DE1959458A1 - Magnetohydrodynamisches Verfahren zum Umwandeln thermodynamischer Energie in elektrische Wechselstromenergie oder umgekehrt und Einrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens - Google Patents
Magnetohydrodynamisches Verfahren zum Umwandeln thermodynamischer Energie in elektrische Wechselstromenergie oder umgekehrt und Einrichtung zur Durchfuehrung dieses VerfahrensInfo
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- DE1959458A1 DE1959458A1 DE19691959458 DE1959458A DE1959458A1 DE 1959458 A1 DE1959458 A1 DE 1959458A1 DE 19691959458 DE19691959458 DE 19691959458 DE 1959458 A DE1959458 A DE 1959458A DE 1959458 A1 DE1959458 A1 DE 1959458A1
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- H02K44/00—Machines in which the dynamo-electric interaction between a plasma or flow of conductive liquid or of fluid-borne conductive or magnetic particles and a coil system or magnetic field converts energy of mass flow into electrical energy or vice versa
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- H02K44/08—Magnetohydrodynamic [MHD] generators
- H02K44/085—Magnetohydrodynamic [MHD] generators with conducting liquids
Description
8122-69/vZ/vB/ko 1 Q^QARQ
OEM 1316 130^0(3
Oompagnie Electro-Mecanique 12, Rue Partalis, F-7 5 Paris 8e
Magnetohydrodynamisches Verfahren zum Umwandeln thermo dynamischer Energie in elektrische Wechselstromenergie ader umgekehrt und Einrichtung zur
Durchführung dieser Verfahrens,
Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetohydrodynamisches Verfahren zum Umwandeln thermodynamischer Energie eines strömenden
Arbeitsmittels in elektrische Wechselstromenergie oder
umgekehrt, bei welchem eine elektrisch leitende Flüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf durch mindestens einen ring-
oder schleifenförmigen Kanal strömt, der sich vollständig
innerhalb eines Magnetfeldes befindet und einen Generatorbereich, in dem die Flüssigkeit mit einem Gas gemischt ist,
sowie einen Verbraucherbereich, in dem der Druck der wieder
vom Gas getrennten Flüssigkeit erhöht wird, enthält. Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens.
Insbesondere wird die elektrische Energie durch Expansion eines Gases erzeugt oder umgekehrt ein Gas wird unter Verbrauch
elektrischer Energie verdichtet.
Es ist bekannt, energieliefernde thermische Kreisprozesse mit Hilfe von magnetohydrodynamischen Einrichtungen zu realisieren,
die von einer Gas-Flüesigkeits-Mischung durchströmt werden,
die einerseits aus einer elektrischüsitenden Flüssigkeit und
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andererseits aus einem kompressiblen Gas oder Dampf, die in
der Flüssigkeit nur wenig löslich sind, besteht. Mit solchen
Einrichtungen läßt sich elektrische Energie aus Wärmeenergie ohne umlaufende, bei hohen Temperaturen arbeitende Maschinen
herstellen. Außerdem läßt sich die Zustandsänderung des Gases aufgrund des Wärmeaustausches zwischen dem Gas und der Flüssigkeit
nahezu isotherm durchführen.
Es sind Einrichtungen dieser Art bekannt, die einen ring- oder
schleifenförmigen Strömungskanal enthalten, der von einer leitenden Flüssigkeit durchströmt wird und sich in einem gleichförmigen
Magnetfeld befindet. Die Flüssigkeit läuft in einem
geschlossenem Kreislauf um und wird nur in einem begrenzten Bereich, in dem die Energie-erzeugung stattfindet, mit dem Gas
gemischt. Der schleif einförmige Strömungskanal enthält außerdem einen Bereich, in dem Energie verbraucht und der ursprüngliche
Druck der entgasten Flüssigkeit wieder hergestellt wird (FR-PS 1 442 336; FR-PS 1 455 963; FR-PS 1 494 159).
Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art ist der erzeugte
oder verbrauchte elektrische Strom ein Gleichstrom. Für viele Zwecke wäre jedoch Wechselstrom wegen dessen Transformierbarkeit
zweckmäßiger.
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, mit Wechselstrom arbeitende magnetohydrodynamische
Verfahren und Einrichtungen aur Umwandlung von thermodynamischer
Energie in elektrische Energie oder umgekehrt anzugeben.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem magnetohydrodynamischen
Verfahren der eingangs genannten Ant dadurch erreicht, daß als Magnetfeld ein vielpoliges, wanderndes Feld
verwendet wird, dessen Schlüpfung bezüglich des aus der G-as-Flüssigkeits-Mischung
bestehenden strömenden Arbeitsmittels im Generatorbereich, in dem sich die Mischung expandiert» wie
bei einem Asynchrongenerator positiv und im Verbraucherbereich,
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in dem die Flüssigkeit komprimiert wird, wie bei einem Asynchronmotor negativ ist.
Bei dem Verfahren und der Einrichtung gemäß der Erfindung wird
praktisch ein ähnlicher Effekt ausgenützt wie in Asynchrongeneratoren und Asynchronmotoren mit massivem Rotor oder Käfigläufer.
Bekanntlich wird bei einem Generator dieses Typs vom Anker ein mehrpoliges magnetisches Drehfeld erzeugt und an den
Statorklemmen kann eine mehrphasige Spannung abgenommen werden, wenn der Rotor mit einer Drehzahl angetrieben wird, die größer
ist als die Synchrongeschwindigkeit des Drehfeldes. Bei Asynchronmotoren
liegen die Verhältnisse entsprechend, nur läuft der Rotor mit einer kleineren Drehzahl als das Drehfeld um.
In der magnetohydrodynamischen Einrichtung gemäß der Erfindung übernimmt die Flüssigkeit in der oder den Strömungsschleifen
die Rolle des Rotors. Die Funktion einer Asynchronmaschine mit
massivem Rotor, der hier aus dem strömenden Arbeitsmittel besteht, wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß eine
Anordnung zum Erzeugen eines gleitenden mehrphasigen Magnetfeldes vorgesehen ist und daß die Relativgeschwindigkeit
zwischen Arbeitsmittel und Magnetfeld so gewählt ist, daß die
Schlüpfung der Arbeitsmittelströmung in Bezug auf das Magnetfeld
in den Generatorbereichen, in denen sich die Gas-Flüssigkeits-Mischung ausdehnt, positiv und in den Verbraucherbereichen,
in denen die Flüssigkeit wieder komprimiert wird, negativ ist, das heißt daß die Tangentialgeschwindigkeit der Gas-Flüssigkeits-Mischung
bzw. der Flüssigkeit größer bzw. kleiner als die des wandernden mehrpoligen Magnetfeldes in diesen Bereichen
sein muß. Da die diesbezüglichen Verhältnisse nur von den Abmessungen
der Strömungskanäle in. den betreffenden Bereichen abhängt, ist es immer möglich, einen gewünschten positiven oder
negativen Wert der Schlüpfung des vielpoligen Magnetfeldes bezüglich der Arbeitsmittelströmung zu erreichen. Dieses Ergebnis
läßt sich auch ohne wesentliche .Änderung der allgemeinen ; Gestalt der mit Gleichstrom arbeitenden Strömungskreisläufe
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erreichen, in denen sich die Durchsatzquerschnitte in Strömungsrichtung
in genau der gleichen Weise ändern.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher ; erläutert, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das
gleichzeitig zur Erläuterung des allgemeinen Erfindungsgedankens
dientj
™ Figur 2 einen Schnitt längs einer Ebene 2-2 in Figur 1;
\ Figur 3 einen Schnitt in einer Ebene 3-3 der Figur 2 und
Figur 4 einen Schnitt entsprechend Figur 2 für ein zweites
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte magnetohydrodynamische Einrichtung enthält eine einzige, im wesentlichen ebene
! Strömungsschleife.
Die Strömungsschleife der MHD-Einrichtung gemäß Figur 1 ent-
£ hält eine Mischvorrichtung 1, einen Generatorkanal 2, Elektroden
3 und 4, welche einen Kurzschlußring bilden, eine am dargestellten Beispiel dreiphasige Statorwicklung mit drei Spulen
pro Pol Phase, eine Trennvorrichtung 5 und einen Rückschlußkanal
6, in dem die aus der Trennvorrichtung 5 austretende leitende Flüssigkeit zur Mischvorrichtung 1 zurückfließt und'
gleichzeitig, z. B. durch eine asynchron arbeitende MHD-Pumpe, mit Hilfe von Energie aus dem Netz wieder komprimiert wird.
Die . Mischvorrichtung ist durch eine Anzahl von Bohrungen in ; der Außenwand des Strömungskanals dargestellt. Aus einem nichtdargestellten
Verdichter wird Gas, das durch einen Pfeil 1a
■
versinnbildlicht ist, durch die Bohrungen in die Flüssigkeit
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eingeführt in der sich die dabei entstehenden Gasbläschen unter der Einwirkung von Zentripetalkräften, die wegen der
Krümmung des Mischbereiches A auf die Bläschen einwirken, gleichmäßig auf den Strömungsquerschnitt verteilen.
Die so gebildete Mischung aus Flüssigkeit und Gasbläschen
dehnt sich im MHD-Generatorkanal 2 aus. Durch die Relativbewegung zwischen der Gas-Flüssigkeits-Mischung und dem wandernden
mehrpoligen Feld entsteht in der Flüssigkeit eine elektrische Stromverteilung, bei der sich die Ströme beim Vorbeifließen an den Elektroden 3 und 4 schließen. Diese spielen
dieselbe Rolle wie die Kurzschlußringe eines Käfigläufers einer konventionellen Asynchron-Maschine. Die elektrischen Ströme
induzieren Ströme in der festen Wicklung des Stators, der noch erläutert wird, wobei elektrische: Energie in Form eines Dreiphasenstromes
entsteht.
Anschließend strömt die so entspannte Gas-Flüssigkeits-Misehung
durch eine Krümmung im Bereich B, wo die Gasbläschen durch die Krümmung abgetrennt werden. Die Gasbläschen wandern
dabei zum Gebiet niedrigsten Druckes, d. h. in Richtung zur Krümmungsachse.
Die abgetrennte Flüssigkeit tritt bei 7 aus und wird im Rück- ! ä
flußkanal 6 erneut komprimiert. Diese erneute Kompression :
wird durch einen asynchronen magnetohydrodynamischen Vorgang unter den selben Verhältnissen, wie sie oben beschrieben
wurden, jedah unter Verbrauch von Energie, bewirkt. Dies
setzt voraus daß die asynchrone Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Bereich 6 etwas geringer ist als die Wanderungs- i
geschwindigkeit des mehrpoligen magnetischen Statorfeldes. j Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen.
Damit ein elektrischer Wechselstrom entsteht, wird gemäß der
Erfindung die ganze Schleife oder eine ganze Schleifenanordnung in einem vielpoligen Magnetfeld angeordnet, das längs der
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Schleife oder Schleifen wandert, und es wird dafür gesorgt,
daß die Strömungsgeschwindigkeit der Gas-Flüssigkeits-Mischung
in den Bereichen, in denen äußere Energie erzeugt werden soll, etwas größer ist als die Portpflanzungsgeschwindigkeit
des Feldes, und daß in den Bereichen, in denen äußere Energie verbraucht wird, die Geschwindigkeit der hier
gasfreien Flüssigkeit etwas geringer als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit
des leides ist.
Im Mischbereich A und im Trennbereich muß andererseits die
Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und der Gas-Flüssigkeits-Misehung
gleich der Wanderungsgeschwindigkeit des mehrpoligen Magnetfeldes sein, damit möglichst keine Energie in
der einen oder anderen Richtung Übertragen wird.
Die obenerwähnten Bedingungen können alle selbst dann erfüllt
werden, wenn die lineare Geschwindigkeit des Magnetfeldes
längs der Schleifen nicht in allen Punkten dieser Schleifen gleich ist. Das einfachste dürfte jedoch sein, bei einer
gegebenen Schleife mi; einer im Absolutsystem konstanten
linearen Geschwindigkeit des vielpoligen Magnetfeldes längs der mittleren Strömungslinie zu arbeiten, was zu gleichmäßigen
Pol-und Nutabständen längs des Kreises und der erwähnten
Mittellinie der Schleife führt.
Im allgemeinen entspricht die Konstruktion der Statoren und der Magnetstromkreise sowohl denen von Asynchron-Maschinen
mit ebenem Luftspalt als auch Linearmotoren. Eine Analogie zu Linearmotoren oder linearen Antrieben liegt dort vor, wo
die Kanäle der Schleifen geradlinig verlaufen, soweit solche geradlinigen Stücke überhaupt vorhanden sind. In den gekrümmten
Bereichen entsprioht die Anordnung dagegen mehr der von
Motoren mit ebenem Luftspalt ("Scheibenmotoren")·
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Figur 2 zeigt einen Schnitt längs einer Ebene II-II durch die
in Figur 1 dargestellte Schleife. Der Stator ist hier im Schnitt zu sehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist er
doppelt. Er ist in zwei Hälften aufgeteilt, die auf der einen bzw. anderen Seite der Schleife angeordnet sind. Von der Schleife
selbst sind die Kanäle 2 und 6 im Querschnitt zu sehen.
Figur 2 zeigt auch im Schnitt Flächen 9 und 10, die den Kanal
der Schleife oben bzw. unten begrenzen. Da diese Flächen senkrecht zum Magnetfeld verlaufen, bestehen sie vorzugsweise aus
einem elektrisch isolierenden Material.
Die Magnetkreise enthalten Magnetjoche D.. und D„ in denen sich
das vielpolige wandernde Magnetfeld zwischen den Polen schließt.
Figur 5 zeigt einen Schnitt durch einen Teil der Einrichtung
längs einer Ebene IH-III in Figur 2, Hier sind ebenfalls die Magnetjoche D1 und D2 sowie die den Kanal begrenzenden Flächen
9 und 10 zu sehen.
Bei Figur 3 wurde beispielsweise angenommen, daß sich die vielphasige,
in konventioneller Weise ausgeführte Wicklung in geraden Nuten befindet, die im wesentlichen senkrecht zur
Strömungsrichtung der Flüssigkeit verlaufen. f
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind solche Nuten über den ganzen Umfang der Schleife verteilt. In den gekrümmten Bereichen,
z. B. A und B verlaufen die Nuten im wesentlichen radial
wie bei einer elektrodynamischen Maschine mit ebenem Luftspalt. Es war bereits erwähnt worden, daß die Geschwindigkeit der
Flüssigkeit in diesen Bereichen vorzugsweise gleich der des vielpoligen Feldes sän soll, damit in diesen gekrümmten Bereichen
äußere Energie weder erzeugt noch verbrauht wird. Eine I solche Synchronisierung der Geschwindigkeiten kann durch eine |
entsprechende Bemessung der Durchflußquerschnitte für den ! Arbeitsmittelstrom in diesen Bereichen erreicht werden. {
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist es auch möglich, in
diesen Bereichen keinerlei Wicklung vorzusehen. In diesem
3PaIIe sind jedoch vorzugsweise ein unbewickelter Magnetkreis
für die Weiterleitung und ümlenkungdes magnetischen Flusses
in den gekrümmten Bereichen der Schleife,und Elektroden auf
den Wänden vorhanden. Es treten nämlich dort im Arbeitsmittelstrom elektrische Ströme auf, die den Magnetfluß auf einem
Wert zu halten streben, den er beim Austreten aus dem Bereich
der Statorwicklung hatte. Es ist daher zweckmäßig, einen gut
leitenden Weg für diesen magnetischen Fluß (Magnetjoche) und
auch für die erwähnten Ströme (Elektroden) vorzusehen. Die ; Stromverteilung selbst läuft synchron, da der elektrische Strom
von der Arbeitsmittelströmung mitgenommen wird.
diesen Bereichen keinerlei Wicklung vorzusehen. In diesem
3PaIIe sind jedoch vorzugsweise ein unbewickelter Magnetkreis
für die Weiterleitung und ümlenkungdes magnetischen Flusses
in den gekrümmten Bereichen der Schleife,und Elektroden auf
den Wänden vorhanden. Es treten nämlich dort im Arbeitsmittelstrom elektrische Ströme auf, die den Magnetfluß auf einem
Wert zu halten streben, den er beim Austreten aus dem Bereich
der Statorwicklung hatte. Es ist daher zweckmäßig, einen gut
leitenden Weg für diesen magnetischen Fluß (Magnetjoche) und
auch für die erwähnten Ströme (Elektroden) vorzusehen. Die ; Stromverteilung selbst läuft synchron, da der elektrische Strom
von der Arbeitsmittelströmung mitgenommen wird.
j Bei dieser zweiten Ausführungsform soll sich selbstverständlich j
die auf diese Weise von der Arbeitsmittelströmung mitgenommene
Magnetfeldverteilung beim Eintreten der Arbeitsmittelströmung
in den folgenden Teil der Schleife in Phase befinden. Dieser j folgendeTeil der Schleife enthält wieder eine vielphasige viel- j polige Wicklung im Stator und das durch diese Wicklung erzeugte : gleitende Magnetfeld. Diese Bedingung läßt sich leicht erfüllen j indem die betreffenden Bereiche in geeigneter Form bewickelt i werden. '
Magnetfeldverteilung beim Eintreten der Arbeitsmittelströmung
in den folgenden Teil der Schleife in Phase befinden. Dieser j folgendeTeil der Schleife enthält wieder eine vielphasige viel- j polige Wicklung im Stator und das durch diese Wicklung erzeugte : gleitende Magnetfeld. Diese Bedingung läßt sich leicht erfüllen j indem die betreffenden Bereiche in geeigneter Form bewickelt i werden. '
Der Rotor der Einrichtung besteht, wie bereits erwähnt wurde, \
aus dem sich bewegenden elektrisch leitenden Arbeitsmittel. Er ι könnte sich also wie ein massiver Rotor verhalten, da die induzierten
Ströme sich praktisch in der Masse des Arbeitsmittel- i stromes in seitlicher Richtung schließen können. Dies hat
jedoch den Nachteil, daß im Arbeitmittelstrom Druckgradienten
entstehen, die senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufen und
jedoch den Nachteil, daß im Arbeitmittelstrom Druckgradienten
entstehen, die senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufen und
außerdem vom einen Punkt des Kanals zum anderen mit der Volumen-j
t dichte der dabei tangential fließenden elektrischen Ströme \.
variieren. Um diesen Nachteil zu vermeiden, werden vorzugsweise j leitenden Elektroden 3 und 4 an den Wänden dels Kanals, die !
parallel zum Induktionsvektor verlaufen, angebracht, die den-
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selben Zweck erfüllen wie die Kurzschlußringe eines Käfigläufers.
Die Elektroden 3 und 4 sind also ebenso angeordnet wie die
entsprechenden Elektroden bei den bekannten, mit Gleichstrom
arbeitenden Einrichtungen, nur daß sie nicht mit einem äußeren Stromkreis verbunden, sondern einfach untereinander kurzgeschlossen
sind und damit eine ununterbrochene ieiterstrecke längs den Wänden der Schleife, die parallel zum Vektor der
magnetischen Induktion verlaufen, herstellen und zwar sowohl
in den Energie erzeugenden als aufa. in den Energie verbrauchenden
Bereichen.
Wie erwähnt, sind solche Elektroden möglichst auch in den
gekrümmten Bereichen A und B vorgesehen. Dementsprechend sind die durchbrochene Wand der Mischvorrichtung 1 waä die Außenwand der Trennvorrichtung leitend und dienen als Elektroden.
Bei der oben beschriebenen Einrichtung ist der Luftspalt zwischen den beiden Magnetkreisen im allgemeines, entsprechend
den Bereichen und/oder den Ilußaustrittsflachen pro Pol verschieden.
Der Volumendurchsatz der Arbeitsiaittelströmmig i:a
den Bereichen, die ein G-as-Flüssigkeits-Geaisoh enthalten, ist
praktisch etwa doppelt so groß wie der Volnsaenduroiisatg in der*.
von einem gasfreien Arbeitsmittel durchströmten Bereichen,- sodaß die Strömungsq.uersclmitte des Kanals 2 iniü. des Kanals -6
verschieden sein müssen«; wenn die Strör
wie gewünscht, möglichst gleich, sein soll.*
Für dieses Problem? gibt ss eine Lusimg, die aiisii wesentliche
Vorteile in elektrischer Hinsicht aufweist? in Blefeenriöirfecöig
des Luftspaltes werden sweil Swfclelfeii geiüäß ligias? 1 iietemain~
ander angeordnet, in denen- das Arbeitsmittel ia glelekea Si^r-1
umläuft. Die Schleifen siaä'Jedoch in Besug amfoiäitaÄer in
ihrer Ebene .um 180° gedreht» so daß der öi.-s G-as-iPi-K.ssigköi.t^-
Mischung führende Kanal 2a der einen Schiedi?© sieben des die.
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BAD ORIGINAL
BAD ORIGINAL
reine Flüssigkeit führenden Kanal der anderen Schleife zu liegen kommt. Die Kanäle 2a und 6b sind durch eine vorzugsweise
elektrisch isolierte Wand 12 getrennt. Der das gasfreie
Arbeitsmittel führende Kanal 6a der einen Schleife liegt in
entsprechender Weise neben dem die Gas-fflüssigkeits-Mischung
führenden Kanals 2b der anderen Schleife.
j Figur 4» in der gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen
wie in den vorangehenden Figuren bezeichnet worden sind, stellt eine solche Ausführungsform in änem Figur 2 entsprechenden
Schnitt dar.
Die Anordnung ist nicht in Draufsicht dargestellt. Es dürfte
leicht einzusehen sein , daß sich an jedem äußeren
der Doppelschleife die Trennvorrichtung der einen und die
ehtimg der anderen Schleife übereinander befinden
ä (Blue die Wand 12 verlängernde Wand"getrennt sind ο
1 esss W«aioL 13s öJL© vorzugsweise aus Isoliermaterial bestellt,
S ©ine is wssentließen seSiraubenfössig© Gestalte
sind die Tb©M®s Schleif am, o@OaglS.e
d@s A&triefosgasss parallel g©s©iisyL"&©'G«
ums ©r^eielii irlisär, . daß &zv upJIc; r 11 längs des1 gsaises Dop;
iSßlil'Slf© ©laea ls©£a.s"eas\Xi a'src !i^'jj, eoadeicE?. iiaeSi ds© öle Breii
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BADORtÖINAL
BADORtÖINAL
I1, die in einer Generatorzone entstehen, und die Ströme I«,
die in einer Verbraucherzone entstehen, energetisch invers sind, kann der Strom Ik seine Quelle in I^ auf dem kürzesten
Wege finden. Außerdem kompensieren sich die Stromkomponenten elektrisch teilweise was im Hinblick auf die Abmessungen der
Statoren sehr vorteilhaft ist, da sie dann niir noch den
Differenzstrom I-j-Ip f***12^11 müssen,der lediglich der abgegebenen
Energie entspricht und nicht der Summe dieser Energie und der Energie zum Pumpen der Flüssigkeit.
Bei den oben beschriebenen magnetohydrodynamischen Einrichtungen wird elektrische Energie durdh Entspannung eines unter Druck
! stehenden Gases erzeugt, die Schleifen sind daher im allgemei-ί
nen heiß. Die Erfindung läßt sich jedoch auch auf Schleifen anwenden, die bei niedriger Temperatur, also kalt arbeiten und
bei denen elektrische Energie zur Komprimierung eines Gases verbraucht wird. Diese Einrichtungen enthalten genau die
gleichen Bauelemente wie die oben beschriebenen Einrichtungen und die Bauelemente sind auch in der gleichen Reihenfolge angeordnet.
Lediglich der Verlauf der Strömungsquerschnitte, insbesondere
äsEKLHöhe und damit die Richtung des Energieflusses
sind verschieden.
Die Mischvorrichtung kann unverändert bleiben. Der Kanal in dem die Gas-Flüssigkeit-Mischung strömt wird zum magnetohydrodynamischen
Verdichter und verbraucht elektrische Energie, die Strömungsgeschwindigkeit der Gas-Flüssigkeits-Mischung ist
hier kleiner als die lineare Geschwindigkeit des gleitenden Magnetfeldes. Die Dichte der Gas-Flüssigkeits-Mischung nimmt
in Bewegungsrichtung zu und der Durchsatzquerschnitt ver»ringert sich dementsprechend im allgemeinen so daß die Gasbläschen
zusammengedrückt werden. Die Trennvorrichtung kann ebenfalls unverändert bleiben und im folgenden Kanalabschnitt wird dann
; Energie durch Ausdehnung der leitenden Flüssigkeit erzeugt, die mit einer Geschwindigkeit strömt, die größer ist als die
lineare Geschwindigkeit des wandernden Magnetfeldes.
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Eine solche als Gasverdichter verwendete magnetohydrodynamische
Einrichtung kann beispielsweise zum erneuten Verdichten des in der Trennvorrichtung-'des oben beschriebenen magnetohydrodynamischen
Wechselstromgenerators abgetrennten Gases nach dessen Abkühlung verwendet werden.
Bei den obigen Ausführungen wurden Vergleiche mit konventionellen elektrischen Maschinen mit ebenem Luftspalt angestellt.
Selbstverständig lassen sich die mit Wechselstrom arbeitenden elektrohydrodynamischen Einrichtungen gemäß der Erfindung
auch entsprechend konventionellen elektrischen Maschinen mit zylinderischem Luftspalt ausbilden, wie sie z. B. in der
I1R-PS 1 455 693 beschrieben sind.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich in der verschiedensten Weise abwandeln ohne den Rahmen der Erfindung
zu überschreiten. So kann z. B. der Gaskreislauf mehrere magnetohydrodynamische Schleifen in Reihe enthalten, in denen
das Gas abwechselnd entspannt und verdichtet wird und entsprechein
Elektrische Energie erzeugt oder verbraucht wird.
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Claims (1)
- Patentansprüche1 .j Magnetohydrodynamisches Verfahren zum Umwandeln thermodynamischer Energie eines strömenden Arbeitsmittels in elektrische Wechselstromenergie, bei welchem eine elektrisch leitende Flüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf durch mindestens einen ring- oder schieifenförmigen Kanal strömt, der sich vollständig innerhalb eines Magnetfeldes befindet und einen Generatorbereich, in dem die Flüssigkeit mit einem Gas gemischt ist, sowie einen Verbraueherbereich, in dem der Druck der wieder vom Gas getrennten Flüssigkeit erhöht wird, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Magnetfeld ein vielpoliges wanderndes Feld verwendet wird, dessen Schlüpfung bezüglich des aus der 8-as-Flüssigkeits-Mischung bestehenden strömenden Arbeitsmittels im S-enor&to^- bereich (2), in dem sich die Mischung expandiert*,, wi© fe®i einem Asynchrongenerator positiv und im ¥®rba?ajie]ä©2?fe©:rßieii (:c\9 in dem die Flüssigkeit komprimiert wird, wie bei -siaesa Asynchronmotor negativ ist«2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e zeichnet, daß komprimiertes Gas in einem dem .Ende des Verbraucher ösreieJies ■ (6) und den Anfang des Generatorbereiehes (2) befindlichen Misohbereiels. (A) ia schleif enförmigen Kanal siiigeftüirt wirds daß das t Gas in einem Trennberslea (B) swisclien ö.©se IM© bsrelclies (2) imd äem Anfasig des YerhrBJuLQ!u.eTb®js®i&li@& (6 der Flüssigkeit getrennt wiMr. wan daß «lie StsSMimgsgese ü£i:fiit in Misch- unö. freE3.ö©2?3ie!i gleich der fi©s ea ürehfsides ist* ..ii ηd©s3. Verfahren nacfe An Spannungsenergie in daöurcii g e Se- e η ?9 bi .weleiiss elelstzlseli©χ e ii ηt sΊ&Β äi&009824/U98BAD ORIGINALi?lüssigkeits-Misehung durch Zuführung von elektrischer Energie* in dem von der Mischung durchströmten Bereich (2) komprimiert wisft.4. Einrichtung gur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit mindestens einem ring- oder schleifenförmigen Kanal, in dem eine leitende Flüssigkeit in einem geschlossenem Kreislauf umäuft und der zwei entgegengesetzte, elektrisch isolierende Wände, die senkreht zu einem Magnetfeld verlaufen, sowie zwei entgegengesetzte Wände, die parallel zum Magnetfeld verlaufen,, elektrisch, leiten und Kurzschlußringe für die leitende flüssigkeit bilden9 aufweist und der ferner einen G-enerator- bereioh sowie einen Yertoraueherbereich umfasst, die durch zwei files;© Bereiph© verbindenden Zwischenbereiche getrennt sinds Toa denen &@r is Strömungsrichtimg der !flüssigkeit Tor dem CreseE&torfoerei®!! aageoränete Zwischenbereicli ein© Mlschvorrieht'vi'.iii S13M Mspe2?gis?e:a eines G-aaes in der lliiisslgkelt enthält \w.<&. s©r aadere lwisehenb©r©ieli ©Ine- Treimvorriolituag zum iJfs'fessiaea äss &as©s won dar !flüssigkeit s g @ te a a n =· ■ 3 s i c Ii a © "ί iu ε c Ii ©ΐχΐθ Anordnwig (3) zvm. Erseugea QiMBB gleitsmfea S3ärp©llg©n Maga®t£eldes Mags des gaasen iäclilelfeafSssalgsa. Esäalecs desses. StrönimgsemesselbJiiisib© ao g®".7Sla.lt siaä0 €a@ ti© Tss.gentialg©schwindigk©It. der Strömung Ia SenersitGEibesieioli (2) gsiößer mid im Ts^bmiielierbereieh. (6) Islslaex? al© dl® tJsisiderrasigsgasclamaaigkeit aas Magnetfeldes, istcs e i s Ii ι 9 's j dsS fi©s? Steus^aigsgiiejirigQlsaJ,^*«; in demäliwl-adiglseit des Magnet=fsM©!3 igter, iL.eli (6) dos StsGiseaags
■0 Ö SI 2 4 / :S 4 9 8BAD ORfOfNALNuten angeordnet ist, die im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Arbeitsmittels im Kanal verlaufen und von Magnetjochen gebildet sind, die beidseits des Kanales bei den isolierenden Wänden angeordnet sind.7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetjoche die Form geschlossener Ringe haben, die den Strömungskanal über seine ganze Länge begleiten und einen ebenen Luftspalt bilden, in dem der ringförmige Strömungskanal angeordnet ist. \8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Wände \ der Mischvorrichtung (1) und der Trennvorrichtung (5) zusam- i men mit den leitenden Wänden des schleifenförmigen Kanales ; Kurzschlußringe bilden.9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, \ gekennzeichnet durch eine Magnetjoch- · anordnung, die einen Luftspalt wechselnder Dicke enthält,-in \ dem ein einziger schleifenfÖrmiger Strömungskanal angeordnet j ist, dessen sich in Strömungsrichtung ändernder Querschnitt idie Dicke des Luftspaltes bestimmt.10. Einrichtung rtach einem der Ansprüche 4 bis 8, ! gekennzeichnet durch mindestens zwei ringförmige Strömungskanäle, die· vom Arbeitsmittel im gleichen Sinne durchströmt und parallel mit Gas gespeist werden und so \ angeordnet sind, daß der Generatorbereich (2a) und Verbraucher- j bereich (6a) des einen Kanals an den Verbraucherbereich (6b) bzw. Generatorbereich (2b) des benachbarten Kanales angrenzt. j11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Erzeugen des wandernden Magnetfeldes allen ringförmigen Strömungskanälen gemeinsam ist.00982WU9812. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11,dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der aus den ringförmigen Strömungskanälen gebildeten Anordnung parallel zur Richtung des Magnetfeldes konstant ist.13. Einrichtung nach Anspruii 10,11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Strömungs-r kanäle im Luftspalt zwischen den Poljochen übereinander angeordnet sind und daß die Dicke des Luftspaltes der Dicke der Kanalanordnung entspricht.14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Erzeugen des Magnetfeldes Polstücke enthält, die einen zylinderischen oder konischen luftspalt bilden.15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Anordnung zum Erzeugen des Magnetfeldes Polstücke enthält, die einen wenigstens annähernd ebenen Luftspalt bilden.16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 15, gekennzeichnet durch mindestens zwei Plüssigkeitskreisläufe, die bezüglich der Gasströmung in Reihe geschaltet sind.00982WU98
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