DE1258500B

DE1258500B - Magnetohydrodynamic device, in particular MHD generator

Info

Publication number: DE1258500B
Application number: DEC35344A
Authority: DE
Inventors: Donald Thomas Swift-Hook; John Keith Wright; John Maycock; Fairfields Estate; Bernhard John Beecher
Original assignee: Central Electricity Generating Board
Current assignee: Central Electricity Generating Board
Priority date: 1964-03-19
Filing date: 1965-03-18
Publication date: 1968-01-11

Description

Magnetohydrodynamische Vorrichtung, insbesondere MHD-Generator Die Erfindung betrifft eine magnetohydrodynamische Vorrichtung, insbesondere einen MHD-Generator, mit auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Strömungskanals angeordneten Reihen von in Kanalrichtung nebeneinander angeordneten Elektroden, von denen jeweils zwei auf einer Äquipotentialfläche liegende Elektroden der beiden Reihen durch Kurzschlußverbindungen miteinander verbunden sind. Derartige Vorrichtungen sind bereits bekannt (deutsche Auslegeschrift 1126 015, französische Patentschrift 1344 688).Magnetohydrodynamic device, in particular MHD generator The invention relates to a magnetohydrodynamic device, in particular an MHD generator, with rows of electrodes arranged next to one another in the channel direction on two opposite sides of the flow channel, of which two electrodes of the two rows are located on an equipotential surface by short-circuit connections are connected to each other. Such devices are already known (German Auslegeschrift 1126 015, French Patent 1344 688).

Außer bei magnetohydrodynamischen Generatoren, die das Hauptanwendungsgebiet darstellen, ist die Erfindung beispielsweise auch bei Vorrichtungen verwendbar, in denen ein leitfähiges Gas durch gekreuzte magnetische und elektrische Felder etwa zu Antriebszwecken beschleunigt wird.Except for magnetohydrodynamic generators, which is the main area of application represent, the invention can also be used, for example, in devices in which a conductive gas crossed by magnetic and electric fields is accelerated for driving purposes.

Durch die Erfindung soll eine möglichst einfache, mechanisch und thermisch widerstandsfähige Wandstruktur für den Strömungskanal einer derartigen Vorrichtung geschaffen werden. Die hierbei zu überwindenden Schwierigkeiten liegen darin, daß die Arbeitsgase der Vorrichtung üblicherweise bis zu 2500° C heiß und überdies stark korrosiv sind, da sie zur Erhöhung der Leitfähigkeit mit Zusatzstoffen geimpft werden, die Alkalimetalle, insbesondere Kalium oder Caesium enthalten. Feuerfeste Materialien, wie Aluminiumoxyd, können diesen Bedingungen auf die Dauer nicht standhalten. Es ist an sich bereits bekannt, die Wand des Strömungskanals eines MHD-Generators ebenso wie die Elektroden aus einzelnen Metallelementen aufzubauen, in denen durch geeignete Kanäle ein Kühlmittel zirkuliert. In der Praxis hat sich dies als die einzig verwendbare Anordnung erwiesen. Es ist insbesondere bekannt, die Kanalwand aus langgestreckten, zur Kanalachse senkrecht oder parallel angeordneten Elementen in Form von Metall- oder Graphitschienen mit im Innern verlaufenden geradlinigen Kühlrohren auszubilden.The invention is intended to be as simple as possible, mechanically and thermally Resistant wall structure for the flow channel of such a device be created. The difficulties to be overcome here are that the working gases of the device usually hot up to 2500 ° C and moreover strong are corrosive, as they are inoculated with additives to increase conductivity, which contain alkali metals, especially potassium or cesium. Refractory materials, like aluminum oxide, cannot withstand these conditions in the long run. It is already known per se, as is the wall of the flow channel of an MHD generator how to build the electrodes from individual metal elements, in which by suitable Channels a coolant circulates. In practice, this has proven to be the only one that can be used Arrangement proved. In particular, it is known that the duct wall consists of elongated, Elements arranged perpendicular or parallel to the channel axis in the form of metal or to form graphite rails with straight cooling tubes running inside.

Es ist außerdem bereits vorgeschlagen worden, bei einem MDH-Generator die Kanalwände aus den Kühlmittel führenden Rohren selbstaufzubauen.It has also been suggested for an MDH generator Build the duct walls yourself from the pipes carrying the coolant.

Die vorliegende Erfindung sieht dagegen vor, daß der Strömungskanal aus durch elektrisch isolierende Zwischenschichten voneinander getrennten, in Kanalrichtung hintereinander zu einer geschlossenen Wandstruktur zusammengesetzten Schleifen von sich völlig um den Kanalquerschnitt herum erstreckenden, von einem Kühlmittel durchflossenen Metallrohren besteht, wobei jede Schleife in einer Äquipotentialfläche liegt und gegenüberliegende Teile der Schleife die Elektroden bilden. Diese Anordnung hat zunächst bei konstantem Kanalquerschnitt den Vorteil einer sehr einfachen Konstruktion aus gleichen Einzelelementen. Die den Kanalquerschnitt umgebenden geschlossenen Schleifen ergeben außerdem eine sehr große mechanische Festigkeit. Schließlich lassen sich auf diese Weise ohne große Konstruktionsschwierigkeiten Elektroden bilden, die in Achsrichtung des Strömungskanals nur eine sehr geringe Erstreckung haben, wodurch ein Kurzschließen der in Achsrichtung herrschenden Potentialunterschiede und jede damit verbundene Leistungsreduzierung vermieden wird.The present invention, however, provides that the flow channel made of separated by electrically insulating intermediate layers, in the direction of the channel one behind the other to form a closed wall structure extending completely around the channel cross-section, through which a coolant flows Metal pipes, each loop lying in an equipotential surface and opposite parts of the loop form the electrodes. This arrangement has initially the advantage of a very simple construction with a constant channel cross-section from the same individual elements. The closed ones surrounding the channel cross-section Grinding also results in a very high mechanical strength. Finally leave In this way electrodes can be formed without great construction difficulties, which have only a very small extension in the axial direction of the flow channel, as a result of which the potential differences in the axial direction are short-circuited and any associated reduction in performance is avoided.

Je nachdem, wie beim normalen Betrieb die Äquipotentiallinien des sich im Strömungskanal ausbildenden Feldes liegen, können die Schleifen senkrecht oder geneigt zur Kanalachse angeordnet sein. Der Neigungswinkel kann sich auch längs des Kanals ändern, was sich durch entsprechend keilförmige Ausbildung der Rohrschleifen selbst und/oder der isolierenden Zwischenschichten erreichen läßt. Mit Schleifen von unterschiedlicher Größe läßt sich ein Kanal von in Längsrichtung sich verengendem oder erweiterndem Querschnitt zusammensetzen.Depending on how the equipotential lines of the are in the flow channel forming field, the loops can be perpendicular or be inclined to the channel axis. The angle of inclination can also be longitudinal of the channel change, which is achieved by appropriately wedge-shaped design of the pipe loops himself and / or the insulating interlayers can be achieved. With loops of different sizes, a channel can be made lengthways narrowing or widening cross-section.

Wenn elektrischer Strom aus den als Elektroden benutzten Rohrschleifen oder in sie hineinfließt, stellt sich ein Spannungsabfall auf Grund der Leitvorgänge in einer sehr nah an dem Rohr liegenden Region ein mit dem Effekt, daß sich das Rohr an dieser Stelle gegenüber dem leitfähigen Medium (gewöhnlich ein Gas), das nahe dieser Stelle durch den Kanal strömt, auf einem anderen Potential befindet. Diese Potentialdifferenz kann bei 60 bis 100 V liegen. Außerdem haben die Rohre endliche Abmessungen und verformen daher die Äquipotentiallinien in ihrer Nähe. Infolge der Form der Rohre, des Halleffekts und/oder des inneren Spannungsabfalls werden die Äquipotentialflächen in dem durch den Kanal strömenden Medium nicht einfache Ebenen sein, sondern Flächen, die an den Schleifen enden. Die Äquipotentialflächen im Medium sind näherungsweise Ebenen, die in einem Winkel zu den die Schleifen enthaltenden Ebenen liegen. In der oben beschriebenen Vorrichtung können die Schleifen in flachen Ebenen oder in irgendwelchen anderen gewünschten Flächen liegen. Der Kanal hat normalerweise quadratischen oder rechteckigen Querschnitt, kann aber in besonderen Anwendungsfällen auch kreisförmig sein. Der Einfachheit halber wird in der folgenden Beschreibung angenommen, daß der Kanal rechteckig ist, daß sich die Elektroden an den oberen und unteren Oberflächen desselben befinden und daß sich das magnetische Feld quer über den Kanal von der einen zur anderen Seite erstreckt, wobei die Kanalachse horizontal liegt.When electric current from the pipe loops used as electrodes or flows into it, there is a voltage drop due to the conducting processes in a region very close to the pipe with the effect that the Pipe at this point to the conductive medium (usually a gas) that flowing through the channel near this point is at a different potential. This potential difference can be between 60 and 100 V. Also have the pipes finite dimensions and therefore deform the equipotential lines in their vicinity. Due to the shape of the tubes, the Hall effect and / or the internal voltage drop the equipotential surfaces in the medium flowing through the channel do not become simple Be planes, but surfaces that end at the loops. The equipotential surfaces in the medium are approximate planes that are at an angle to those containing the loops Levels lie. In the device described above, the loops can be in flat Layers or in any other desired areas. The channel usually has square or rectangular cross-section, but can be used in special applications also be circular. For the sake of simplicity, in the following description Assume that the channel is rectangular, that the electrodes are on the upper and lower surfaces thereof and that the magnetic field is transverse extending across the channel from one side to the other with the channel axis horizontal lies.

Der Wirkungsgrad eines MHD-Generators ist bei den notwendigen starken Magnetfeldern wegen des Halleffektes vermindert, wenn die Elektroden auf entgegengesetzten Seiten des Kanals in Abstand voneinander in einer senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums und zu dem Magnetfeld liegenden Richtung angeordnet sind. Die elektrische Leitfähigkeit ist eine Tensorgröße, und die elektrischen Felder und die Ströme sind nicht mehr gleichgerichtet. Die elektrischen Felder haben bekanntlich Komponenten, die sich sowohl rechtwinklig zu dem magnetischen Feld und zur Strömungsrichtung als auch in Längsrichtung des Kanals erstrecken. Um Kurzschluß der in Längsrichtung des Kanals gehenden Komponenten des elektrischen Feldes zu vermeiden, ist es ; bei der eingangs genannten Vorrichtung bekannt, in Abschnitte aufgeteilte Elektroden zu benutzen, d. h. Elektroden, die sich jeweils nur über eine geringe Länge in axialer Richtung erstrecken. In der Praxis ist eine große Elektrodenzahl notwendig. Diese Elektroden werden in den oben beschriebenen Kanälen durch die erwähnten Rohre gebildet.The efficiency of an MHD generator is strong when it comes to the necessary Magnetic fields diminished because of the Hall effect when the electrodes are on opposite sides Sides of the channel spaced from each other in a direction perpendicular to the direction of flow of the medium and the direction lying to the magnetic field. The electric Conductivity is a tensor quantity, and the electric fields and currents are no longer rectified. As is well known, the electric fields have components which are both perpendicular to the magnetic field and to the direction of flow as well as extend in the longitudinal direction of the channel. To short circuit the lengthways To avoid components of the electric field passing through the canal is; at known from the device mentioned above, electrodes divided into sections to use, d. H. Electrodes that are each only a short length in the axial direction Extend direction. In practice, a large number of electrodes is necessary. These Electrodes are formed in the above-described channels by the tubes mentioned.

Auf Grund der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, ein einzelnes Rohr in der Form einer geschlossen, um den Kanal geführten Schleife mit einem unteren und einem oberen Teil der .Schleife als untere und obere Elektroden wirken zu lassen; da die Elektroden der Schleife in einer Äquipotentialfläche liegen, bedeutet es keinen Nachteil, daß sie durch die Seitenteile der Schleife elektrisch verbunden sind. Die verschiedenen Schleifen sind untereinander isoliert; somit ist eine Mehrzahl gesonderter Elektroden auf der oberen und unteren Fläche des Kanals angeordnet. Dieser Kanalaufbau vermeidet jeden Kurzschluß axialer Komponenten des elektrischen Feldes; die Elektroden können axial durch die Wahl des Rohrquerschnitts so kurz gemacht werden, wie es erwünscht ist. Es hat sich gezeigt, daß ein wassergekühltes Metallrohr ausreichende Elektronenemission zur Aufrechterhaltung einer angemessenen Leitfähigkeit durch den Gasstrom ergibt, jedoch kann es notwendig sein, ein abweichendes Material für die Elektrodenabschnitte des Kanals zu benutzen, gegebenenfalls einen aufgesprühten oder plattierten überzu- oder einen feuerfesten oder aus anderem Material bestehenden Röhreneinsatz zu verwenden. In magnetohydrodynamischen Vorrichtungen zur Beschleunigung eines Mediums ist es aus ähnlichen Gründen notwendig, eine Serie isolierter Elektroden vorzusehen; jedoch können Elektroden auf gegenüberliegenden Seiten des Kanals in Aquipotentialebenen miteinander verbunden sein. Bei allen diesen Konstruktionen, ob die Schleife nun aus Abschnitten gleichen oder verschiedenen Materials aufgebaut ist oder nicht, widersteht der Aufbau aus geschlossenen Schleifen den auftretenden Beanspruchungen und erleichtert so die Konstruktion eines Kanals, der dem inneren Druck im Kanal standzuhalten vermag. In »I. E. E. Conference Report«, Series No. 4 (1962): »Magnetoplasmadynamie Eleetrical Power Generation«, hat d e M o n t a r d y auf Seite 66 ff. eine besondere Anordnung eines Generators mit aus einzelnen Abschnitten aufgebauten Elektroden beschrieben, aus der die elektrische Energie für eine einzige Belastung entnommen wird. Zu diesem Zweck fordert er, daß die Elektroden unter Betrachtung irgendeiner einzelnen Elektrode auf einer Kanalseite von solcher Länge sind, daß sich die Äquipotentiallinien von der Elektrode auf der gegenüberliegenden Seite des Kanals zu einer Elektrode erstrecken, die benachbart zu dieser einen Elektrode auf der ersten Seite des Kanals liegt, und daß elektrische Verbindungen zwischen Elektroden auf den gegenüberliegenden Seiten des Kanals vorgesehen werden, die sich auf demselben Potential befinden. Wie in dieser Literaturstelle gezeigt ist, kann eine solche Anordnung nur dann benutzt werden, wenn die Äquipotentialschrägungen gleich oder größer als Vier sind, d. h. wenn der Abstand zwischen gegenüberliegenden Elektroden gleich dem vierfachen Abstand zwischen den Mitten benachbarter Elektroden oder größer ist. Wenn diese Art der Verbindung bei kleineren Neigungen verwendet wird, müssen lange Segmente benutzt werden, die Abschnitte des axialen elektrischen Feldes kurzschließen und die Arbeitsweise des Generators beeinträchtigen. Statt dessen können auch kürzere Segmente benutzt werden, die unter bestimmten Umständen dazu herangezogen werden können, eine Zahl gleicher Belastungen zu speisen.Due to the arrangement according to the invention, it is possible to use a single Tube in the form of a closed loop led around the channel with a lower one and to let an upper part of the loop act as lower and upper electrodes; since the electrodes of the loop lie in an equipotential surface, it means no disadvantage that they are electrically connected by the side parts of the loop are. The various loops are isolated from one another; thus is a plurality separate electrodes placed on the top and bottom surfaces of the channel. This channel structure avoids any short-circuiting of axial components of the electrical Field; the electrodes can be so short axially due to the choice of the tube cross-section be made as desired. It has been shown that a water-cooled Metal pipe sufficient electron emission to maintain reasonable Conductivity results from the gas flow, but it may be necessary to use a different one To use material for the electrode sections of the channel, if necessary one sprayed or plated over or a refractory or other material to use existing tube insert. In magnetohydrodynamic devices for similar reasons, to accelerate a medium it is necessary to use a series to provide isolated electrodes; however, electrodes can be on opposite sides Sides of the channel be connected to one another in equipotential planes. With all of these Constructions, whether the loop is made up of the same or different sections Material is built up or not, the closed loop build up resists the stresses occurring and thus facilitates the construction of a sewer, which is able to withstand the internal pressure in the canal. In »I. E. E. Conference Report ", Series No. 4 (1962): "Magnetoplasmadynamy Eleetrical Power Generation", has d e M o n t a r d y on page 66 ff. A special arrangement of a generator with individual sections constructed electrodes are described, from which the electrical Energy is drawn for a single load. To this end, he demands that the electrodes considering any single electrode on one side of the channel are of such a length that the equipotential lines extend from the electrode to the opposite side of the channel to an electrode that is adjacent to this one electrode lies on the first side of the channel, and that electrical Connections between electrodes are provided on opposite sides of the channel that are on the same potential. As in this reference is shown, such an arrangement can only be used if the equipotential slopes are equal to or greater than four, i.e. H. when the distance between opposite Electrodes equal to four times the distance between the centers of adjacent electrodes or larger. When this type of connection is used on smaller slopes long segments must be used, the sections of the axial electrical Short-circuit the field and impair the operation of the generator. Instead of of which shorter segments can also be used, under certain circumstances can be used to feed a number of equal loads.

Der Aufbau des Kanals aus geschlossenen Schleifenabschnitten bringt einen Kanal hervor, der, wie vorher beschrieben, auf zwei gegenüberliegenden Seiten eine Serie von in Abstand zueinander angeordneten Elektroden mit gleicher Elektrodenzahl in jeder Serie besitzt, bei dem jedoch die Elektroden in den beiden Serien gegeneinander versetzt sind, so daß entsprechende Elektroden in den beiden Serien auf Aquipotentialflächen liegen. Die Schleifen schaffen fernerhin elektrische Verbindungen zwischen entsprechenden Elektroden in den beiden Serien. An den beiden Enden des Kanals bilden die geschlossenen Schleifen leitfähige Teile, die die beiden Endelektroden verbinden und die dem Gasstrom ausgesetzt sind, wobei Einrichtungen zur Schaltung einer äußeren Last zwischen einer oder mehreren Schleifen, die die Elektroden am einen Ende bilden, und einer oder mehreren Schleifen, die die Elektroden am anderen Ende des Kanals bilden vorgesehen sind. In einer anderen Ausführungsform kann die Last zwischen festen, wassergekühlten Abschnitten an jedem Ende des Kanals geschaltet sein. Bei dieser Konstruktion kann der Generator eine einzelne Last speisen, ohne hinsichtlich der Neigung der Äquipotentialebene beschränkt zu sein, wie es bei den oben beschriebenen bekannten Anordnungen der Fall ist. Bei dieser Erklärung wird vorausgesetzt, daß - wie oben -- sich die Elektroden an der oberen und unteren Fläche des Kanals befinden und die Seitenwandungen somit von Teilen gebildet sind, die die oberen und unteren Elektroden miteinander verbinden. An jedem Ende sind die oberen und unteren Elektroden gegeneinander versetzt, so daß die beiden Endverbindungen auf den gewünschten Äquipotentialflächen liegen. Unter bestimmten Bedingungen ist der Stromfluß senkrecht zum magnetischen Feld und zur Gasströmung, und so fließt bei dieser Konstruktion der Strom im größeren Teil der Kanallänge von einer Elektrode zur gegenüberliegenden. So kann beispielsweise der Strom von einer oberen Elektrode zur gegenüberliegenden Elektrode in der unteren Fläche fließen. Dieser Strom fließt dann durch die Äquipotentialverbindung von der Bodenelektrode zu einer anderen Elektrode in der oberen Fläche. An den beiden Enden des Kanals, wo sich keine Elektroden einander unmittelbar gegenüber befinden, fließt der Strom von einer Elektrode am Ende zu den Seitenteilen der Endschleife, die dem Gasstrom ausgesetzt ist, bzw. umgekehrt.Building the canal from closed loop sections brings a channel emerges, which, as previously described, on two opposite sides a series of spaced apart electrodes with the same number of electrodes in each series, in which, however, the electrodes in the two series are against each other are offset so that corresponding electrodes in the two series on equipotential surfaces lie. The loops also provide electrical connections between respective ones Electrodes in the two series. At both ends of the channel form the closed ribbons conductive parts that connect the two end electrodes and that are exposed to the gas flow are, with devices for switching an external load between one or more Loops that form the electrodes at one end and one or more loops, which form the electrodes at the other end of the channel are provided. In another Embodiment can reduce the load between solid, water-cooled sections at each End of the channel. With this construction, the generator can have a Feed a single load without being limited in terms of the inclination of the equipotential plane to be, as is the case with the known arrangements described above. at This explanation assumes that - as above - the electrodes are on the upper and lower surface of the channel and the side walls are thus of Parts are formed that connect the upper and lower electrodes to each other. At each end, the upper and lower electrodes are offset from one another, see above that the two end connections lie on the desired equipotential surfaces. Under certain conditions the current flow is perpendicular to the magnetic field and to the gas flow, and so with this construction the current flows in the greater part the channel length from one electrode to the opposite. For example the current from one upper electrode to the opposite electrode in the lower one Surface flow. This current then flows through the equipotential connection from the Bottom electrode to another electrode in the top surface. At both ends of the channel, where there are no electrodes directly opposite each other, flows the current from an electrode on the end to the side portions of the end loop that corresponds to the Gas flow is exposed, or vice versa.

Da die Einzelbestandteile der verschiedenen Kanalteile in Serie geschaltet sind, erhält man eine einzige hohe Spannung. Eine Beschränkung auf Systeme mit großem Halleffekt gibt es jedoch dabei nicht. Es treten keine neuen Isolationsschwierigkeiten durch die einzige hohe Spannung an Stelle einer Reihe von niedrigeren Spannungen auf, da der gesamte Spannungsbereich in beiden Fällen derselbe ist.Because the individual components of the various duct parts are connected in series a single high voltage is obtained. A restriction on systems with large However, there is no hall effect. There are no new isolation difficulties by the single high voltage instead of a series of lower voltages since the total voltage range is the same in both cases.

Bei nur einer einzigen Belastung brauchen keine äußeren Verbindungen zu den Zwischenelektroden auf der Kanallänge hergestellt zu werden. Die geschlossenen Schleifen bringen die erforderlichen Verbindungen der Zwischenelektroden hervor. Verbindungen zu Meß- oder Prüfzwecken können zu diesen Zwischenelektroden hergestellt werden. Mehrere Lasten können durch Verbindung mit den Zwischenelektroden gesondert gespeist werden, wenn es gewünscht ist. In manchen Fällen kann es erwünscht sein, eine einzelne Hauptlast und eine Zahl kleiner Hilfslasten zu speisen.With just a single load, no external connections are required to be made to the intermediate electrodes on the channel length. The closed ones Loops produce the necessary connections between the intermediate electrodes. Connections for measuring or testing purposes can be made to these intermediate electrodes will. Multiple loads can be separated by connecting them to the intermediate electrodes can be fed if required. In some cases it may be desirable to feed a single main load and a number of small auxiliary loads.

Da die Schleifenenden des Kanals sich in Äquipotentialebenen befinden, ergibt sich kein elektrisches Problem bei der Verbindung des Einlaßendes mit einem wassergekühlten metallischen Einlaßabschnitt. Dieser Abschnitt kann zum Kollektor und der damit verbundenen Last gemacht werden. Die Ströme von zueinander versetzten Elektroden fließen dann quer zum Kanal in den Kollektorabschnitt.Since the loop ends of the channel are in equipotential planes, there is no electrical problem in connecting the inlet end to one water-cooled metallic inlet section. This section can go to the collector and the load involved. The streams of staggered one another Electrodes then flow into the collector section across the channel.

Die geschlossenen Schleifen liegen normalerweise infolge des Halleffektes in Ebenen, die in einem schrägen Winkel zur Kanalachse stehen. Aus praktischen Gründen ist es angenehm, wenn die geschlossenen Schleifen in flachen Ebenen liegen. Dies können parallele Ebenen in einem schrägen Winkel zu den Achsen des Kanals sein. Meist wird es jedoch erforderlich sein, daß diese Ebenen in einem längs des Kanals in Richtung des Gasströmung wachsenden Winkel liegen, um den Änderungen bei den Äquipotentialflächen über die Kanallänge gerecht zu werden. Die Erfindung schließt daher weiterhin bei der vorausgesetzten magnetohydrodynamischen Vorrichtung ein, daß die Schleifen in Ebenen angeordnet sind, deren Neigungswinkel gegenüber der Kanalachse längs des Kanals in Strömungsrichtung zunimmt. Durch diese Konstruktion können die Rohre in einem Winkel geneigt werden, der in vorbestimmter Weise über die Kanallänge variiert, um den größtmöglichen elektrischen Wirkungsgrad zu erreichen. Es ist auf diese Weise möglich, jedes Rohr in einem Winkel anzuordnen, der zur Überwindung des Halleffekts angemessen ist. Die sich verändernde Neigung kann jedem gewünschten Gesetz entsprechen; beispielsweise kann die Neigungsänderung über die Länge des Kanals gleichbleiben oder nicht gleichbleiben. Wenn es erforderlich ist, konstante Neigung quer zum Kanal bei jeder axialen Stelle aufrechtzuerhalten, können die Rohre auch so geformt sein, daß sie auf einer gekrümmten Fläche liegen, um dieser oder irgendeiner anderen Bedingung zu genügen.The closed loops are usually due to the Hall effect in planes that are at an oblique angle to the duct axis. Because of practical reasons it is comfortable when the closed loops lie on flat surfaces. this can be parallel planes at an oblique angle to the axes of the channel. Mostly, however, it will be necessary that these planes in one along the channel in the direction of the gas flow increasing angle lie to the changes in the Equipotential areas across the channel length to be met. The invention concludes therefore continue with the assumed magnetohydrodynamic device, that the loops are arranged in planes whose angle of inclination relative to the Channel axis increases along the channel in the direction of flow. Through this construction the tubes can be inclined at an angle that is about in a predetermined manner the channel length varies in order to achieve the greatest possible electrical efficiency. In this way it is possible to arrange each pipe at an angle that is to be overcome the reverb effect is appropriate. The changing inclination can be any one you want Comply with law; for example, the change in inclination over the length of the Channel stay the same or not stay the same. If necessary, constant The pipes can maintain inclination across the channel at every axial point also be shaped so that they lie on a curved surface to this or to satisfy any other condition.

Die erforderliche Neigungsänderung zwischen aufeinanderfolgenden Rohren kann ganz klein sein; es kann dann möglich sein, die erforderliche allmähliche Änderung der Rohrneigung durch Änderung der Dicke der Isolierzwischenlagen in der Weise zu erreichen, daß sich keilförmige Spalte zwischen aufeinanderfolgenden Rohren ergeben, wobei diese Isolierzwischenlagen auf ausreichend geringer Dicke gehalten werden, damit benachbarte Rohre über die ganze Rohrlänge genügend nahe zusammen sind, um das Gas in der unmittelbaren Nähe des Isoliermaterials zu kühlen. Vorzugsweise wird die Neigungsänderung jedoch dadurch erhalten, daß man den Querschnitt der Rohre über ihre Länge verändert; in diesem Fall können Isolierzwischenlagen gleichmäßiger Dicke zwischen den Rohren verwendet werden.The required change in slope between successive pipes can be very small; it may then be possible to make the necessary gradual change the pipe inclination by changing the thickness of the insulating layers in the way achieve that there are wedge-shaped gaps between successive pipes, these intermediate insulating layers being kept to a sufficiently small thickness, so that adjacent pipes are sufficiently close together over the entire length of the pipe to to cool the gas in the immediate vicinity of the insulating material. Preferably will however, the change in inclination is obtained by changing the cross-section of the tubes changed along its length; in this case, insulating pads can be more uniform Thickness can be used between the tubes.

Jede geschlossene Schleife kann dadurch hergestellt werden, daß ein Rohr in die erforderliche Schleifenform, normalerweise ein Rechteck, gebogen wird, wobei die beiden Enden des Rohres für Auslaß und Einlaß des Kühlmittels normalerweise Wasser, nach außen zeigen. Jedoch können auch mehr als ein Einlaß und/oder Auslaß für jede Schleife benutzt werden.Any closed loop can be made by having a Pipe is bent into the required loop shape, usually a rectangle, the two ends of the tube for outlet and inlet of the coolant normally Water, facing outwards. However, more than one inlet and / or outlet can be used can be used for each loop.

Die Rohre können Kreisquerschnitt aufweisen, jedoch ist dies unwesentlich, und es kann unter manchen Verhältnissen zweckmäßig sein, Rohre anderen Querschnitts zu benutzen, beispielsweise mit quadratischem Querschnitt. Der Querschnitt kann bei verschiedenen Kanalwandungen verschieden sein; wenn die geschlossene Schleife rechteckige Gestalt hat, kann es zweckmäßig sein, diejenigen parallelen Rohrabschnitte, die die Elektrodenoberfläche bilden, mit unterschiedlichem Querschnitt gegenüber den beiden anderen Schleifenseiten zu machen. Der Grund dafür liegt darin, daß, wenn die Schleifenebenen in einem konstanten Winkel ox zu der Normalen zur Kanalachse stehen, die Rohrbreiten in Richtung der Kanalachse im schrägliegenden Bereich des Rohres gleich d cos a sind, wobei d der Rohrdurchmesser ist. In den oberen und unteren Teilen, d. h. in den Elektrodenbereichen, würde dies zu einem größeren Spalt zwischen den Rohren führen als in den Seitenwänden, da bei gleichem Rohrquerschnitt oder gleicher Breite sie im Boden und in der oberen Wand in einem Abstand von d cos a voneinander liegen würden. Es ist erwünscht, daß die Isolierzwischenlagen so dünn wie möglich sind, da es notwendig ist, daß das Gas in der Nähe derselben durch die Nähe des Metallrohres genügend gekühlt wird. Aus diesem Grund haben die Rohre im Elektrodenteil vorzugsweise einen solchen Querschnitt, daß ;sie nahe beisammenliegen und nur von einer dünnen Schicht Isoliermaterials getrennt sind.The tubes can have a circular cross-section, but this is immaterial and it may be expedient in some circumstances to use tubes with a different cross-section, for example with a square cross-section. The cross-section can be different for different duct walls; if the closed loop has a rectangular shape, it can be expedient to make those parallel tube sections which form the electrode surface with a different cross section than the other two loop sides. The reason for this is that when the loop planes are at a constant angle ox to the normal to the duct axis, the pipe widths in the direction of the duct axis in the inclined region of the pipe are equal to d cos a, where d is the pipe diameter. In the upper and lower parts, ie in the electrode areas, this would lead to a larger gap between the pipes than in the side walls, since with the same pipe cross-section or the same width they are at a distance of d cos a from each other in the bottom and in the upper wall would lie. It is desirable that the insulating shims be as thin as possible because it is necessary that the gas in the vicinity thereof be sufficiently cooled by the vicinity of the metal pipe. For this reason, the tubes in the electrode part preferably have a cross-section such that they lie close together and are only separated by a thin layer of insulating material.

Im allgemeinen wird es jedoch vorzuziehen sein, Rohre von nicht kreisförmigem Querschnitt zu benutzen, beispielsweise indem man die zum Kanal hingewandte Fläche flach und parallel zu der Richtung der Gasströmung an .dieser Stelle ausbildet. Die Rohrleitung kann dadurch gebildet sein, daß eine Abdeckplatte oder Abdeckplatten einen Kanal auf einem Rahmenteil oder Rahmenteilen abschließen; es kann ein einheitliches Rohr an einem Rahmenteil oder an einer Mehrzahl von Rahmenteilen befestigt sein. Wenn, wie es bekannte Praxis ist, der Kanal sich im Querschnitt verengt, können die verschiedenen aufeinanderfolgenden Schleifen verschiedene Größe haben, um .die trichterförmige Erweiterung zu bilden.In general, however, it will be preferable to use tubes of non-circular shape To use the cross-section, for example by placing the surface facing the canal flat and parallel to the direction of gas flow at this point. The pipeline can be formed in that a cover plate or cover plates close a channel on a frame part or frame parts; it can be a uniform Pipe to be attached to a frame part or to a plurality of frame parts. If, as is known practice, the canal narrows in cross-section, you can the different successive loops are of different sizes in order to .the to form funnel-shaped enlargement.

Die Rohre werden so eng wie möglich zusammengesetzt, jedoch müssen sie voneinander isoliert sein, um Kurzschlüsse der axialen Komponenten des elektrischen Feldes zu vermeiden. Zu diesem Zweck werden sie durch isolierende Zwischenschichten elektrisch getrennt, die jeweils aus einer Schicht von versprühtem Aluminiumoxyd bestehen können. In einer anderen Ausführungsart kann eine Asbestpackung oder ein verformter, im Querschnitt dreieckiger Aluminiumoxydblock oder ein Aluminiumoxydzement oder ein anderes geeignetes Material benutzt werden. Wenn die Rohre Kreisquerschnitt haben und die Isolierung zwischen den Rohren an der engsten Stelle liegt wird sich eine ruhende Gasregion zwischen den Rohren unmittelbar vor der Isolierung ausbilden, die durch ihre Nähe zu den Rohren gekühlt wird. Es hat sich erwiesen, daß unter diesen Bedingungen ein Material wie Aluminiumoxyd in einer dünnen Schicht in innigem Kontakt mit einem gekühlten Metallrohr Gastemperaturen der Größenordnung 2000 bis 3000° C widerstehen kann, die in einem magnetohydrodynamischen Generator mit offenem Kreislauf notwendig sind. In der Praxis findet der hauptsächliche Temperaturabfall in der Grenzschicht zwischen. dem Gas und dem Metall statt; die Metalltemperatur liegt dann bei Vorrichtungen dieser Art bei etwa 300 bis 400° C. Hinter dem Isolator, d. h. auf der von dem Gasstrom abgewandten Rückseite des Kanals, können gasdichte Dichtungseinrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise Harzgebundenes Glasfaserisoliermaterial. Dieses Material kann auch dazu :dienen; die Rohre aneinander zu halten. In i einer Konstruktion werden die Rohre durch ein Material aus Epoxyharz-Glasfaser verbunden, das eine durchlaufende Fläche entlang der gesamten Außenseite des Kanals an den Rohren bildet. Die Anbringung der beschriebenen weiteren gasdichten i Dichteinrichtungen ist wünschenswert zur Vermeidung von Leckverlustender heißen Gase, die den Kanalaufbau verbrennen könnten. Die Rohre können jedoch auch mit anderen Mitteln zusammengefaßt sein, beispielsweise können sie mit einer Isolierplatte oder einem anderen haltenden Bauteil auf der Außenseite .des Kanals verschraubt sein.The pipes are put together as closely as possible, but must they must be isolated from each other to short-circuit the axial components of the electrical To avoid the field. For this purpose, they are covered by insulating interlayers electrically separated, each consisting of a layer of sprayed aluminum oxide can exist. In another embodiment, an asbestos pack or a Deformed aluminum oxide block with a triangular cross-section or an aluminum oxide cement or another suitable material can be used. When the pipes are circular cross-section and the insulation between the pipes will be at the narrowest point Form a gas region at rest between the pipes immediately in front of the insulation, which is cooled by its proximity to the pipes. It has been shown that under under these conditions a material such as aluminum oxide in a thin layer in intimate Contact with a cooled metal pipe Gas temperatures of the order of 2000 to Can withstand 3000 ° C in a magnetohydrodynamic generator with open Cycle are necessary. In practice, the main temperature drop takes place in the interface between. instead of gas and metal; the metal temperature is then around 300 to 400 ° C for devices of this type. Behind the insulator, d. H. on the rear side of the channel facing away from the gas flow, gas-tight Sealing means may be provided, for example resin-bonded fiberglass insulating material. This material can also: serve; to hold the pipes together. In one Construction, the pipes are connected by a material made of epoxy resin fiberglass, the one continuous surface along the entire outside of the channel to the Forms pipes. The attachment of the further gas-tight sealing devices described is desirable to avoid leakage of the hot gases that form the duct structure could burn. However, the tubes can also be combined by other means be, for example, they can be holding with an insulating plate or another Component to be screwed on the outside of the duct.

Die Rohre übertragen Wärme auf das Kühlmittel, das normalerweise Wasser sein wird. Wie es bei Wärmeaustauschern bekannt ist, können solche Rohre mit vergrößerten Innenflächen versehen sein, beispielsweise können sie Rippen zur Verbesserung des Wärmeübergangs tragen, der in der Größenordnung von einigen Megawatt pro Quadratmeter ist. Wie angedeutet, findet der größere Teil des Temperaturabfalls zwischen dem heißen Gas und dem Kühlmittel in der Grenzschicht zwischen dem Metall und dem Gas -statt; das Metall befindet sich auf einer Zwischentemperatur von etwa 300 bis 400° C. Es ist daher möglich, ein Metall, wie Edelstahl oder Kupfer oder Kupferlegierungen, für die Rohre zu verwenden.The pipes transfer heat to the coolant, which is usually water will be. As it is known for heat exchangers, such tubes can be enlarged with Inner surfaces be provided, for example, they can have ribs to improve the Carry heat transfer of the order of a few megawatts per square meter is. As indicated, the greater part of the temperature drop takes place between the hot gas and the coolant in the interface between the metal and the gas -instead of; the metal is at an intermediate temperature of about 300 to 400 ° C. It is therefore possible to use a metal such as stainless steel or copper or copper alloys, to use for the pipes.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird.The invention is illustrated below with the aid of a few exemplary embodiments with reference to the drawings.

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung eines magnetohydrodynamischen Generators; F i g. 2 ist ein Teil eines Längsschnitts durch eine Ausführungsform .des Kanals der Vorrichtung gemäß F ig.1; F i g. 3 ist die Ansicht einer der geschlossenen Schleifen, aus denen der Kanal gemäß F i g. 2 aufgebaut ist; F i g. 4 veranschaulicht, wie die Schleifen zur Bildung eines Kanals angeordnet werden können, bei dem die Schleifenebenen ihre Neigung allmählich verändern; F i g. 5 ist eine schematische Darstellung, die die Abnahme der Spannung von dem Generator zur Speisung einer Last zeigt; F i g. 6 ist die vergrößerte Ansicht eines Segments mit anderem Aufbau des Kanals; F i g. 7 ist ein Längsschnitt entlang den Linien des Kanals der F i g. 6; F i g. 8 und 9 sind Schnitte entlang den Linien 8-8 und 9-9 der F i g. 6; F i g.10 ist die vergrößerte Ansicht eines Segments bei anderer Kanalkonstruktion; F i g.11 und 12 sind Schnitte längs den Linien 11-11 und 12-12,der F i g.10, und F i g.13 und 14 sind Schnitte ähnlich den F i g.11 und 12, die jedoch eine abgeänderte Konstruktion darstellen.F i g. 1 is a schematic representation of a magnetohydrodynamic Generator; F i g. 2 is part of a longitudinal section through an embodiment .the channel of the device according to FIG. 1; F i g. 3 is the view of one of the closed ones Loops from which the channel according to FIG. 2 is constructed; F i g. 4 illustrates how the loops can be arranged to form a channel in which the Loop planes gradually change their inclination; F i g. 5 is a schematic Representation showing the decrease in voltage from the generator to feed a load shows; F i g. 6 is an enlarged view of a segment having a different structure from FIG Channel; F i g. 7 is a longitudinal section along the lines of the channel of FIG. 6; F i g. 8 and 9 are sections along lines 8-8 and 9-9 of FIG. 6; F i g.10 Fig. 3 is an enlarged view of a segment in a different channel construction; F i g.11 and 12 are sections along lines 11-11 and 12-12, of FIGS. 10 and 13 14 and 14 are sections similar to Figs. 11 and 12, but of a modified construction represent.

In F i g.1 ist schematisch ein magnetohydrodynamischer Generator mit offenem Kreislauf gezeigt, in welchem heiße, leitfähige Gase, die .durch Verbrennung eines Treibstoffes erzeugt werden, durch ein magnetische Feld geführt werden, das quer zu einem Generatorkanal verläuft. Der Treibstoff wird bei 10 in die Verbrennungskammer 11 eingespritzt, wo er unter Benutzung von Verbrennungsluft oder Sauerstoff oder einem Sauerstoff-Luft-Gemisch, das bei 12 eingeführt wird, verbrannt wird. Bei der veranschaulichten besonderen Anordnung wird Luft von einem Kompressor 13 durch einen zweistufigen Vorwärmer 14, der die Luft durch Entnahme von Wärme von den Gasen im Auslaß des Generators erwärmt, zugeführt. Von diesem Vorwärmer 14 wird die Verbrennungsluft durch eine weitere Vorwärmstufe 15 in die Verbrennungskammer 11 geleitet. Zwei Hauptvorwärmstufen werden in der in F i g.1 gezeigten Anordnung als typisch für diese Gattung gezeigt, wobei die Verbrennungsluft auf eine Temperatur von I200° C erhitzt werden kann.. Diese hohe Lufttemperatur ist erforderlich, damit die Verbrennungsgase, die aus der Verbrennungskammer 11 in den Generatorkanal gelangen, die erforderliche Temperatur von 2500 bis 3000° C haben. Bei 17 wird ein Impfmaterial, wie beispielsweise eine chemische Verbindung, die Pottasche oder Caesium enthält, in die Verbrennungsgase eingeführt, um die Leitfähigkeit des Gases zu erhöhen; das meiste diese Impfmaterials wird anschließend durch Wiedergewinnungseinrichtungen, die schematisch bei 18 angedeutet sind, wiedergewonnen und neue benutzt.A magnetohydrodynamic generator with an open circuit is shown schematically in FIG. The fuel is injected at 10 into the combustion chamber 11 where it is burned using combustion air or oxygen or an oxygen-air mixture introduced at 12. In the particular arrangement illustrated, air is supplied from a compressor 13 through a two stage preheater 14 which heats the air by drawing heat from the gases in the outlet of the generator. From this preheater 14, the combustion air is passed through a further preheating stage 15 into the combustion chamber 11 . Two main preheating stages are shown in the arrangement shown in FIG get into the generator duct, have the required temperature of 2500 to 3000 ° C. At 17, an inoculum such as a chemical compound containing potash or cesium is introduced into the combustion gases to increase the conductivity of the gas; Most of this inoculum is then recovered by recovery facilities, indicated schematically at 18, and new ones used.

Aus der Verbrennungskammer werden die heißen, leitfähigen Gase durch den magnetohydrodynamischen Kanal 19 geführt, quer zu welchem ein magnetisches Feld verläuft. In F i g. I ist d=ie Einrichtung zur Erzeugung dieses Feldes schematisch durch die Spule 20 angedeutet. Das Feld erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zur Papierebene. Dies magnetische Feld kann in der Praxis von einer supraleitenden Wicklung zur Verminderung des Energiebedarfs erzeugt werden.The hot, conductive gases are passed through from the combustion chamber guided the magnetohydrodynamic channel 19, transversely to which a magnetic field runs. In Fig. The device for generating this field is schematic indicated by the coil 20. The field extends in a direction perpendicular to the paper plane. In practice, this magnetic field can be generated by a superconducting one Winding can be generated to reduce the energy requirement.

Der Kanal 19 wird von einer Zahl geschlossener Schleifensegmente rohrförmiger Gestalt gebildet, von denen eines in F i g. 3 vergrößert gezeigt ist. Demnach ist ein Rohr 30 zu einem geschlossenen Rechteck geformt mit gesondertem Einlaß 31 und Auslaß 32, die einander benachbart sind, jedoch nicht miteinander verbunden sind, so daß das Kühlmittel -normalerweise Wasser - durch den Einlaß 31 eingespeist und durch den Auslaß 32 abgeführt wird. Der Kanal 19 ist durch Aufeinanderlage einer Zahl dieser geschlossenen Schleifensegmente gebildet; normalerweise wird eine sehr große Zahl davon benutzt. Diese geschlossenen Schleifensegmente sind, wie es F i g. 2 zeigt, mit jeder Schleife dicht an ihren beiden Nachbarn, jedoch :elektrisch davon mittels Zwischenschichten 33 aus Isoliermaterial isoliert, angeordnet. Dieses Isoliermaterial besteht z. B. aus einer Schicht von versprühtem Aluminiumoxyd, aus einer Asbestpackung, aus vorgeformten Aluminiumoxyd-Abstandsblöcken oder einem Zement aus Aluminiumoxyd. Wenn die Rohre 30 Kreisquerschnitt haben und die Isolierung zwischen ihnen an der engsten Stelle liegt, bildet sich unmittelbar vor der Isolierung zwischen den Rohren eine ruhende Gasregion aus. Diese Region wird gekühlt, da sie dicht bei den gekühlten Metallrohren liegt. Es hat sich gezeigt, daß ein Material wie Aluminiumoxyd unter diesen Bedingungen als dünne Schicht in innigem Kontakt mit einer gekühlten Metallröhre den Temperaturen widerstehen kann, die vom Durchgang der heißen Gase durch den Kanal herrühren. in der Praxis liegt der größte Temperaturabfall in der Grenzschicht zwischen dem Gas und dem Metall und in geringerem Maße zwischen dem Metall und dem Kühlmittel, wobei die Metalltemperatur meist in der Größenordnung von 300 bis 400° C liegt. Daher können diese Rohre 30 aus Edelstahl oder Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen. Es ist notwendig, sicherzustellen, daß kein Leckverlust stattfindet, da sonst, wenn Leckströmung durch die isolierenden Zwischenschichten (Isoliermaterial) 33 zwischen den Rohren stattfindet, die ruhende Region beseitigt würde und die Temperatur steigen würde. Um die daraus entstehende Gefahr des Verbrennens der Rohre 30 infolge eines Leckfehlers zu vermeiden, ist hinter den Rohren eine weitere gasdichte Schicht angeordnet, die in der besonderen, dargestellten Ausführungsform ein harzgebundenes, elektrisch isolierendes Glasfasermaterial 34 ist. Dieses harzgebundene Glasfasermaterial 34 dient zweckmäßigerweise auch dazu, die Rohre 30 zusammenzuhalten. Es sei jedoch bemerkt, daß die Rohre 30 auch durch andere Mittel aneinander befestigt werden können, beispielsweise durch Verschraubung mit einer Isolierplatte.The channel 19 is formed by a number of closed loop segments of tubular shape, one of which is shown in FIG. 3 is shown enlarged. Accordingly, a tube 30 is shaped into a closed rectangle with separate inlet 31 and outlet 32, which are adjacent to one another but are not connected to one another, so that the coolant - normally water - is fed in through inlet 31 and discharged through outlet 32. The channel 19 is formed by superimposing a number of these closed loop segments; usually a very large number of them are used. These closed loop segments are, as shown in FIG. Fig. 2 shows, with each loop close to its two neighbors, but: electrically insulated therefrom by means of intermediate layers 33 of insulating material, arranged. This insulating material consists, for. B. from a layer of sprayed alumina, from an asbestos pack, from pre-formed alumina spacer blocks or an alumina cement. If the tubes 30 have a circular cross-section and the insulation between them lies at the narrowest point, a gas region at rest is formed immediately in front of the insulation between the tubes. This region is cooled because it is close to the cooled metal pipes. It has been found that under these conditions a material such as alumina can withstand the temperatures resulting from the passage of hot gases through the duct as a thin layer in intimate contact with a cooled metal tube. in practice, the greatest temperature drop is in the boundary layer between the gas and the metal and to a lesser extent between the metal and the coolant, the metal temperature mostly being on the order of 300 to 400 ° C. Therefore, these tubes 30 can be made of stainless steel or copper or a copper alloy. It is necessary to ensure that there is no leakage, otherwise if there is leakage through the insulating interlayers (insulating material) 33 between the pipes, the dormant region would be eliminated and the temperature would rise. In order to avoid the resulting risk of burning the tubes 30 as a result of a leakage, a further gas-tight layer is arranged behind the tubes, which in the particular embodiment shown is a resin-bonded, electrically insulating glass fiber material 34. This resin-bonded fiberglass material 34 expediently also serves to hold the tubes 30 together. It should be noted, however, that the tubes 30 can be fastened to one another by other means, for example by screwing them to an insulating plate.

Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform liegen alle schleifenförmig angeordneten Rohre 30 in parallelen, flachen Ebenen. In diesem besonderen Fall ist es zweckmäßig, die schrägliegenden Seitenteile der Rohre 30 kreisquerschnittsförmig zu machen. Wenn die Schleifenebene in einem Winkel a gegenüber der Normalen zur Kanalachse geneigt ist, ist die Breite jedes Rohres in Richtung der Kanalachse in den Seitenwänden gleich d cos a, wobei d der Durchmesser oder die Breite des Rohres ist. Dies würde am Boden und an der Decke, die im Schnitt in F i g. 2 gezeigt sind, zu breiteren Spalten zwischen den Rohren führen als in den Seitenwänden, wenn die Rohre gleichmäßige Dicke über die gesamte Schleifenlänge hätten. Es ist wünschenswert, daß das Isoliermaterial so dünn wie möglich ist, da es für das dicht bei dem Isoliermaterial befindliche Gas notwendig ist, ausreichend von dem gekühlten Metallrohr gekühlt zu werden. Aus diesem Grund sind Boden und Decke - wie in F i g. 2 gezeigt - aus solchen Querschnitten gemacht, daß die Rohre in dichte Nachbarschaft miteinander kommen und lediglich von einer dünnen Schicht des Isoliermaterials der Zwischenschicht 33 getrennt werden.In the case of the in FIG. 2, all tubes 30, which are arranged in a loop, lie in parallel, flat planes. In this particular case, it is expedient to make the inclined side parts of the tubes 30 in the shape of a circular cross-section. If the loop plane is inclined at an angle α with respect to the normal to the channel axis, the width of each tube in the direction of the channel axis in the side walls is equal to d cos a, where d is the diameter or the width of the tube. This would be done on the floor and on the ceiling, which are shown in section in FIG. 2, lead to wider gaps between the tubes than in the side walls if the tubes were of uniform thickness over the entire length of the loop. It is desirable that the insulating material be as thin as possible because it is necessary for the gas close to the insulating material to be sufficiently cooled by the cooled metal pipe. For this reason, the floor and ceiling - as in FIG. 2 - made of such cross-sections that the tubes come into close proximity to one another and are only separated by a thin layer of the insulating material of the intermediate layer 33.

Zweckmäßig wird dies dadurch erreicht, daß diese Rohrteile in elliptische Form gepreßt werden.This is expediently achieved in that these tube parts are elliptical Molded to be pressed.

Die geschlossenen Schleifensegmente brauchen nicht unbedingt rechteckig zu sein, sondern können in ihrer Gestalt eine irgendwie gewünschte Querschnittsform des Kanals haben. Es ist jedoch im allgemeinen zweckmäßig, rechteckigen Kanalquerschnitt zu wählen, obwohl in manchen Fällen Kreisquerschnitt bevorzugt werden mag. Es kann erwünscht sein, daß sich der Querschnitt des Kanals vom Einlaß zum Auslaß hin vergrößert. Dies kann ohne weiteres dadurch erreicht werden, daß jede aufeinanderfolgende geschlossene Schleife gegenüber der vorhergehenden über die Kanallänge etwas vergrößert wird.The closed loop segments do not necessarily need to be rectangular to be, but can have any desired cross-sectional shape in their shape of the canal. However, it is generally expedient to have a rectangular duct cross-section to choose, although in some cases circular cross-section may be preferred. It can It may be desirable that the cross-section of the channel increases from the inlet to the outlet. This can easily be achieved in that each successive closed Loop is slightly larger than the previous one over the length of the canal.

Die Verbrenungskammer 11 hat wassergekühlte Metallwände. Der Generatorkanal 19 ist so eng wie möglich an die Verbrennungskammer angeschlossen. Die Ebenen der Kanalenden liegen unter einem Winkel zur Kanalachse; entsprechend erstreckt sich auch das Magnetfeld. Der Kanal und die Verbrennungskammer sind durch einen geeignet geformten Einlaßkanal aus wassergekühlten Metallplatten verbunden. Die Ebenen der Kanalenden liegen jeweils in einer Äquipotentialebene. Ein Ende kann auf Erdpotential liegen, um die Verbindung mit der Verbrennungskammer ohne elektrische Isolierung zu erleichtern.The combustion chamber 11 has water-cooled metal walls. The generator duct 19 is connected as closely as possible to the combustion chamber. The levels of Channel ends are at an angle to the channel axis; accordingly extends also the magnetic field. The channel and the combustion chamber are suitable by one shaped inlet channel connected from water-cooled metal plates. The levels of Channel ends each lie in an equipotential plane. One end can be at earth potential lie to the connection with the combustion chamber without electrical insulation to facilitate.

Der Neigungswinkel der Ebenen der Schleifen des Kanals 19 ist so eingerichtet, daß diese Ebenen mit den Aqupotentialebenen während des Arbeitens.des Kanals unter optimalen Bedingungen zusammenfallen. Diese Äquipotentialebenen können vorher berechnet werden. Für viele Zwecke ist es ausreichend, den Kanal aus Schleifen mit gemäß F i g. 2 über die gesamte Länge konstanter Neigung herzustellen. Jedoch ist es auch ohne weiteres möglich (F i g. 4), den Neigungswinkel dieser Schleifen allmählich über die Kanallänge zu ändern, indem die Äquipotentialebenen über die Kanallänge allmählich mehr und mehr zur Richtung .des Gasstromes werden. Aus F i g. 4 ist ersichtlich, daß die Abschnitte der Rohre 35, aus denen die Schleifen jeweils gebildet sind, so angeordnet sind, daß die Neigung jeder geschlossenen Schleife bei Verwendung dünnen Isoliermaterials 36 gleichförmiger Dicke zwischen benachbarten Schleifen allmählich mehr senkrecht zur Richtung der Gasströmung liegt, wenn man sich in Richtung der Gasströmung den Kanal entlangbewegt. In F i g. 4 wurde die Neigungsänderung zur Verdeutlichung stark übertrieben. In der Praxis ist nur ein geringer Neigungsunterschied zwischen aufeinanderfolgenden Schleifen erforderlich. Ein geschlossenes Schleifensegment (F i g. 3) kann ohne weiteres in die zur Bildung eines Kanals gemäß F i g. 4 erforderliche Form gepreßt werden. Vorausgesetzt, daß die Neigungsänderung zwischen aufeinanderfolgenden Schleifen klein ist, könnte diese durch Dickenänderung des Isoliermaterials zwischen den Schleifen erreicht werden, jedoch wird es vorgezogen, den Querschnitt der Rohre gemäß F i g. 4 zu ändern, um die Isolierdicke minimal zu halten.The angle of inclination of the planes of the loops of the channel 19 is arranged so that these levels with the Aqupotentialplanes during the working of the channel under optimal conditions coincide. These equipotential planes can be calculated beforehand will. For many purposes it is sufficient to make the channel from loops with according to F i g. 2 establish constant inclination over the entire length. However it is too easily possible (Fig. 4), the angle of inclination of these loops gradually change over the channel length by adding the equipotential planes over the Channel length gradually become more and more towards the direction of the gas flow. From F i G. 4 it can be seen that the sections of the tubes 35 that make up the loops, respectively are arranged so that the slope of each closed loop using thin insulating material 36 of uniform thickness between adjacent ones Gradually grind more perpendicular to the direction of gas flow when one lies moves along the channel in the direction of the gas flow. In Fig. 4 became the Change in inclination greatly exaggerated for clarity. In practice there is only one small difference in slope required between successive loops. A closed loop segment (FIG. 3) can easily be inserted into the formation of a channel according to FIG. 4 required shape to be pressed. Provided that the change in inclination between successive loops is small, this could be can be achieved by changing the thickness of the insulating material between the loops, however, it is preferred to have the cross-section of the tubes according to FIG. 4 to change to to keep the insulation thickness to a minimum.

Die geschlossenen- -Schleifen bilden Serien von Elektroden über die Länge von Decke und Boden des Kanals, wobei die Elektroden in den beiden Serien miteinander durch die Seitenteile der Schleifen längs der Äquipotentiallinien verbunden sind. Das elektrische System ist schematisch in F i g. 5 veranschaulicht, die die oberen Elektroden bei 40 bis 48 und die unteren Elektroden bei 50 bis 58 zeigt. Die Elektroden 40/50 sind durch einen Teil 62 der Wand miteinander verbunden, während die Elektroden 48/58 durch einen Wandteil 63 verbunden sind. Die restlichen Elektroden, beispielsweise 41/51 oder 42/52 sind durch die Teile 71 bis 77 verbunden, die längs der Aquipotentiallinien verlaufen. Alle diese elektrischen Verbindungen zwischen den Elektroden werden von den Seitenteilen der zu Schleifen geformten Rohre 30 gebildet, aus denen die Wand besteht.The closed loops form series of electrodes along the length of the top and bottom of the duct, the electrodes in the two series being connected to one another by the side portions of the loops along the equipotential lines. The electrical system is shown schematically in FIG. 5, showing the top electrodes at 40-48 and the bottom electrodes at 50-58. The electrodes 40/50 are connected to one another by a part 62 of the wall, while the electrodes 48/58 are connected by a wall part 63 . The remaining electrodes, for example 41/51 or 42/52, are connected by the parts 71 to 77 which run along the equipotential lines. All of these electrical connections between the electrodes are made by the side portions of the looped tubes 30 that make up the wall.

Die äußere Last ist schematisch bei 65 angedeutet; sie ist zwischen die Elektroden 50 bis 58 geschaltet. Die Elektroden 50 und 40 sind elektrisch durch die Verbindung 62 vernachlässigbarer Impedanz verbunden. Es kann daher auch ein Ende der Last 65 mit der Elektrode 40 an Stelle der Elektrode 50 verbunden sein. In der besonderen gezeigten Anordnung liegt die Elektrode 53 gegenüber der Elektrode 40. Unter optimalen Bedingungen wird der Strom daher von der Elektrode 40 durch das Gas zur Elektrode 53 und dann durch den Äquipotentialverbinder 73 zur Elektrode 43 fließen. Der Strom fließt dann von der Elektrode 43 über die Elektrode 56 und dann durch die Äquipotentialverbindung 76 zur Elektrode 46 und von da zum Ende der Elektrode 63. In ähnlicher Weise kann der Strom beispielsweise von der Verbindung 62 zur Elektrode 51, dann über die Äquipotentialverbindung 71 zur Elektrode 41, weiter über die Elektrode 54 zur Elektrode 44, über die Elektrode 57 zur Elektrode 47 und zur Endelektrode mit dem Verbinder 63 fließen. Es zeigt sich, daß die Elektroden bei dieser Konstruktion so kurz gemacht werden können, wie es dem Wunsch nach größtmöglichem Wirkungsgrad entspricht; es kann jegliche Zahl von Elektroden benutzt werden. Jedoch speist der Generator nur eine einzige Last. Die Konstruktion erlaubt jede erforderliche Neigung der Äquipotentiallinien. Es ist nur eine einzelne Belastung vorgesehen. Der Kanal weist Enden auf, an denen Verbindungen zwischen den Elektroden vorhanden sind, die dem Gas ausgesetzt sind und in den erforderlichen Äquipotentialebenen liegen. Es sei jedoch bemerkt, daß die Äquipotentialebenen nicht über die ganze Länge des Kanals untereinander parallel sein müssen; die Elektroden könnten beispielsweise so angeordnet sein, daß die Neigungen der Äquipotentialebenen über die Kanallänge allmählich wechseln, um irgendeiner erforderlichen Form zu entsprechen.The external load is indicated schematically at 65; it is connected between the electrodes 50 to 58. Electrodes 50 and 40 are electrically connected by negligible impedance connection 62. One end of the load 65 can therefore also be connected to the electrode 40 instead of the electrode 50. In the particular arrangement shown, the electrode 53 is opposite the electrode 40. Under optimal conditions, the current will therefore flow from the electrode 40 through the gas to the electrode 53 and then through the equipotential connector 73 to the electrode 43. The current then flows from the electrode 43 via the electrode 56 and then through the equipotential connection 76 to the electrode 46 and from there to the end of the electrode 63 to electrode 41, further via electrode 54 to electrode 44, via electrode 57 to electrode 47 and to the end electrode with connector 63. It turns out that the electrodes can be made as short in this construction, as it corresponds to the desire for the greatest possible efficiency; any number of electrodes can be used. However, the generator only feeds a single load. The construction allows any required inclination of the equipotential lines. Only a single exposure is envisaged. The channel has ends at which there are connections between the electrodes which are exposed to the gas and which are in the required equipotential planes. It should be noted, however, that the planes of equipotential do not have to be parallel to one another over the entire length of the channel; for example, the electrodes could be arranged so that the inclinations of the equipotential planes gradually change over the length of the channel to conform to any required shape.

Obwohl in der F i g. 5 die Last zwischen die beiden Endschleifen geschaltet ist, kann sie auch zwischen Röhrengruppen an jedem Ende oder zwischen die festen, wassergekühlten Abschnitte an den Enden des aus geschlossenen Schleifen bestehenden Kanals geschaltet sein, die schematisch bei 67 und 68 in F i g. 5 angedeutet sind.Although in FIG. 5 the load is switched between the two end loops it can also be placed between groups of tubes at each end or between the fixed, water-cooled sections at the ends of the closed loop Channel be switched, which is shown schematically at 67 and 68 in F i g. 5 are indicated.

Obwohl die elektrische Arbeitsweise unter besonderen Bedingungen, wenn der Stromfluß rechtwinklig zur Kanalachse verläuft, beschrieben wurde, wird die Anlage auch bei nicht optimalen Bedingungen arbeiten; in diesem Fall fließt der Strom nicht völlig quer zur Kanalachse, und die Wirkung verschlechtert sich.Although the electrical mode of operation under special conditions, when the current flow is perpendicular to the channel axis, has been described the system works even under less than optimal conditions; in this case flows the current is not completely transverse to the canal axis, and the effect worsens.

In der vorangehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die F i g. 1 bis 5 wurde die Segmentkonstruktion unter Benutzung eines einzelnen Rohres vorausgesetzt, das so geformt ist, daß es den Kanal völlig umschließt. Die F i g. 6, 7, 8 und 9 veranschaulichen in weiteren Einzelheiten eine besondere Konstruktionsform solcher geschlossenen Schleifensegmente, wobei ein Rohr 80 mit einem äußeren Rahmen 81 zu einem einheitlichen Element verlötet oder verschweißt ist. Der äußere Rahmen 81 kann aus einem Stück oder - wie gezeichnet - aus einer Mehrzahl von miteinander verschraubten, verschweißten oder verlöteten Abschnitten bestehen. Der Rahmen 81 und das Rohr 80 können aus ähnlichem oder unterschiedlichem Material bestehen. Das Kühlmittel wird durch die Rohrleitung 80 geführt, indem es in das eine Rohrende bei 82 eingespeist und aus dem anderen Ende bei 83 abgeführt wird. Die einzelnen Segmente sind schichtweise zusammengestzt (F i g. 7), mit einer dünnen Schicht elektrisch isolierenden Materials 84 zwischen benachbarten Elementen. Wie aus den F i g. 7, 8, und 9 zu ersehen ist, hat der Kühlmittelkana180 eine Fläche 85, die sich parallel zur Gasströmung im Kanal erstreckt, wobei die Querschnitte der verschiedenen Rohrteile entsprechend geformt sind.In the preceding description with reference to FIGS. 1 to 5 the segment construction using a single tube was assumed, which is shaped so that it completely encloses the channel. The F i g. 6, 7, 8 and 9 illustrate in further details a special form of construction of such closed loop segments, with a tube 80 with an outer frame 81 too is soldered or welded to a unitary element. The outer frame 81 can be made from one piece or - as shown - from a plurality of together screwed, welded or soldered sections exist. The frame 81 and tube 80 may be made of similar or different materials. That Coolant is passed through the pipe 80 by inserting it into one end of the pipe fed in at 82 and discharged from the other end at 83. The single ones Segments are put together in layers (Fig. 7), with a thin layer of electrical power insulating material 84 between adjacent elements. As shown in FIGS. 7, 8, and 9 can be seen, the coolant channel 180 has a surface 85 which is parallel extends to the gas flow in the channel, the cross-sections of the various pipe parts are shaped accordingly.

Obwohl in F i g. 6 ein Einlaß und ein Auslaß für das Kühlmittel gezeigt sind, können auch andere Anordnungen benutzt werden. Das Kühlmittel kann in ein Element eintreten und aus einem anderen austreten, so daß mehr als ein Element bei einem Durchgang des Kühlmittels gekühlt wird; es kann auch dasselbe Element nach der Kühlung einer oder mehrerer Seiten dieses Elements verlassen. Eine beliebige Zahl von Seiten eines Elements kann in Serie verbunden sein, ebenso wie jegliche Zahl von Elementen in Serie liegen kann.Although in FIG. 6 shows an inlet and an outlet for the coolant other arrangements can be used. The coolant can be in a Entering element and exiting from another, so that more than one element is in cooling one passage of the coolant; it can also post the same item leave the cooling of one or more sides of this element. Any one Number of sides of an element can be connected in series, as can any Number of elements can be in series.

Die F i g. 10, 11 und 12 veranschaulichen eine Konstruktion, die der der F i g. 6 bis 9 im wesentlichen ähnelt, in der jedoch die Rohrleitung 90 durch Aufschweißen oder Auflöten einer Deckplatte 91 auf einen Rahmen 92 erzeugt ist. Dieser Rahmen 92 kann aus einem Stück bestehen oder auch aus einer Mehrzahl von Schichten oder Abschnitten, die miteinander verbolzt, verlötet oder verschweißt sind. In der abgewandelten Form nach den F i g. 13 und 14 wird der Rahmen 93 bzw. 95 so bearbeitet oder extrudiert, daß ein sich zur Seite öffnender Kanal 96 geformt wird, der zur Bildung des Kühlmitteldurchgangs von einer Deckplatte 97 geschlossen wird.The F i g. 10, 11 and 12 illustrate a construction similar to that of FIG the F i g. 6 to 9 is essentially similar, but in which the pipe 90 passes through Welding or soldering of a cover plate 91 onto a frame 92 is produced. This frame 92 can consist of one piece or from one Plural of layers or sections that are bolted, soldered or welded together are. In the modified form according to FIGS. 13 and 14, the frame 93 or 95 machined or extruded to form a side opening channel 96 which is closed by a cover plate 97 to form the coolant passage will.

Claims

Claims: -1 .. Magnetohydrodynamic device, in particular MHD generator, with arranged on two opposite sides of the flow channel Rows of electrodes arranged next to one another in the direction of the channel, each of which two electrodes of the two rows lying on an equipotential surface by short-circuit connections are connected to one another, characterized in that the flow channel (19) from separated by electrically insulating intermediate layers (33, 36), one behind the other in the direction of the canal to form a closed wall structure Loops of one that extends completely around the cross-section of the duct Metal pipes (30, 35) through which coolant flows, each loop in an equipotential surface and opposite parts of the loop the electrodes form.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the loops are arranged in planes inclined to the channel axis.

3. Device according to claim 2, characterized in that the loops are arranged in mutually parallel planes are. 4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the loops are arranged in planes, the angle of inclination with respect to the channel axis along the Channel increases in the direction of flow. 5. Apparatus according to claim 4, characterized in that that the insulating intermediate layers (36) and / or the loops in longitudinal section are slightly wedge-shaped. 6. Apparatus according to claim 4, characterized in that that the cross-sections of the tubes forming the loops (35) are shaped so that the loop planes with a uniform thickness of the insulating material opposite their inclination the canal axis gradually change over the length of the canal. 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the different loops have different sizes over the channel length to form a channel of non-constant cross-section. B. Device according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that at one point each loop a coolant inlet (31) and a coolant outlet (32) are arranged directly next to one another. 9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the metal pipes (30, 35) have approximately round or elliptical cross-section and that the insulating Interlayers are provided between them only in the area of their closest approach are, whereby between the pipes immediately in front of the insulating interlayers (33, 36) blind spots for the formation of a gas region at rest arise. 1.0. Device according to claim 9, characterized in that on the outer side of the Pipes and the insulating intermediate layers provided a gas-tight sealing layer is. 11. The device according to claim 1, characterized in that devices for the additional connection of auxiliary loads between electrodes over the length of the channel are provided. 12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized characterized in that the insulating material arranged between the loops is aluminum oxide or asbestos. 13. The apparatus according to claim 1, characterized in that the Loops lie in planes perpendicular to the canal axis. 1.

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the loops have a rectangular shape with two opposite sides perpendicular to the channel axis and that the cross-sectional dimensions of these two sides in the direction of the channel differ from the cross-sectional dimensions of the other two sides in such a way that the Insulation material thickness remains the same over the length of the loop. 15. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that each pipe loop is arranged on the inside of a frame (81, 92). 16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the frame is composed of several parts. 17. The device according to claim 15, characterized in that each pipe loop is formed by covering a circumferential channel formed on the inside of the frame (92) by means of cover strips. 18. Device according to one of claims 1 to 17, characterized in that each tube forming a loop has a triangular or square cross-section of such a shape that the plane of its wall delimiting the flow channel even when the loop is inclined relative to the tube axis in the plane of the Canal wall lies. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1126 015; French patents nos. 1308 804, 1344 688, 1382 787.