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 Verfahrens

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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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Rene Bidard
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Compagnie Electro Mecanique SA
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K44/00Machines 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
    • H02K44/02Electrodynamic pumps
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K44/08Magnetohydrodynamic [MHD] generators
    • H02K44/085Magnetohydrodynamic [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.
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. '
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
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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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
Isaiäa Si1UoSi ciss Ifciga©'fefii"r iZ2f< ΓΡοΓ1 ?*3 ©iaesi· Hai© stm ©
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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)

  1. Patentansprüche
    1 .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* ..
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    3. Verfahren nacfe An Spannungsenergie in daöurcii g e Se- e η ?
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    i?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, istc
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    BAD ORfOfNAL
    Nuten 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. j
    11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Erzeugen des wandernden Magnetfeldes allen ringförmigen Strömungskanälen gemeinsam ist.
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    12. 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.
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DE19691959458 1968-11-28 1969-11-26 Magnetohydrodynamisches Verfahren zum Umwandeln thermodynamischer Energie in elektrische Wechselstromenergie oder umgekehrt und Einrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens Pending DE1959458A1 (de)

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