DE1229181B - Magnetohydrodynamischer Generator - Google Patents

Description

• Magnetohydro dynamischer Generator Bestrebungen, Wechselstrom bzw. Drebstrom mit magnetohydrodynamischen Generatoren (1#MD-Generatoren) unmittelbar zu erzeugen, dienen dem Ziel, Wechselstrom wirtschaftlicher als durch eine nachträgliche Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom zu gewinnen und die Verluste einer nachträglichen Umformung zu vermeiden.
• Bei einem MHD-Generator wird in der Regel ein Plasma mit hoher Geschwindigkeit -zwischen Elektroden hindurchgeleitet. Die Elektroden können in einem Kanal angeordnet sein. Das schnell strömende Plasma kann ein ionisiertes Gas aus Verbrennungsprodukten sein oder durch Strahlung und Wärme radioaktiver Prozesse zustande kommen.
• Legt man senkrecht zu einer durch die Elektroden gelegten Ebene und senkrecht zur Richtung d#or#ePläs"" maströme ein Magnetfeld an, so wird im Plasma eine Feldstärke hervorgerufen, die zwischen den Elektroden eine nutzbare elektromotorische Kraft (EMK) entstehen läßt. Von den Elektroden kann Gleichstrom abgenommen werden.
• Es ist bekannt, das Plasma auf schraubenförmiger Bahn zwischen koaxialen zylindrischen Elektroden in einem axialen Magnetfeld durchströmen zu lassen. Mit dieser Anordnung kann man bei gedrungener Bauform große Leistung erzielen. Man kann die Energie des Plasmas außerdem mit einem zylindrischringförmigen Kanal besser ausnutzen als bei kastenförmigen Kanälen mit gleichem Strömungsweg, da sich das Plasma bei kleinerer Kanaloberfläche weniger abkühlt. Bei diesem Generator kann zwischen Innenzylinder und Außenzylinder Gleichstrom abgenommen werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit solchen Generatoren auch Wechselstrom zu erzeugen. Sie betrifft also MHD-Generatoren mit schraubenförmiger Plasmaströmung in einem in Richtung der Schraubenachse verlaufenden Magnetfeld zwischen koaxialen zylindrischen Elektroden. Die Erfindung besteht in einer Unterteilung der Elektroden mit Schnittebenen, in denen die Schraubenachse liegt, und in einem um die Schraubenachse rotierenden magnetischen Drehfeld.
• Bei einer dreifachen Unterteilung entstehen drei Elektrodenpaare mit sich gegenüberstehenden Elektrodenflächen. Der Generator nach der Erfindung liefert bei drei Elektrodenpaaren Drehstrom bzw. Wechselstromphasen. Zur Erzeugung von Wechselstrom genügen auch schon zwei Elektrodenpaare. Jedem Elektrodenpaar kann dabei Strom abgenommen werden. Es können auch mehr als drei Elek--liod&iipäär,e im zylindrischen Ringkanal vorhanden sein.
• Durch die gewählte Umlaufgeschwindigkeit des Drehfeldes wird die Frequenz des erzeugten Stromes festgelegt. Das Drehfeld kann elektrisch durch Drehstrom oder durch mechanisch umlaufende Magnete erzeugt werden. Läuft das Drehfeld gegen die Plasmaströmung um, so wird eine besonders hohe EMK erzeugt. Es entsteht die Wirkung, als hätte das Plasma eine höhere Geschwindigkeit.
• An Hand eines Ausführungsbeispiels soll der Generator nach der Erfindung weiter erläutert werden.
• F i g. 1 zeigt die Plasmaströmung in einem Generator nach der Erfindung bei einem Querschnitt des zylindrisch-ringförmigen Kanals; F i g. 2 veranschaulicht in schematischer Darstellung den schraubenförmigen Strömungsverlauf beim Generator nach F i g. 1 am längsgeschnittenen Kanal dargestellt; in F i g. 3 ist bei einem Querschnitt gemäß F i g. 1 der Verlauf von Magnetfeld und Feldstärke zwischen den Elektroden schematisch wiedergegeben. Es ist die Elektrodenaufteilung für Drehstromerzeugung angedeutet; F i g. 4 gibt die Verhältnisse nach F i g. 3 im Längsschnitt wieder; F i g. 5 ist die Stirnansicht eines Generators nach der Erfindung; F i g. 6 stellt den Querschnitt durch den Generator nach F i g. 5 längs VI-VI genommen dar; F i g. 7 zeigt ein Schaltungsbeispiel für die Ab- nahme von Drehstrom beim Generator nach F i g. 5. In den F i g. 1 bis 4 ist der innere Zylinder des zylindrisch-ringförmigen Kanals mit 1, der äußere mit 2 bezeichnet. Das Plasma wird durch den Einlaß 3 zugeführt, durchströmt in Pfeilrichtung schraubenförmig den Kanal mit der Geschwindigkeit v und verläßt ihn durch den Auslaß 4.
• Wie aus F i g. 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 Fugen zwischen den Elektroden können durch Kittschichten voneinander elektrisch isoliert werden. Auf Grund der Plasmaströmung v entsteht bei einem angelegten magnetischen Drehfeld H mit einer angedeuteten Feldverteilung für einen bestimmten Augenblick 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 Generators nach dei Erfindung in F i g. 5 ist die Anordnung der Magnetkerne 11, 12 und 13 mit den Magnetwicklungen 14 zur Erzeugung des Magnetfeldes durch Drehstrom zu ersehen. Im Längsschnitt nach F i g. 6, der den Generator nach F i g. 5 längs VI-VI genommen geschnitten darstellt, erkennt man die Polschuhe 11 a und 11 b des Magnetkernes 11, zwischen denen das Magnetfeld H im Kanal entsteht. Bei einem Schaltungsbeispiel gemäß F i g. 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 gefüh ' rt. Sekundärseitig stehen die drei Drehstromphasen R, S, T und z. B. die Phase 0 zur Verfügung.
• Bei einem mechanisch rumlaufenden magnetischen Drehfeld könnte bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ein einzelner Magnet in Umlauf gebracht werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Magnetohydrodynamischer Generator mit schraubenförmiger Plasmaströmung in einem in Richtung der Schraubenachse verlaufenden Magnetfeld zwischen koaxialen zylindrischen Elektroden, gekennzeichnet durch Unterteilung der Elektroden mit Schnittebenen, in denen die Schraubenachse liegt, und durch ein um die Schraubenachse rotierendes magnetisches Drehfeld.
2. 2. Generator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zur Plasmaströmung gegenläufiges Drehfeld. 3. Generator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch drei Elektrodenpaare mit sich radial gegenüberstehenden Elektroden.
3. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1293 491.