DE1613049A1 - Arbeitskanal fuer ein magnetohydrodynamisches Geraet - Google Patents

Description

Patentanwalts .

DIpF.-Ing. G. Beotzu. . 4l0-l2.;302P 5Λ.1967

Dipl.-Ing. Lamprecht

München 22, Stelnsdorfitr. 10

Commissariat a !'Energie Atomlque, Paris 15^e (Frankreich)

Arbeitskanal.für ein magnetohydrodynamisches Gerät

Die Erfindung bezieht sich auf einen Arbeitskanal für einen A magnetohydrodynamischen Beschleuniger oder einen,magnetohydrodynamischen Wandler, der insofern verbessert ist, als die Nachteile, die aus dem Hall-Effekt in der'Nähe der Elektrodenwände herrühren, vermindert sind. ·

Die Art von Arbeitskanälen, auf die sich die Erfindung bezieht, ist in der Abhandlung "Electricity from MHD proceeding on the Symposium of Salzbourg", die von der "International Atomic Energy Agency" unter dem 6. Juli 19ββ in Band 2, auf den Selten 478 bis 479, 504 bis 505 und 570 bis 572 veröffentlicht worden I ist, beschrieben. ;

Ein Arbeitskanal eines magnetohydrodynamischen Geräts (MHD-Gerät) weist im allgemeinen die Form eines geradlinigen Kanals (2 in Fig. l) mit rechteckigen Seitenflächen 4 auf, die parallel zu den Richtungen OX und OZ eines dreiachsigen rechtwinkligen Bezugskoordinatensystems verlaufen.,Ein gasförmiges Strömungs-V medium, das mit einem Alkalimetall .geimpft ist, strömt entlang

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der Längsachse oder PluSachse OY, der dritten Richtung des Bezugskoordinatensystems, und auf das bewegte Strömungsmittel wirkt ein zu der Richtung OZ paralleles Magnetfeld ein. Je nachdem, ob man die Teilchen des Strömungsmediums beschleunigen oder elektrische Energ-'ie erzeugen will, kann man zwischen auf den zu der Ebene ZOY parallelen Oberflächen angeordneten Elektroden elektrische Energie zuführen oder abnehmen, wobei fe die zu der Ebene XOY parallelen Oberflächen isolierend sind.

Die Stromlinien in den Elektroden sind aus Symmetriegründen parallel zu der Ebene XOY.

Man kann zeigen, daß die für die Betriebsweise des Kanals günstigsten Bedingungen zur Realisierung einer Energieumviandlung mit hohem Wirkungsgrad dann erhalten werden, wenn die Stromlinien an jeder Stelle parallel zu der Richtung OX und demzufolge senkrecht zu der Flußrichtung verlaufen. Bekanntlich können jedoch k die Stromlinien infolge des Hall-Effektes auf der Elektrode nicht senkrecht und daher in deren Nachbarschaft parallel sein, der Stromvektor und die Normale auf die Elektroden bilden einen Winkel Θ, der als Hall-Winkel bekannt ist und eine Deformierung der Stromlinien in diesem Gebiet zur Folge hat.

Wenn der Hall-Effekt vernachlässigbar ist, d.h. wenn der Winkel θ klein gegen 45° oder mit anderen Worten der tgG = β klein gegen 1 ist, dann hat der Strom eine zu den Elektroden im wesentlichen normale Richtung und die zusätzlichen Verluste durch die

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Felddeformation sind gering. Die Elektrode kann in diesem Falle die gesamte Wand überdecken. .

Wenn der Hall-Effekt nicht mehr vernachlässigbar ist, muß die einzige-Elektrode durch mehrere Elektroden ersetzt werden, die durch isolierende Zwischenstücke voneinander getrennt sind. Unter diesen Bedingungen können die Stromlinien im Innern des bewegten Strömungsmediums in dem Teil, der nicht in der Nähe der mit Elektroden überdeckten Wände liegt, eine zu der Flußrichtung senkrechte Richtung beibehalten, wenn die verschiedenen Elektroden auf passenden unterschiedlichen Potentialen gehalten werden. Eine solche Potentialverteilung läßt sich durch päarweisen Anschluß der Elektroden an voneinander unabhängige elektrische Stromkreise realisieren. In gleicher Weise kann man auch Äquipotentialverbindungen realisieren. Die verschiedenen Aufbaumöglichkeiten sind in den oben erwähnten MHD-Anlagen betreffenden Veröffentlichungen breit beschrieben.

In der Nachbarschaft der mit Elektroden belegten Wände können die Stromlinien jedoch Infolge der erzwungenen Grenzbedingungen nicht parallel zu der Richtung OX verlaufen. Man beobachtet eine Verzerrung der Stromlinien, die sieh nicht mehr gleichförmig verteilen. Es kommt zu einem Anstieg der auf den Joule-Effekt zurückzuführenden Verluste _s die ein Versagen des Wandlers zur Folge haben.

Die Verluste treten in erster Linie deshalb auf, weil sich

die für den Stromdurchgang nutzbare Elektrodenoberfläche ver-

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ringert und demzufolge die Stromdichte ansteigt, Zu bemerken ist, daß diese Erscheinung nicht unmittelbar mit dem Hall-Effekt verbunden ist.

Auf der anderen Seite führt der Hall-Effekt aus zwei Hauptgründen unmittelbar zu einem Anstieg der Verluste in der Nachbarschaft der mit Elektroden belegten Wände.

In der Nachbarschaft der Elektroden kommt es zu einer Neigung der Stromlinien gegenüber der Richtung OX (um den Hall-Winkel θ). Anders ausgedrückt kann man sagen, daß die scheinbare Leitfähigkeit des Gases entlang der Normale auf die Elektrodenoberfläche (inbezug auf die Normalkomponente der Stromamplitude des elektrischen Feldes) sich berechnet zu:

(D .-2IZ, ,

wobei O die Leitfähigkeit für den Fall eines Hall-Winkels θ = 0 und jc> der Tangens des Ha 11-Winkels θ ist.

In der Nachbarschaft der isolierenden Elemente oder Zwischenstücke zwischen den Elektroden läßt die zwischen zwei benachbarten Elektroden aufrechterhaltene Potentialdifferenz an dieser Stelle ein elektrisches Feld entstehen, das eine Komponente entlang der Richtung OY aufweist, deren mittlerer Wert E' mindestens gleich dem Wert E des elektrischen Feldes in den nichtgestörten Bereichen des Kanals, insbesondere in dem mittleren Bereich ist. In diesem mittleren Bereich steht die Stromrichtung

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senkrecht auf der Plußrichtung des Strömungsmediums, und man kann schreiben: . .

(2) -β-! — = E

wobei j die Stromdichte ist, während entlang des Isoliermaterials die Normalkomponente des Stromes Null ist und man daher schreiben kann:

y ^ y

Zu bemerken ist, daß die mit einem Strich indizierten Buchstaben die Mittelwerte in der Nachbarschaft der Elektrodenoberflache bedeuten, während die Buchstaben ohne Index die Größen im mittleren, nicht gestörten Bereich des Kanals bezeichnen.

Die Mittelwerte werden dabei über einen zu der Richtung OY parallelen und durch die Breite der-isolierenden Zwischenstücke begrenzten Weg berechnet.

- \ ■'■■": "■■■ ■ I

Für den Fall, daß die Leitfähigkeiten CT^-" under-¹ gleich sind, liest sich die obige Gleichung wie folgt: / :

Demnach kann für den Fall, daß der Hall-Effekt bedeutend wird, die Stromstärke in der Nähe der Elektroden tragenden Wände viel größer seih als im mittleren Teil der Gasströmung. Überdies ist im Falle eines MHD-Wandlers und bei manchen MHD-Beschleunigern die Leitfähigkeit eine mit dem Strom anwachsende Funktion, und es können demnaoh noch größere Verluste auftreten. BAD OfüOfNAL

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Eine zur wesentlichen Verringerung dieser Verluste vorgeschlagene Lösung, die darauf hinausläuft, daß man die Stromlinien über die ganze Oberfläche normal zu den Elektroden verlaufen läßt, besteht in der Verwendung von Elektroden aus einem halbleitenden Material mit besonderer- Formgebung und geeigneter Anordnung. Diese im Prinzip völlig befriedigende Lösung ist schwer anwendbar, da sie davon ausgeht, daß das benutzte HaIbleitermaterial eine vorgegebene Leitfähigkeit hat und daß die Form der Elektroden in gleicher Weise festgelegt üeibt. Die Bedingungen, die an diese Leitfähigkeit gestellt werden, lassen sich mit den auf den Korrosionsangriff des Strömungsmediums, auf den Antrieb, auf die thermische Beanspruchung, mit einem v/ort auf die Betriebsbedingungen zurückgehenden Forderungen nur schwer vereinen.

Die Erfindung bezieht si-ch auf einen Arbeitskanal, der einen Querschnitt von besonderer Form aufweist und die auf den HaIl-Effekt zurückgehenden Verluste in der Nachbarschaft der mit Elektroden belegten Wände wesentlich zu vermindern gestattet.

Ein Arbeitskanal für einen magnetohydrodynamischen Beschleuniger oder einen magnetohydrodynamischen Wandler ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Form seines Querschnitts so festgelegt ist, daß der Winkel, den eine Tangente an diesen Querschnitt mit der Richtung des magnetischen Feldes einschließt, auf dem größten Teil des Umfanges dieses Querschnittes mindestens 30° beträgt.

BAD

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Im allgemeinen genügt es, wenn der Teil des Umfanges auf dem diese Bedingung erfüllt ist, nicht kleiner als ungefähr SO % ist, jedoch ist es in bestimmten Fällen vorteilhaft, wenn der Teil des Umfangs, für den diese Bedingung nicht erfüllt ist, unter 1 # liegt* .-'.".-'-'

Oftmals hat der Querschnitt des Kanals die Form eines Vielecks und besitzt zwei isolierende Oberflächen, die parallel zu einer zu dem Magnetfeld senkrechten Richtung verlaufen. (|

Bei der einfachsten Ausführungsform hat der Querschnitt die Form eines Sechsecks, wobei die den isolierenden Wänden entsprechenden Seiten senkrecht .zu dem Magnetfeld stehen, während die anderen Seiten, die den Elektroden tragenden Wänden ent- : sprechen, Winkel von ungefähr ^5° mit der Richtung des Magnetfeldes einschüben« '."-"-■

Eine Abwandlung der Erfindung bezieht sich auf einen zylindersymmetrisehen Aufbau, der sich durch Vereinigung von senkrecht | zu dem Magnetfeld stehenden isolierenden Wänden mit Wänden erhalten läßt, deren Profil einer solchermaßen geknickten Linie entspricht, daß die verschiedenen Teile dieser Linie unter un-*' gefahr 45° gegen das Magnetfeld geneigt verlaufen.

. ■■ f Die Kanten der oben beschriebenen Querschnitte- für einen er -

findungsgemäßen Arbeitskanal können abgerundet sein, wobei der , Nachteil dieser Anordnung darin bestellt, daß bestimmte Tangen-

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tialebenen an den Kanal dementsprechend parallel zu dem Magnetfeld verlaufen.

Man kann die Länge der Abschnitte des Umfanges des Querschnitts des Arbeitskanals, wo die Tangente parallel zu dem Magnetfeld verläuft, dadurch vermindern, daß man scharfe Kanten bildet. . . -

Eine andere Verbesserung besteht darin, daß man benachbarte Seiten des Querschnitts des Arbeitskanals einander längs zweier sich außen berührender Kreisbögen treffen läßt, wenn die in Frage stehenden Seiten zu beiden Seiten einer zu dem Magnetfeldsenkrechten Richtung liegen.

Die Teile des Arbeitskanals, auf denen die Elektroden verteilt sind, können aus aufeinandergestapelten Elementen oder Stegen von gleicher Form bestehen, die alternierend aus leitfähigem und aus isolierendem Material bestehen und parallel zu den Äquipotentialebenen angeordnet sind. ,

Abgesehen von diesen Hauptmerkmalen erstreckt sich die Erfindung in gleicher Weise auf verschiedene, weiter unten erwähnte Sekundärmerlanale, die sich auf die beschriebenen Ausführungsformen der. Erfindung beziehen.

Zum besseren Verständnis der technischen Merkmale der Erfindung werden im folgenden einige Arbeitskanäle näher beschreiben, deren Querschnitte entsprechend der Erfindung ausgebildet sind, wobei diese Beispiele wohlgemerkt keinen die Erfindiing beschränkenden Charakter haben, weder was die Ausführungsform, noch was

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die Anwendungen, die man von diesen Vorrichtungen.· machen kann, anbelangt.

Fig. 2 ist eine Schemadarstellüng des Profilsveines Arbeitskanals mit sechseckigem Querschnitt;

Fig. 5 betrifft das Profil eines Querschnitts gleicher Art, bei dem kein Element einen kleineren Winkel als 45° mit dem Magnetfeld einschließt;

Pig. Λ stellt ein Profil für einen Arbeitskanal dar, bei dem die Nachteile einer mangelnden Symmetrie abgemildert sind. . . ,·"

Fig. 5 stellt eine Teilansicht eines Arbeitskanals dar, dessen Seitenwände durch Aneinanderreihung von Elementen mit identischer Form, gebildet sind, die alternierend leitfähig und isolierend sind. Dabei sind diese Elemente senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung des Strömungsmittels gerichtet.

Fig. 6, die sich auf den bekannten Stand der Technik bezieht, j stellt einen Aufbau für einen Arbeitskanal dar, der durch Aneinanderreihung von Elementen mit identischem Profil· gebildet ist, die alternierend leitfähig und isolierend sind, wobei diese' Elemente parallel, zu den Äquipotentialebenen und schräg zur Achse des Strömungsmittelflusses gerichtet sind.

Fig. 7 stellt einen erfindungsgemäßen Arbeitskanai des in der Fig. 6 veranschaulichten Typs dar. . ,

Die Erfindung besteht, im wesentlichen darin, dem Querschnitt

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- ΙΌ -

des Arbeitskanals eine von der rechteckigen Form verschiedene Porrn zu geben, dami-t kein Abschnitt des Urnfanges dieses Querschnittes eine der Richtung des Magnetfeldes angenäherte Richtung hat, wozu praktisch ein solcher Abschnitt eine soweit wie'möglich verminderte Länge aufweist.

Eine einfache, aber streng richtige Beweisführung zeigt, wie diese neuartige Anordnung, die-Reduzierung der anormalen auf den W Hall-Effekt zurückgehenden Verluste gestattet.

Bekanntlich berechnet sich die scheinbare Leitfähigkeit des Strömungsmediums entlang einer Normalen zur Oberfläche einer zu der Ebene YOZ parallelen Elektrode in der Nachbarschaft der Elektroden in dem Kanal zu:

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für den Fall eines Hall-Effekts ((3 = tg θ). Wenn, die Elektrode fc gegenüber der Richtung des Magnetfeldes um einen Winkel.i geneigt ist, dessen Tangens durch den Buchstaben t gegeben ist, wird die scheinbare Leitfähigkeit des Strömungsmediums entlang der Normalen:

/₆x ' σ— ₌ 1 + t² (1 + ft²)

l+P². · ι + t²

Der Neigungswinkel der die Elektroden tragenden Wände, der . in.dieser Formel in Form seines Tangens t erscheint, neigt dazu, der Leitfähigkeit ungeachtet des durch β dargestellten Hall-Effektes ihren ursprünglichen Wert zurückzugeben. Die erfindungs-

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gemäße Anordnung ist umso wirksamer> Je mehr sich die Größe von t dem Wert 1 nähert, bzw. diesen Wert überschreitet, was einem Neigungswinkel entspricht, der gleich oder größer ist als 45°. · ■ ■ . ■'

Infolge der Neigung der mit Elektroden belegten V/ände gegen die Richtung des Magnetfeldes^:kann man in der Nachbarschaft eines isolierenden Zwischenstückes· eine gewisse Komponente des Stromes in der transversalen Richtung OX.beobachten. Die Existenz dieser Komponente hat eine vorteilhafte Wirkung. Praktisch kann man mit den bisher benutzten Bezeichnungen zeigen, daß die Stromdichte angenähert durch den nachstehenden Ausdruck:

ι + t² (i ₊j3²) j' _{= t}; : ._{E =}_li_ ρ y ■ y ,τ—

wiedergegeben wird. . .

Es läßt sich leicht bestätigen, daß die Stromdichten j' in der Umgebung"der isolierenden Elemente und j in der nichtgestörten Gegend vergleichbare Werte annehmen, wenn der Neigungswinkel in der Nähe von 45° oder über diesem Wert liegt.

Man kann sagen, daß die Neigung-der Wände gegen die Richtung des Magnetfeldes die Stromverteilung in dem Arbeltskanal des Beschleunigers oder des Wandlers in erheblicher Weise vergleichmäßigt und folglich die Betriebsweiße der theoretischen Betriebsweise annähert.

Die Fig. 2 stellt den einfachsten Querschnitt S dar, der für einen erfindungsgemäßen Arbeitskanal 6 möglich ist. Die Seiten

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stellen im Schnitt die obere und die untere isolierende _v Fläche dar. Die Seiten 10 und 12 stellen im Schnitt die Elektroden tragenden Flächen dar. Der Winkel dieser Seiten mit . der Richtung OZ des Magnetfeldes beträgt 45°. Es ist leicht zu bestätigen, daß allein die abgerundeten Scheitel 14 auf einer gewissen Strecke eine zu dem Magnetfeld parallele Tangente aufweisen.

Wß Für den Fall, daß man einen Arbeitskanal· herstellen will, in dem kein Teil eine zu der Richtung des Magnetfeldes paralle Tangente aufweist, kann man dem Querschnitt des Arbeitskanals scharfe Kanten geben oder eine Anordnung benutzen, wie sie in Fig. 3 veranschaulicht ist.

Man sieht, daß die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Arbeitskanäle analoge Partien aufweisen, die in beiden Figuren mit identischen Bezugszahlen bezeichnet sind, jedoch treffen hier die schrägen Flächen 10 und 12 längs Kreisbögen 16 und l8 auf-P einander, die sich außen berühren. Eine Überprüfung der Figur zeigt, daß die Winkel der verschiedenen Teile des Querschnitts mit der Richtung OZ des Magnetfeldes niemals kleiner sind als 45°.

Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen die einfachste Anwendung .

unter Benutzung von geneigten Wänden, die darin besteht, daß man als Träger für die Elektroden zwei Paare von unter 90 gegeneinander geneigten Wänden verwendet. Diese Anordnung erhält

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dem Querschnitt eine Symmetrie zu der Ebene XOY. Sie hait, wie im Falle der Fig. 2, in der Gegend der Punkte -14-die Bereiehfe, wo die Tangenten parallel zu dem Magnetfeld verlaufen, in Grenzen, d.h. die Bereiche, wo eine entlang der Achse OY verlaufende Störkomponente des Stromes über die Länge der isolierenden Zwischenstücke erhebliche Werte annehmen kann.

Die oben angestellten theoretischen Überlegungen führen zur

Verwendung von Wänden 10 und 12, die unter einem Winkel i . " gegen die Richtung des Magnetfeldes geneigt sind, jedoch ist es nicht vorteilhaft, diesen Winkel zu groß zu wählen, da dies zu einer erheblichen ,Vergrößerung des Abstandes zwischen den beiden Punkten l4 führt, was wiederum eine für den Fluß des Strömung smediuras wenig günstige Form zur' Folge hat. EinNeigungswinkel in der Nähe von 45° gestattet es, die Stromverzerrungen in befriedigender Weise zu berichtigen; und bringt hinsichtlich der aerodynamischen Eigenschaften, des Arbeitskanals keine Nachteile mit si ehr - ■ ι

Der durch die Schrägstellung der Wände in den Ausdruck für die Leitfähigkeit eingeführte Ausdruck lautet:

1+ fc^g (1

und die Wirkung der Schrägstellung ist umso merklicher, je weniger das Produkt t² · ß² gegenüber 1 zu vernaohlässigen ist. Man sieht, daß ein Neigungswinkel von 30° genügt, um eine merkliche Verbesserung für den Fall eines erheblichen Hall-Effektes zu erreichen.

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Wie bereits oben erläutert, vergleichraäßigt die Schrägstellung der die Elektroden tragenden Wände die Stromverteilung in Elektrodennähe, jedoch zerstört sie die Zylindersymmetrie entlang der Richtung OZ, die ein klassischer Arbeitskanal (Fig. 1) mindestens theoretisch zeigt.

Die Verwendung eines Arbeitskanals mit einem Profil, wie es in der Fig..4 dargestellt ist, gestattet eine Annäherung

φ an einen zylindersymmetrischen Aufbau. Die parallelen oberen und unteren Wände sind wieder isolierend, und die Seitenwände 20 und 22 tragen die Elektroden und haben ein Profil in Form einer regelmäßig gebrochenen Linie. Eine solche Anordnung ist von Vorteil, wenn sich der Querschnitt des Arbeitskanals der Form eines Quadrates annähert. Der Nachteil dieser Anordnung beruht auf der Vervreifaeh^ung der Kanten, wie 2.k und 26, die das Auftreten von zu der Richtung OY parallelen Störströmen entlang der isolierenden Elemente begünstigen. Diese Form des

^ Arbeitskanals führt dann, wenn die Leitfähigkeit rasch als

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Funktion des Stromes zunimmt, zu relativ schweren Verlusten.

Nunmehr soll der Aufbau des Arbeitskanals und insbesondere der Seitenwände noch näher untersucht werden.

Bei einer üblichen Anordnung bestehen diese Seitenwände aus '' einer Aneinanderreihung von Elementen mit identischer Form, die alternierend isolierend und leitfähig sind.

Für den Fall eines Arbeitskanals mit einem Querschnitt, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, dessen isolierende Wände durch

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senkrecht zu dem Magnetfeld verlaufende Tafeln 28; gebildet sind, bestehen die Seitenwände aus einer alternierenden Aufeinanderfolge von isolierenden (3&) und leitfähigen (22) Querstegen, die jeweils einen rechtwinkligen zurückspringenden Teil aufvieisen.

Für den Fall eines Arbeitskanals mit einem Querschnitt, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, kann man den gleichen Aufbau für den Arbeitskanal verwenden, abgesehen davon, daß die QuerStege ein sägezahnförmiges Profil haben müssen und durch tjbereinanderstellung an mehreren einfachen Elementen 30 bzw. J>2. gebildet werden können.

Die Querstege können senkrecht zur StrÖmungsriehtung angeordnet werden· Diese Anordnung ist jedoch nicht immer die günstigste. Bei normaler Betriebsweise kann der Arbeitskanal zueinander parallele fiquipCFtent ialebenen auf weisen, die schräg zur Flußrichtung OY des Strömungsmediums gerichtet sind.

In diesem Falle ist es von Vorteil, Querstege zu verwenden, die so angeordnet sind, daß sie in der gleichen Weise gegen die Achse OY geneigt verlaufen wie die Squipotentialebenen.

Die Form der Querstege muß so bestimmt werden, daß unter Berücksichtigung ihrer Schrägstellung der Arbeitskanal die gewünschte Form erhält.

Die schräge Anordnung der Querstege gilt für den Fall von Arbeitskanälen, deren Querschnitte in den Fig. 2, J> und 4 ver-

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anschaulicht sind. Man bemerkt Jedoch, daß, wennman Seitenwände mit sägezahnförmigem Profil verwendet, die Vorteile der Schrägstellung der Querstege bei sonst gleichen Umständen immer weniger erheblich werden, wenn die Zahl der Zähne sich vergrößert.

Der im folgenden zu diskutierende Aufbau ist von theoretischem Interesse, jedoch kann man den geradlinigen Aufbau prak- £ tisch beibehalten, wenn die Neigung der Äquipotentialebenen

gegen die Flußrichtung des Strömungsmediums klein ist oder wenn die verwendete Zahnteilung klein ist gegenüber der größten Abmessung des Querschnitts.

Man kann zwei Kategorien von Anordnungen unterscheiden, nämlich die miiTäußeren Verbindungen, bei der die Elektroden entweder untereinander oder über äußere Verbindungsleitungen zu dem Arbeitskanal mit äußeren Laststromkreisen verbunden sind, und diejenige mit inneren Verbindungen, bei der die Elektroden fc paarweise über A'quipotentialanschlüsse miteinander verbunden sind, die in die zu der Ebene XOY parallelen Wände eingebaut sind und demzufolge mit dem Strömungsmedium in Berührung stehen.

Die Bauweise mit äußeren Verbindungen bedarf keiner besonderen Bemerkung. Die Bauweise mit inneren Verbindungen, die sich auf den Aufbau nach MONTARDY.und den nach HALL anwenden läßt, welch letzterer einen Spezialfall des ersten darstellt, wird in bekannter Meise durch Aneinanderreihung von alternierend

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leitfähigen {Jk Fig. β) und isolierenden (j5Ö) Ringen verwirk- licht;» Nach der Theorie der geneigten Wände ist es klar, daß die Teile der leitfähigen Ringe, die parallel zu der Ebene XOY verlaufen und demzufolge die Verbindungen darstellen, ange- sichts des geringen Wertes des scheinbaren Widerstandes des Strömungsmediums normal zur Oberfläche der Elektroden stärker die Rolle von Elektroden spielen als die zu der AchseQZ parallen Teile. Daraus folgt, daß sie dazu beitragen, die Ebene der H leitenden Ringe zu einer Äquipotentialfläche zu mächeni was vorteilhaft ist, daß aber auch ein großer Teil des Stromes nicht wieder auf die zu-OZ parallelen Abschnitte gelangt. Demzufolge wird die Stromdichte "in^der Nähe der zu der Ebene XOY parallelen Teile größer und weniger groß in der Nachbarschaft der zu der Achse OZ parallelen Teile. Wenn die zu der Achse OZ parallelen Teile entsprechend dem Prinzip der geneigten Wände abgewandelt werden, wird auch dieser Fehler der Stromverteilung, der Arbeitskanälen mit inneren Verbindungen eigen ist, stark ab- g

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gemildert. Offensichtlich verwirklicht ein solcher Arbeitskanal mit inneren Verbindungen (Fig. T) in der oben erwähnten Anordnung, d.h. bei dem die Ebenen der leitenden Ringe parallel zu den theoretischen Kquipotentialebenen verlaufen, in diesen ersten Ebenen eine so gut wie irgendmögliche Äquipotentialität, da der gesamte Umfang jedes leitenden Ringes in gutem Kontakt mit dem Strömungsmedium steht. ,

Eine stSche besonders leicht zu verwirklichende Anordnung verbessert daher die Leistung der Arbeitekanäle nach MONTARDY oder nach HAlik mit inneren Verbindungen erheblich. ~

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Arbeitskanal eines magnetohydrodynamischen Geräts, dadurch " gekennzeichnet, daß zur Verminderung der aus auf den Hall-Effekt in der Nähe der Wände zurückgehenden Defekten resultierenden Nachteile der Winkel (oc) (Fig. 2), den eine Tangente an den Querschnitt des Kanals mit der Richtung (OZ) des Magnetfeldes einschließt, für den überwiegenden Teil des Umfanges des Kanalquerschnitts (S) mindestens 30° beträgt»

   2. Arbeitskanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Umfanges des Kanalquerschnitts, wo eine Tangente an den Querschnitt einen Winkel (ot) von weniger als 30° mit der Richtung (OZ) des Magnetfeldes einschließt, unter 1 % liegt (z.B. Fig. 3)* ·

   3· Arbeitskanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt dei Form eines Vielecks besitzt (Fig. 2).

   4. Arbeitskanal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalquerschnitt die Form eines symmetrischen Sechseckes aufweist, das zwei Seiten (8) besitzt, die senkrecht zur Richtung

   (OZ) des Magnetfeldes verlaufen (Fig. 2). [

   ' ' ■ j

   5. Arbeitskanal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

   der Querschnitt (Fig. 4) zwei zur Richtung des Magnetfeldes senkrecht verlaufende Seiten (S) aufweist, die duroh sHgezahnförmige Profile (20,22) miteinander verbunden sind.

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   ^; - I9 -

   6. Arbeitskanal nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die beiderseits an den senkrecht zu der Richtung des Magnetfeldes verlaufenden Teil des Kanalquerschnitts anstoßenden Seiten eine scharfe Kante bilden. .

   7· Arbeitskanal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiderseits an den senkrecht zu der Richtung des Magnetfeldes verlaufenden Teil des Kanalquersehnitts anstoßenden Seiten

   '■■■■■ ''" " ^; " - ""■■"■"■"

   mit abgerundetem Profil aufeinandertreffen (Fig. 2). ^

   8. Arbeitskanal nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet., daß die sich beiderseits an den senkrecht zu der Richtung des Magnetfeldes verlaufenden Teil des Kanalquersehnitts „anschließenden Seiten in zwei sich außen berührenden Kreisbögen (16,18) aufeinanderstoßen«

   9, Arbeitskanal nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß er zwei zur Richtung des Magnetfeldes senkrecht verlaufende und vollständig aus isolierendem Material bestehende Wände besitzt M (Fig. 5). Ϊ . :

   10* Arbeitstenal nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnety daß die beiden zur Richtung des Magnetfeldes senkrecht verlaufenden Wände metallische Verbindungen zwischen Elektroden und isolierenden Zwischenstücken tragen.»

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   137Q24&

   11. Arbeitskanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche jeder Elektrode durch zwei zur Achöe des Arbeitskanals senkrechte Ebenen begrenzt ist.

   12. Arbeitskanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche jeder Elektrode durch zwei zu den Kquipotentialebenen des Kanals bei normaler Betriebsweise parallele

   £ Ebenen begrenzt ist (Fig. 7)·

   IJ. Arbeitskanal nach Anspruch I₃ dadurch gekennzelehnet, daß die Teile des Kanals, welche die Elektrodenwände bilden, durch Aufeinanderstapelung von identischen, abwechselnd aus leitfähigem und aus isolierendem Material bestehenden Profilen gebildet sind (Fig. 5, 6 und 7).

   14. Arbeitskanal nach Anspruch 1]5, dadurch gekennzeichnet, daß er durch Aufeinanderstapelung von ringförmigen, alternierend leitfähigen und isolierenden Elementen mit identischem Profil gebildet ist. ■

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