DE685559C - Gas- oder Dampfentladungsgefaess zur Erzeugung von elektrischen Spannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gas- oder Dampfentladungsgefäß, bei welchem zwecks Erzeugung elektrischer Spannungen Ladungsträger durch ein Magnetfeld hindurchgetrieben werden. Die Entnahme des Stromes wird bei derartigen bekannten Anordnungen so vorgenommen, daß zu beiden Seiten des Magnetfeldes, durch welches die Ladungsträger getrieben werden, Stromentnahmeelektroden angeordnet werden. Die Ladungsträger werden dabei mit Hilfe eines Gasstromes durch ein den Raum zwischen den Stromentnahmeelektroden durchsetzendes Magnetfeld hindurchgetrieben. Die innere EMK des Generators ergibt sich aus folgender Formel:

E = B-I-V io-^sVolt.

Darin bedeutet E die elektromotorische Kraft, B die Feldstärke des Magnetfeldes, welches den Raum zwischen den Stromabnahmeelektroden durchsetzt, in Gauß,, / dien Abstand der Stromabnahmeelektroden in cm, ν die Geschwindigkeit der Ladungsträger in cm/s.
Bei dieser bekannten Anordnung ist es

zweckmäßig, wenn das Produkt B-v- io~^s größer, vorzugsweise sehr viel größer gewählt

wird als -j + ß. Darin bedeuten α die Summe des Anoden- und Kathodenfalls (in Volt) der zwischen den Stromentnahmeelektroden übergehenden Entladung und β die Längsstärke dieser Entladung in Volt/cm. Die Geschwindigkeit der Ladungsträger v läßt sich durch Einstellung eines genügend hohen, die Ladungsträger durch das Magnetfeld hindurchtreibenden Gases oder Dampfes einstellen. Die Gas- bzw. Dampfgeschwindigkeit kann nach den Gesetzen der Thermodynamik, insbesondere, soweit sie bei dem Turbinenbau Anwendung finden, errechnet werden. Bei dieser Bemessung des Produktes B · ν erreicht man, daß die entstehende elektromotorische Kraft nur zu einem geringen Bruchteil in der zwischen den Stromentnahmeelektroden übergehenden Entladung verbraucht wird, d. h. der Wirkungsgrad einer derartigen Anordnung ist um so größer, je mehr das Produkt B · ν den Wert -j + β übersteigt.

Außerdem wird der Vorteil erzielt, daß in das durch das Magnetfeld strömende Gas keine Ladungsträger eingebracht oder durch besondere Mittel erzeugt werden müssen, weil die induzierte Spannung selbst zur Ionisation genügt.

Die Erfindung betrifft nun eine besonders zweckmäßige Weiterbildung eines derartigen Gas- oder Dampfentladungsgefäßes zur Erzeugung elektrischer Spannungen, bei dem Ladungsträger durch ein Magnetfeld geführt werden und Stromabnahmeelektroden zur Abnahme eines quer zur S trömungs richtung des Gases fließenden Stromes vorgesehen sind. Erfindungsgemäß ist bei gegebenem Gasdruck

" i Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Dr.-Ing. e. h. Reinhold Rüdenberg in Belmont, Mass., V. St. A., und Dr. phil. Max Steenbeck in Berlin-Siemensstadt.

und Gasart im Entladungsgefäß der Quer- Quecksilberdämpfe verwendet werden und schnitt der zwischen den Stromabnahmeelelst.. der Druck in der Größenordnung von ι mm Hg troden übergehenden Entladung durch Benies-^Λ'-liegt, besitzt β den Wert von etwa 2 Volt/cm, sung dieser Stromabnahmeelektroden ^;dffart|i fieser Wert steigt mit steigendem Druck bis

''^ v,auf retwa io bis 20 Volt/cm bei Atmosphären

gewählt,

daß -J-

etwa von gleicher Groß

oder größer als β ist, wobei α den Kathoden-s und Anodenfall an den Stromabnahmeelektroden in Volt, / den Abstand der Strom- abnahmeelektroden in cm und β die Längsfeldstärke der Entladung zwischen den Stromabnahmeelektroden in Volt/cm darstellen. Durch diese Bemessung der Gesamtanordnung erreicht man auch bei einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit des durch das Magnetfeld strömenden Gases einen guten Wirkungsgrad bei der Erzeugung des elektrischen Stromes, da die Werte von α und ß, also der Kathoden- und Anodenfall und die Längsfeldstärke der Entladung in besonders zweckmäßiger Weise aufeinander abgestimmt sind.

Im folgenden sind noch die Mittel angegeben, mit denen man die Werte α und β weitgehend beeinflussen kann, um die Abstimmung von α und β leicht durchführen zu können.

Zur Verminderung des Wertes <x empfiehlt es sich, wenigstens die als Kathode wirkende Stromentnahmeelektrode als Glühkathode auszubilden. Man kann an Stelle einer Glühkathode auch eine als Elektronenquelle dienende Hilfsentladung benutzen. Die Anodenfläche muß zur Kleinhaltung des Anodenfalles in an sich bekannter Weise eine genügend große Oberfläche besitzen oder selbst glühen. Man kann den Wert α auch dadurch niedrig halten, daß man dafür sorgt, daß die Bedingungen für das Bestehen eines Niedervolt-

4.0 bogens erfüllt sind, d.h. daß man in bekannter Weise die Stromdichte und Kathodenemission genügend hoch hält, den Gasdruck auf einige Millimeter Quecksilbersäule einstellt und als Gas reine Edelgase oder Metalldämpfe, insbesondere Quecksilberdämpfe, verwendet.

Der Wert α läßt sich ohne Verwendung von Glühkathoden auf etwa 20 Volt, bei Verwendung einer Glühkathode auf etwa 10 Volt halten und bei Innehaltung der Bedingungen der Niedervoltbogen auf etwa 3 Volt herabsetzen. Der Wert β ist angenähert im umgekehrten Verhältnis proportional der kleinsten Abmessung der zwischen den Stromentnahmeelektroden übergehenden Entladung quer zur Entladungsrichtung. Er hängt ferner ab von dem Gasdruck, der Gasart. Wenn die Abmessung des von Ladungsträgern durchströmten Raumes in Richtung des magnetischen Feldes etwa ι cm beträgt, als Gas, Edelgas oder -ifi druck. Da β bei geringen Drücken wieder an-

■Steigt, empfiehlt es sich, den Druck nicht kleiner als 0,1 mm Hg zu wählen. Zur Kleinhaltung von β empfiehlt es sich also, den Querschnitt der zwischen den zur Stromentnahme dienenden Elektroden übergehenden Entladung in den angegebenen Grenzen klein zu halten.

Wenn man α = 5 Volt setzt, den Abstand zwischen den Stromentnahmeelektroden gleich cm, ß = 0,4 Volt/cm, J3 = 10000 Gauß, so ⁷^ ergibt sich, daß die Geschwindigkeit ν größer als 50 m/s sein soll. Zur Erreichung hoher Wirkungsgrade wird man sie zweckmäßig in der Größenordnung von 500 m/s und darüber wählen.

Es empfiehlt sich, bei Anordnungen der erwähnten Art das das Magnetfeld verlassende Gas in bereits vorgeschlagener Weise im Kreislauf durch das Magnetfeld hindurchzuführen, weil auf diese Weise die Ionenverluste vermieden werden und auch die kinetische Energie des austretenden Gases nutzbar gemacht werden kann.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gas- oder Dampf entladungsgefäß zur Erzeugung von elektrischen Spannungen, bei dem Ladungsträger durch ein Magnetfeld geführt werden und Stromabnahmeelektroden zur Abnahme eines quer zur Strömungsrichtung des Gases fließenden Stromes vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegebenem Gasdruck und Gasart im Entladungsgefäß der Querschnitt der zwischen den Stromabnahmeelektroden übergehenden Entladung durch Bemessung dieser Stromabnahmeelektroden derart gewählt ist,

daß γ etwa von gleicher Größe oder größer als β ist, wobei α den Kathoden- und Anodenfall an den Stromabnahmeelektroden in Volt, / den Abstand der Stromabnahmeelektroden in cm und β die Längsfeldstärke der Entladung zwischen den Stromabnahmeelektroden in Volt/cm darstellen. ■ .

2. Gas- oder Dampf entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung vorzugsweise selbsttätig so eingestellt wird, daß die Entladung zwischen den Stromabnahmeelektroden als Niedervoltbogen brennt.