmung zu ionisierenden Stoffes in den Kanal 5 einen Stoff höherer
Ladungszahl einzuführen, wobei dieser bis in den konischen Teil des Stoßwellenraumes
eindringt. Dies kann z. B. nach Art der Einführung von geschichteten Ladungen in
Motorenzylindern erfolgen. Es kann als Regel angesehen werden, daß vorteilhaft eine
Füllung anzuwenden ist, die über den konischen Endquerschnitt des Stoßwellenraumes
hinausreicht. Die Strömung von zuzuführendem Stoff aus dem Auslaß 4 wird bei dem
Ausstoßen des Plasmas selbsttätig unterbrochen. Die Zeit der Unterbrechung ist wegen
der sehr hohen Axialgeschwindigkeit des Plasmastrahles sehr kurz.The drawing shows an embodiment in which for the exit
the plasma and the supply of the substance to be ionized have a common opening
is provided. After the substance, which has been converted into a plasma state, has flowed out
in the interval between two reflections of the shock waves the supply of the in plasma state
material to be transferred. In the drawing, the front labeled 1 is one
to the outlet current shock wave indicated. There is a facility at the outlet
2, which is to be brought into a plasma state through the nozzle 3, preferably relatively
cool substance is supplied. This substance flows through the annular gap 4
into the channel 5. At the time shown, the front 6 has the inflowing
Substance filled the channel 5. The introduction of the plasma to be converted
Substance can advantageously be carried out with supercritical pressure when using gases,
thereby a clear formation of a front and a quick filling of the outlet
is effected. A supercritical flow can also lead to an advantageously increased flow
Pressure in the shock wave room can be maintained. In some cases it is beneficial
before the inflow of substance to be ionized into the channel 5 a substance higher
Introduce the number of charges, this up to the conical part of the shock wave space
penetrates. This can e.g. B. on the type of introduction of stratified charges in
Engine cylinders. It can be seen as a rule that beneficial one
Filling is to be used that extends over the conical end cross-section of the shock wave space
reaches out. The flow of material to be supplied from the outlet 4 is at the
Ejection of the plasma interrupted automatically. The time of the interruption is due
the very high axial velocity of the plasma jet is very short.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht demgemäß darin,
daß an die gemeinsame Öffnung außen ein Rohrstück angesetzt ist, das am äußeren
Ende düsenförmige Zuführungsöffnungen aufweist, die auf den Stoßwellenraum hin gerichtet
sind. Die gemeinsame Öffnung besteht in der Zeichnung in dem Kanal s, der als Rohrstück
ausgebildet ist. Der ringförmige Spalt 4 bildet eine düsenförmige Zuführungsöffnung,
aus der der Stoff in Richtung auf den Stoßwellenraum zu strömt. Bei einer Anordnung
dieser Art kann am Ende des Stoßwe-llenraumes ein
verhältnismäßig
hoher Druck aufrechterhalten werden. Es folgt daraus, daß Plasma in rdlativ großer
Masse mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird.Accordingly, an advantageous further development of the invention consists in
that a piece of pipe is attached to the common opening on the outside, which is on the outside
Has end nozzle-shaped feed openings, which are directed towards the shock wave chamber
are. The common opening is in the drawing in the channel s, which is a pipe section
is trained. The annular gap 4 forms a nozzle-shaped feed opening,
from which the substance flows in the direction of the shock wave space. With an arrangement
of this type can be at the end of the shock wave space
relatively
high pressure can be maintained. It follows from this that plasma is relatively large
Mass is ejected at high speed.
Es wird allgemein angestrebt, Plasma mit möglichst großen Geschwindigkeiten
in die Umgebung auszustoßen. Dazu sind Verfahren und Einrichtungen vorgeschlagen
worden; die elektrische und magnetische Mittel zur-Grundlage-haben. Dieser gegenüber
hat die Vorrichtung nach der Erfindung wesehtliche Vorteile. Sie bestehen insbesondere
in. ihrer Einfachheit und Betriebssicherheit. Ein besonders überraschender Fortschritt
würde erreicht werden, wenn sich herausstellt, daß die Plasmaerzeugung bei gleichzeitiger
Erzielung von Energie liefernden- Reaktionen erfolgen kann. Es ist nicht auszuschließen,
daß dies auch Fusionsreaktionen sein können.A general aim is to produce plasma at the highest possible speeds
to expel into the environment. Processes and facilities are proposed for this purpose
been; who have electrical and magnetic means as a basis. This opposite
the device according to the invention has significant advantages. They exist in particular
in. their simplicity and operational reliability. A particularly surprising advance
would be achieved if it is found that the plasma generation occurs at the same time
Achieving energy-supplying reactions can take place. It can not be excluded,
that these can also be fusion reactions.
" =Für ;die:'Anweädurig der Vorrichtung; ist zur-Zeit an die Erzeugung
von kleinen Plasmamengen zu denken, die in schneller periodischer Folge- mit einigen.
hundert Kilometern Geschwindigkeit in der Sekunde ausgestoßen werden, um schnell
bewegte Ziele zu er-@räichen.:Außerdem besteht ein Bedürfnis an PlAma-Antrieben.
Für diese kommt auch eine Beschleunigung kleiner Massen auf extrem hohe Geschwindigkeiten
in Betracht. In diesem Falle ist auch der 'Gewichtsaufwand, der klein gehalten werden
kann, von wesentlicher Bedeutung."= For; the: 'Anweädurig the device; is currently in the process of being generated
to think of small amounts of plasma that occur in rapid, periodic succession with some.
hundred kilometers speed per second to be ejected to fast
to reach moving targets.: There is also a need for PlAma drives.
For these, there is also an acceleration of small masses to extremely high speeds
into consideration. In this case, the 'weight expenditure must be kept small
can, essential.
Die Neuartigkeit des Erfindungsgegenstandes läßt es im übrigen nicht
zu, bereits eine erschöpfende Darlegung der. Anwendungsmöglichkeiten zu.geben. .Es
ist zu erwarten, däß diese sich in größerer Anzahl zeigen werden, wenn der -Erfindungsgegenstand
weiteren technischen Kreisen bekannt wird.Incidentally, the novelty of the subject matter of the invention does not leave it
to, already an exhaustive exposition of the. Admit.applications. .It
it is to be expected that these will show up in greater numbers when the subject of the invention
becomes known to other technical circles.