DE1488117A1 - Verfahren zum Erzeugen von Wechselstromenergie - Google Patents

Description

• Verfahren zum Erzeugen von Wechselstromenergie Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Wechselstromenergie durch die aufeinanderfolgende und zyklische Wechselwirkung zwischen einer Folge von Impulsen mindestens eines ionisierten Strömungsmittels und einem Magnetfeld in mindestene einem Röhrenpaarg wovon jedes Rohr ein quer zu ihm angeordnetes Magnetfeld und mindestens zwei zu diesem Feld parallel angeordnete Elektroden aufweist» wobei die Elektroden des Röhrenpaares so mit AusgangsanschlUssen verbunden sind# daß man an diesen eine Wechselapannung erhältg deren Periode aus zweig je von einer Röhre des Röhrenpaares erzeugten Halbperioden besteht.
• Bekanntlich läßt sich elektrische Energie erzeugen, indem man ein zur Herbeiführung seiner elektrischen Leitfähigkeit teilweise ionisiertes Gas durch ein Magnetfeld hindurchfUhrt und folglich die thermische und kinetische Energie eines Gases unmittelbar in elektrische Energie umwandelt. Dieses Verfahren beruht also auf der 'Lenisierung eines Gases, die sich nur bei sehr hohen Temperaturen erzielen läßt. Selbst bei Plammtemperatur, d.h. bei einer zwiechea 2000 und 30000 X liegenden Temperatur ist die Ionisierung der Oase nämlich im allgemeinen 39.hr gering. Nur bei sehr hohen Temperaturen in der Grösaenordnung von 10 0000 X lassen sich Gase in nennenswerter Weise ionieleren, so daes sie Glektriach leitend worden. Nun igt es aber mit den gur Zeit zur Verfügung etehen7e#sn Wärmeenergiequellen sehr schwierig, solche Temperaturen zu erzielen. Andererseits oind die Probleme der Festigkeit und Beständigkeit der die Gase bei diesen hoben Temperaturen enthaltenden Werkotoffe äusserat echwierig zu lösen.
• Aus diesem Grundm auen die Leitfähigkeit der Gast durch Zusetzen oder Beimischen geringer Aengen von Alkallmetallen erhöht werden, damit man bei vernünftigen Temperaturen arbeiten kann. Da die loniolerunki-gspannung der Alkallmetalle sehr niedrig ist, lassen diede sich nämlioh bei verhältnismUsig niedrigen "&lemperRturon ioninieren.
• So ermöglicht bei mit Cäsium vermischtem Argon alme Tompe-. ratur voe un,- 0 Y- das eILIar Laitfähiggefa'#r 2.300 keit eon 1 S/cA, w#a8 un.ter Berücksichtigung f#Ar szu4- Zeit her3tellbaren bis 20.000 Gauie) zum Er£iele-". eLaer apamiliesehen Leistung 9,19 uuareichena angesehen werden kann. Dagegen igt bei mit Kalium verwi#--c.hten Verbrennungsgusen eine Temperatur von etwa 3.000 0 K erforderlich. Die ß#Ir Zeit w4a Dzeielen von hcheng für die icnisie"un,9 -von Gasen erfordGrIlchen Temperaturen verwendeten Verfahrez beruhen iie allgemeinen auf der Verbrennung, insbeuondere auf A@r stationären Verbren.nung. Dies führt dazu, daan der erzeugte Utrom loniaierten Gasea und der erzeugte elektzleche Strom kontinuierlich sind. kuaserdem führt dies dazug daso die für den ßau der Generatoren -erwendeten Werkstüffe ständig der hohen Temperatur der Gase auagesetzt sind, was zu auf gewerblichßr Basis praktisoh unlösbaren Problemen führt.
• Um die Wechseletrozenergie unter Anwendung jenes Prinzips zu erzeugen, des man auch das zu-gnetohydrodynamische nennt, muse gelbstverständlich eine der Gröseen, d.h. die Leitfähigkeit den Strömungsmediums, seine Geschwindigkeit oder das Magnetfeld veränderlich sein.
• Es wurden bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen, von denen die einen auf der Veränderung des Magnetfeldea und die anderen auf der Veränderung.der Geschwindigkeit des Strömungsmittels und/oder seiner Leitfähigkeit beruhen. Was die ersteren betrifft# so acheinen sie auf Grund des Nioaverhältnissee zwischen der zum Erzielen des Magnetfeldea erforderlichen elektrischen Blindleistung und der mit Hilfe dieses Magnetfeldes durch den Generator erzeugbaren elektrischen Wirkleietung keinen praktischen Wert zu haben. Die elektrische Blindleistung beträgt näm' lieh eim Mehrfache.3 der (elgl.trischen Wirkleistung. Die auf dem Prinzip der Veränderung der Geschwindigkeit den Strömungsmittels und/oder seiner Leitfähigkeit beruhenden Yerfahren sind von viel grösserem Interesse. Die Yeränderung der Geschwindigkeit und der Leitfähigkeit des Strömungsmittels läset sich entweder durch puleierende oder achichtweiae Verbrennung oder durch Stoos-oder Detonationswellen erzielen.
• Das auf der Verwendung von Stoaewellen. beruhende Verfahren, das sich bis heute noch in Stadium der Laborversuche befindet, besteht darin# daso man in einer ßtonnröhre eine Polge von Impulsen aus ioniniertem Gas erzeugt, und zwar abwechselnd in beiden Richtungen, mit Hilfe von Stoaawellen, die durch die Zündung einen ab-# wechselnd an den beiden Enden der Röhre eingebrachten und gemündeten Brennstoffgenischen hervorgerufen worden. Da die Stoaeröhre sich auf Ungebungetemperatur befindet" sind zum Erzielen von für die Ionisierung erforderlichen Texperaturen sehr starke Stonawollen erforderlich. Be- kanntlich sind nun starke Stosowellen in thermodynamisoher Hinsicht auf Grund der durch sie erzeugten erheblichen Entropieyermehrung unwirksam. Andererseits erreicht die Dauer der mit Ihnen erzielbaren Plaamalmpulne kaum-einen Wort von ca. 30 bis 80 Millisekunden. Die Impuledauer ist nämlich proportional den Unterschied zwischen der Geechwindigkeit der Stosowelle und der Geschwindigkeit der Be- Das Verfahren nach der Erfindung beste.Iit-also darin, nese iman In einem vorgewärmten Strömungsmittel ötonswellen erzeugt. Die Vorwärmtemperatur kann sich zwiecher 1.000 und 2.000 0 X än.dern. Sie ist von dem verwendeten Strömungamittel, d.h. von der zu seiner ausreichenden Ioniaierung notwendigen Temperatur sowie von der Stärke oder Heftigkeit der verwendeten Stoaawellen, abhängig. Diese Stärke =so so gewählt werden, daas die Dauer eines Plaanaimpulsen ausreichend iat, d.h. in der Grönnenordnung von einer Millisekunde liegt. So aues beispielsweise bei einen mit den Dampf einea Alkalinetalls vermischten Bdelgas, dessen ausreichende Ioniaier=g bei etwa 2.500 0 1 erzielt wird, die Vorwärztemperatur bei Verwendung von mit Hilfe eines Druckverhältnisses 10/1 zwischen dem Treibgas und den getriebenen Gag erzielten Stouswellen etwa 1.500 0 K betragen. Was die Art des Niederdruokk:"asee, d.h. den vorgewärzten Gasen betrifft, in den man zum Erzielen einer Steigerung seiner Temperatur und folglich seiner Teilionisierung eine Stoaawelle erzeugt, so kann diesen ein beliebigen deeignetea, bereito bei den bekannten Verfahren vorgesehenen, mit einen Alkalimetall vermischtes Gas sein, So lassen *ich beispielsweise mit Kalium vermischte VerbrennuUngane verwenden, Auch kann man ein Edelgasq wie beispielsweise mit (etwa 1%) Cäsium vermischtes Argon oder Helium verwenden" dessen Leitfähigkeit bei einer gegebenen Temperatur viel höher ist als die der mit Kallum vermischten Verbreaaungegase. Das Treibgan, das in dem getriebenen Gas eine Stoaawelle hervorrufen sollg kann von der gleichen Art sein wie das getriebene Gas oder auch nicht. Aus GrUnden des thermischon Wirkungsgrades ist es zweckmässig, es auf eine Temperatur vorzuwärmen, die etwa die gleiche wie die den Niederdruokgaäee Ist.
• Es sei bemerkt, dann es zum Erzielen von Stoaawellen mit einen von thermodynanischen Standpunkt gesehen ausreichenden Wirkungsgrad notwendig Ist, daao daa Verhältnis der Ruhedrücke zwischen dem Treibgao und dem getriebenen Gas nicht mehr a&a 50:1 beträgt. Andererseits darf dieses Verhältnie der DrUcke, damit eine ausreichende Temperatur-und Geachwindigkeitenteigerung erzielt wird, nicht niedri-A der als 2:1 sein.
• Die Vorwärmung der Gase kann entweder durch Verbrennung dieser Gase oder über einen Wärzeaustauscher erfolgen. Einer der Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung be- steht insbesondere in der Tateacheu dase man als Wärzeenergiequellen solch@ verwenden kanng die bei den Vorwärmtemperaturen der Gase und nicht deren Ionisierungstemperaturen entsprechenden Temperaturen arbeiten. Dies ermöglicht die Verwendung von Kernenergie-Wärmequellen.
• Der Generator für die Durchführung des voretehend beschriebenen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass er aus - Der Durchging den Hochdruckgesee zwischen den Elektroden 10 und 11 führt zu keinem Stromimpuleg da seine Temperatur und folglich aeine lonisierung nieht ausreichend sind. Während der nachfolgenden Z(-itf#-#pwuieg d.h. während der ersten Zeitapanne des naebfolgenden VerLeilungszyklu2, wird die Röhre 1 mit dem Gas bei normalem Druck und die Röhre 2 mit dem Gas bei erh#ihtem Druck gefüllt. Es wird also in der Röhre 2 in dem sich im Anechluas an die zweite Zeitspanne des vcrangehenden Zyklus darin befindenden Gas mit normalem 1wuck eine ;Stoaswelle erzeugt. Der zwischen den Elektroden 12 und 13 hindurchgehende.Plaemaimpuls führt zu einem Gpannungeimpuli-c zN"luchen ihnen. Da die Richtungen der Geschwinidigkeit u und deu Magnetfeldeu B die gleichen wie in der Höhre 1 sindy ist die Elektrode 12 positiv und die Llektrode 13 negativ.
• Da die positive Elektrode einer höhre und die negative Elektrode der anderen Röhre an den e-,leichen Ausgangsanachluaß angeschlossen eina, liegt es auf der Hand, daso zwischen den beiden AnachlUai3en 15 und-16 eine Wechselspannung auZtritt, deren beiden Halbperioden während eineb Zjklus dea Verteilers 5, und zwar eine durch die Röhre 1 und die andere duz-oh die Röhre 2, erzeugt worden. -Die Frequenz dieser öpannung ist von der Wechselgeschwindigkeit,'mit der der Verteiler arbeitet, abhängig. in Pig. 4 . dargestellt. Jede der beiden in einer Stoaeröhre enthaltenen Elektroden ist in drei Abschnitte 31at 31b9 3le bzw. 32a, 32b9 32o unterteilt, die voneinander und von der Röhre durch isolierende Diotanzstücke 33 getrennt sind.
• Nach einen Nerkmßl der Brfindung ist jedee*einen Abschnitt jeder der Elektroden einer Röhre enthaltende Abschnittepaar an eine Primärwicklung 34, 35 bzw. 36 eines nur eine Sekundärwioklung 37 enthaltenden, an die Ausgangsanachlüsse angeaohloseenen Transformators T2 angeschlossen. Auf dieue Weine aind die drei Wioklungen 34 bis 36 durch Induktion miteinander gekoppelt.

Claims (1)