SE536557C2

SE536557C2 - Electrohydrodynamic generator

Info

Publication number: SE536557C2
Application number: SE1200377A
Authority: SE
Inventors: Mose Akyuz
Original assignee: Totalfoersvarets Forskningsins
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2014-02-18
Also published as: WO2014003625A1; EP2865088A1; SE1200377A1; EP2865088A4

Abstract

ABSTRACT Föreliggande uppfinning avser en elektrohydrodynamisk generatorenhet med enkammare. Kammaren är försedd med åtminstone en hàlelektrod med åtminstone etthål. Hàlelektroden är ansluten till en spänningskälla och är avsedd att generera ettlikspänningsfält i kammaren. Kammaren är vidare förbunden med åtminstone enreservoar som innehåller en fluid såsom vatten. Kammaren inbegriper vidareåtminstone en insamlarelektrod kopplad till en elektrisk last. Denelektrohydrodynamiska generatorenheten fungerat genom att nämnda reservoar ärkopplad till ett i kammaren anordnat elektriskt jordat fluidmatningsorgan avsett att viaåtminstone en mynning inpassad med motsvarande hål i hålelektroden, skjutadroppar av fluid från reservoaren mot hålelektroden nämnda fluiddroppar laddas uppav ett elektriskt likspänningsfält genererat av den spänningssatta hålelektroden ochaccelereras sedan igenom kammaren förbi hålen i hålelektroden och faller in påinsamlarelektroden där dropparna deponerar sin laddning. lnsamlarelektrod är i sintur avsedd att kopplas till en elektrisk last via det jordade fluidmatningsorganet varviden sluten krets bildas som är förmögen att driva lasten med de laddningar som deponerats på insamlarelektroden.

Description

25 30 35 536 557 ned i de olika bägarna. Även ringarna är elektriskt isolerade från omgivningen och varandra. Som framgår av figuren är den vänstra ringen elektriskt kopplad till den högra bägaren och den högra ringen till den vänstra bägaren. Initialt är hela systemet elektriskt neutralt. När systemet nu aktiveras, det vill säga, när vattnet börjar sippra ned genom hålen och ringarna till bägarna kommer det att ske ett fenomen kopplat till elektrostatisk induktion. Det är nämligen så att det vatten som sipprar ned i bägarna kommer att medföra att laddningar av motsatt polaritet byggs upp i de bägge bägarna. Anledningen till att det initialt skapas en nettopolarisering mellan bägarna är i dagsläget inte helt klarlagt, det skulle kunna bero på att vattendropparna plockar upp lite laddning genom den så kallade triboeffekten då de kommer i kontakt med mynningen på vätskebehållaren eller med luften under fallet mot bägarna. I vilket fall som helst kommer det att uppstå en momentan obalans i laddningsfördelningen mellan bägarna. Det finurliga i anordningen är nu att om den högra ringen (exempelvis) får ett överskott av positiva laddningar kommer dessa att fördelas på ringen så att mynningen närmast denna ring erhåller negativt laddade vätskedroppar. Dessa negativt laddade droppar kommer sedan att passera genom den positivt laddade ringen och landa i den högra bägaren. Detta medför att den högra bägaren blir negativt laddad. Den negativt laddade bägaren kommer i sin tur att förstärka effekten i den positivt laddade bägaren och denna process fortskrider så länge droppandet pågår. I och med att spänningsskillnaden mellan bägarna blir större och större kommer detta slutligen att medföra att vattendropparna antingen böjs av, vilket medför att uppladdningseffekten stagnerar, eller att det sker ett elektriskt överslag vilket tömmer bägarna på dess nettoladdningar. 25 30 35 536 557 down into the various cups. The rings are also electrically isolated from the environment and each other. As can be seen from the figure, the left ring is electrically connected to the right cup and the right ring to the left cup. Initially, the entire system is electrically neutral. When the system is now activated, that is, when the water begins to seep down through the holes and the rings to the beakers, there will be a phenomenon connected to electrostatic induction. This is because the water that seeps into the beakers will cause charges of opposite polarity to build up in the two beakers. The reason for initially creating a net polarization between the beakers is currently not completely clear, it could be because the water droplets pick up some charge through the so-called tribo effect when they come in contact with the mouth of the liquid container or with the air during the fall against the beakers. In any case, there will be an instantaneous imbalance in the charge distribution between the beakers. The ingenious thing about the device is now that if the right ring (for example) receives an excess of positive charges, these will be distributed on the ring so that the mouth closest to this ring receives negatively charged liquid droplets. These negatively charged droplets will then pass through the positively charged ring and land in the right beaker. This causes the right cup to be negatively charged. The negatively charged beaker will in turn amplify the effect in the positively charged beaker and this process proceeds as long as the dripping continues. As the voltage difference between the beakers becomes larger and larger, this will ultimately cause the water droplets to either bend off, which causes the charging effect to stagnate, or there is an electrical surge which empties the beakers of its net charges.

Ytterligare känd teknik kommer att beskrivas då det givits en närmare beskrivning av uppfinningen och fysiken bakom densamma.Further prior art will be described when a more detailed description of the invention and the physics behind it has been given.

Figurer Utföringsformer kommer att beskrivas med hjälp av figurerna, där: Figur 1 schematiskt återger en möjlig variant av Lord Kelvins anordning.Figures Embodiments will be described with the aid of the figures, where: Figure 1 schematically shows a possible variant of Lord Kelvin's device.

Figur 2 återger en EHD enligt känd teknik.Figure 2 shows an EHD according to known technology.

Figur 3 schematiskt återger en utföringsform av EHD enligt uppfinningen, här återges en kammare med en enda elektroduppsättning, med en anod, benämnd 10 15 20 25 30 35 536 557 hålelektrod, en flytande katod, benämnd insamlarelektrod, och en fluidmatande struktur. Beteckningen z i figuren återger impedansen i lasten.Figure 3 schematically shows an embodiment of EHD according to the invention, here a chamber with a single electrode set, with an anode, called a hollow electrode, a liquid cathode, called a collector electrode, and a fluid supply structure is shown. The designation z in the figure represents the impedance in the load.

Figur 4 återger ytterligare en utföringsform av en EHD enligt uppfinningen, här återges samma hålelektrod - insamlarelektroduppsättning som i figur 3, dock är hålelektroden här försedd med ett flertal hål inpassade med ett flertal munstycken anordnade på fluidmatningsorganet.Figure 4 shows a further embodiment of an EHD according to the invention, here the same hole electrode - collector electrode set is shown as in figure 3, however, the hole electrode here is provided with a plurality of holes fitted with a plurality of nozzles arranged on the fluid supply means.

Figur 5 återger ytterligare en utföringsform av en anordning enligt uppfinningen, där istället två hålelektroder med motsvarande katoder är symmetriskt anordnade runt fluidmatningsorganet. Fluidmatningsorganet är försett med ett flertal munstycken anordnade på de sidor som är motstående hålelektroderna. Munstyckena är inpassade med motsvarande hål på var och en av hålelektroderna.Figure 5 shows a further embodiment of a device according to the invention, where instead two hole electrodes with corresponding cathodes are symmetrically arranged around the fluid supply means. The fluid supply means is provided with a plurality of nozzles arranged on the sides opposite the hole electrodes. The nozzles are fitted with corresponding holes on each of the hole electrodes.

Figur 6 återger i tvärsnitt en utföringsform av uppfinningen där ett slutet fluidsystem används i den elektrohydrodynamiska enheten. Enbart fluidsystemet är återgivet i figuren.Figure 6 shows in cross section an embodiment of the invention where a closed fluid system is used in the electrohydrodynamic unit. Only the fluid system is shown in the figure.

Figur 7 återger i tvärsnitt hur vatten leds in i fluidmatningsorganet från en reservoar.Figure 7 shows in cross section how water is led into the fluid supply means from a reservoir.

Då kanalen in mot munstyckena enbart har en öppning kommer tryckskillnaderna att tvinga ut vätskan genom munstyckena anordnade på fluidmatningsorganet.When the channel towards the nozzles has only one opening, the pressure differences will force the liquid out through the nozzles arranged on the fluid supply means.

Figur 8 återger i tvärsnitt hur ett flertal fluidmatningsorgan kan matas med vätska från samma reservoar. Vidare återges hur fluiden som rinner av insamlarelektroden samlas upp och återleds för återanvändning.Figure 8 shows in cross section how a plurality of fluid supply means can be fed with liquid from the same reservoir. It also shows how the fluid flowing from the collector electrode is collected and returned for reuse.

Figur 9 återger samma princip som i figur 8. Dock skjuts vattnet i denna figur ut åt olika håll med hjälp av munstycken anordnade på vardera sida av fluidmatningsorganet.Figure 9 shows the same principle as in Figure 8. However, the water in this figure is pushed out in different directions by means of nozzles arranged on each side of the fluid supply means.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen och föredragna utföringsformer I det som följer kommer uppfinningen att beskrivas både funktionellt och komponentvis med stöd av figurerna. Ett antal olika benämningar på komponenter kommer att användas varför vi tillhandahåller en kortare ordlista med funktionella beskrivningar. 10 15 20 25 30 35 536 557 Kammare (1) avser hela inneslutningen för anordningen. Kammaren är försedd med, eller är ansluten till, en reservoar (6) med en fluid. Syftet är att fluiden skall tas från denna reservoar och ledas in i kammaren via ett munstycke. Det är viktigt att fluiden delas upp i partiklar, eller små vätskedroppar, när den lämnar munstycket. För att uppnå denna partikeluppdelning kan man använda mekanisk eller elektrohydrodynamisk atomisering av fluiden. I det sistnämnda eftersökes den så kallade Taylorvinkeln (vilken kan hittas genom att variera högspänningsfältet i kammaren). Dessa tekniker är välkända inom teknikområdet och kommer inte att beskrivas närmare här.Detailed Description of the Invention and Preferred Embodiments In the following, the invention will be described both functionally and component-wise with the support of the figures. A number of different names of components will be used, which is why we provide a shorter glossary with functional descriptions. 10 15 20 25 30 35 536 557 Chamber (1) refers to the entire enclosure of the device. The chamber is provided with, or is connected to, a reservoir (6) with a fluid. The purpose is for the fluid to be taken from this reservoir and led into the chamber via a nozzle. It is important that the fluid is divided into particles, or small drops of liquid, as it leaves the nozzle. To achieve this particle separation, mechanical or electrohydrodynamic atomization of the fluid can be used. In the latter, the so-called Taylor angle is sought (which can be found by varying the high voltage field in the chamber). These techniques are well known in the art and will not be described further here.

Med fluidmatningsorgan (4) avses en anordning som kan jordas och som tillser att fluiden/vätskan, vanligen vatten, tas från ovan nämnda reservoar och skjuts ut från reservoaren in i kammaren via ett munstycke (9). I en utföringsform åstadkommes detta genom att ett övertryck föreligger i reservoaren, det vill säga trycket i reservoaren är avsevärt högre än det tryck som föreligger i kammaren. Kammarens tryck ligger vanligtvis vid normalt atmosfärstryck. Då munstycket skaparen öppning mot kammaren kommer vattnet, på grund av tryckutjämningen att skjutas in i kammaren. En annan möjlighet är att vattnet centrifugeras och när en tillräckligt hög rotationshastighet erhållits öppnas håligheter i centrifugen. På detta sätt kan man skjuta in vatten i kammaren. Givet här är att öppningarna i centrifugen är riktade mot kammaren. Om man använder en centrifug eller liknande anordningar för att få upp hastigheten hos vätskan krävs det att en motor driver centrifugen. I en utföringsform kan anordningen för fluidmatning utgöras av en dysa.By fluid supply means (4) is meant a device which can be grounded and which ensures that the fluid / liquid, usually water, is taken from the above-mentioned reservoir and pushed out of the reservoir into the chamber via a nozzle (9). In one embodiment this is achieved by an overpressure present in the reservoir, i.e. the pressure in the reservoir is considerably higher than the pressure present in the chamber. The chamber pressure is usually at normal atmospheric pressure. When the nozzle creator opens towards the chamber, the water will, due to the pressure equalization, be pushed into the chamber. Another possibility is that the water is centrifuged and when a sufficiently high rotational speed has been obtained, cavities in the centrifuge are opened. In this way you can push water into the chamber. Given here is that the openings in the centrifuge are directed towards the chamber. If a centrifuge or similar devices are used to increase the speed of the liquid, it is required that a motor drive the centrifuge. In one embodiment, the fluid supply device may be a nozzle.

Nålelektrod avser en elektrod som används för att generera en koronaurladdning.Needle electrode refers to an electrode used to generate a corona discharge.

Denna typ av elektrod används inte i föreliggande uppfinning men utgör en väsentlig del av känd teknik.This type of electrode is not used in the present invention but is an essential part of the prior art.

Hålelektrod (2) avser ett elektrodsystem genom vilka vätskedropparna skall skjutas.Hole electrode (2) refers to an electrode system through which the liquid droplets are to be fired.

Hålektroden skall spänningsättas till en avsevärd spänning med hjälp av en DC- spänningskälla som är ansluten till hàlelektroden. Syftet med arrangemanget är att ladda upp vätskedropparna som skjuts ut ur dysan via induktionseffekten.The hollow electrode must be energized to a considerable voltage by means of a DC voltage source connected to the hollow electrode. The purpose of the arrangement is to charge the liquid droplets that are pushed out of the nozzle via the induction effect.

Hålelektroden utgörs i princip av en struktur tillverkad av ett elektrisk ledande material som är försett med ett eller flera hål av tillräcklig diameter för att släppa igenom en uppladdad vattendroppe. 10 15 20 25 30 35 536 557 lnsamlarelektrod (3) är ett elektrodsystem som i en utföringsform är anordnat vid ytterkanten av kammaren, bortanför hålelektroden sett från fluidmatningsorganet. Ett annat katodarrangemang återges i en utföringsform som schematiskt visas i figur 5.The hole electrode basically consists of a structure made of an electrically conductive material which is provided with one or more holes of sufficient diameter to allow a charged drop of water to pass through. 536 557 The collector electrode (3) is an electrode system which in one embodiment is arranged at the outer edge of the chamber, beyond the hollow electrode seen from the fluid supply means. Another cathode arrangement is shown in an embodiment schematically shown in Figure 5.

En lnsamlarelektrod är en katodplatta avsedd att ta emot uppladdade vätskedroppar.A collector electrode is a cathode plate intended to receive charged liquid droplets.

Katodplattan eller insamlarelektroden är vidare avsedd att kopplas till en elektrisk last med en impedans z. Benämningen lnsamlarelektrod används för att belysa att dess funktion är att fånga upp laddade fluiddroppar som först skjutits ut från fluidmatningsorganet för att sedan laddas upp och accelereras mot insamlarelektroden där de samlas in. I en föredragen utföringsform utgörs insamlarelektroden av en flytande katodplatta, det vill säga, en katodplatta med en potential som beror både av den insamlade laddningen på plattan och också på bakgrundsfältet, det vill säga spänningen på hålelektroden. I utföringsformer av denna uppfinning som beskrivs i det som följer har insamlarelektroden motsatt polaritet jämfört med hålelektroden.The cathode plate or collector electrode is further intended to be connected to an electrical load with an impedance z. in. In a preferred embodiment, the collector electrode consists of a liquid cathode plate, that is, a cathode plate with a potential which depends both on the collected charge on the plate and also on the background field, i.e. the voltage on the hole electrode. In embodiments of this invention described in the following, the collector electrode has the opposite polarity compared to the hollow electrode.

Med hänvisning till figur (3) beskrivs nu en möjlig elektrodkonfiguration enligt uppfinningen. I kammaren (1) är vid ena änden en nålformad dysa (4) anordnad.With reference to figure (3), a possible electrode configuration according to the invention is now described. In the chamber (1) a needle-shaped nozzle (4) is arranged at one end.

Dysan har en längd, en radie och är vidare jordad. Dysan är ansluten till en vätskebehållare, ej visad i figuren, och är anordnad för att ta vatten från vätskebehållaren och skjuta ut vattendroppar i kammaren med hög hastighet. På ett visst avstånd från dysan är en hålelektrod (2) anordnad. Hålelektroden är försedd med ett hål anordnat direkt i linje med munstycket i dysan. Syftet med hålet är att det skall släppa igenom vattendropparna utskjutna från dysan. Hålelektroden är spänningssatt till en hög spänning med hjälp av en DC-spänningskälla. Bredvid hålelektroden, mot änden av kammaren, är en lnsamlarelektrod (3) anordnad. Denna lnsamlarelektrod är en så kallad elektriskt flytande elektrod. Med detta avses att insamlarelektroden antar en potential som beror av den laddning som finns på elektroden men även av omgivande fältfördelning. lnsamlarelektroden uppvisar till skillnad från hålelektroden inget hål. Insamlarelektroden är vidare ansluten till en elektrisk last och till den jordade dysan. På detta sätt skapas en sluten elektrisk krets mellan dysa, lnsamlarelektrod och last.The nozzle has a length, a radius and is further grounded. The nozzle is connected to a liquid container, not shown in the figure, and is arranged to take water from the liquid container and expel water droplets into the chamber at high speed. At a certain distance from the nozzle a hole electrode (2) is arranged. The hole electrode is provided with a hole arranged directly in line with the nozzle in the nozzle. The purpose of the hole is to let it through the water droplets projecting from the nozzle. The hole electrode is energized to a high voltage using a DC voltage source. Next to the hole electrode, towards the end of the chamber, a collector electrode (3) is arranged. This collector electrode is a so-called electrically liquid electrode. By this is meant that the collector electrode assumes a potential which depends on the charge present on the electrode but also on the surrounding field distribution. Unlike the hole electrode, the collector electrode has no hole. The collector electrode is further connected to an electrical load and to the grounded nozzle. In this way, a closed electrical circuit is created between the nozzle, collector electrode and load.

Vid användning av en anordning enligt figur 3 kommer följande att ske: 10 15 20 25 30 35 536 557 En vätskemängd, vätskan kan lämpligen vara vatten, tas från behållaren och leds via dysan in i kammaren. Vattenmängden kommer att delas upp i vattendroppar vilka med hög hastighet skjuts in i kammaren. Om hålelektroden nu givits en positiv spänning kommer vattendropparna, genom elektrostatisk induktion, att erhålla en negativ laddning då de lämnar dysan. Den resulterande kraften på dropparna när de skjuts ut ur dysan kommer därför att vara väldigt stor i riktning mot hålelektroden.When using a device according to Figure 3, the following will take place: A quantity of liquid, the liquid may suitably be water, is taken from the container and led via the nozzle into the chamber. The amount of water will be divided into water droplets which are pushed into the chamber at high speed. If the hole electrode is now given a positive voltage, the water droplets, by electrostatic induction, will receive a negative charge when they leave the nozzle. The resulting force on the droplets when they are pushed out of the nozzle will therefore be very large in the direction of the hole electrode.

Detta då krafterna som skjuter ut dropparna och den elektriska kraften på dropparna från hålelektroden ligger i samma riktning. I figuren har detta symboliserats med en pil. I och med detta ges vattendropparna en ännu högre hastighet då de lämnar dysan en vore fallet om det ej förelåg något elektriskt fall.This is because the forces that push out the droplets and the electric force on the droplets from the hole electrode are in the same direction. In the figure, this has been symbolized by an arrow. As a result, the water droplets are given an even higher speed when they leave the nozzle than would be the case if there was no electrical drop.

Då dropparna färdats i området mellan dysa och hálelektrod kommer de, då de närmar sig hålet i hålelektroden, att böjas av mot kanten på hålet. I och med att de ges en avsevärd hastighet då de skjuts ut ur munstycket kommer de dock inte att hinna böja av allt för mycket utan kommer att passera hålet. Avståndet mellan munstyckets mynning och hålet i hålelektroden får följaktligen inte heller vara för stort för att undvika att dropparna fångas upp av hålelektroden och istället tillåts passera genom hålet.As the droplets travel in the area between the nozzle and the hole electrode, as they approach the hole in the hole electrode, they will bend towards the edge of the hole. However, as they are given a considerable speed when they are pushed out of the nozzle, they will not have time to bend too much but will pass the hole. Consequently, the distance between the mouth of the nozzle and the hole in the hole electrode must not be too large to avoid the droplets being caught by the hole electrode and instead allowed to pass through the hole.

En annan fördel med att ha ett kort avstånd är att spänningen på hålelektroden inte behöver vara så hög för att erhålla en atomisering och uppladdning av fluiden.Another advantage of having a short distance is that the voltage on the hole electrode does not have to be so high to obtain an atomization and charging of the fluid.

Då väl dropparna passerat hålet i hålelektroden kommer de att uppleva ett elektriskt fält som är motriktat fältet på motsatt sida av hålelektroden. Detta medför att vattendropparna bromsas upp. I figuren har detta symboliserats med två olika pilar.Once the droplets have passed the hole in the hole electrode, they will experience an electric field which is opposite to the field on the opposite side of the hole electrode. This causes the water droplets to slow down. In the figure, this has been symbolized by two different arrows.

Genom att kalibrera utskjutningshastigheten hos vattendropparna och spänningen över hålelektroden är det möjligt att tillse att alla vattendroppar som skjuts ut ur dysan färdas hela vägen mellan hålelektroden och insamlarelektroden för att falla in på den senare.By calibrating the ejection speed of the water droplets and the voltage across the hole electrode, it is possible to ensure that all water droplets ejected from the nozzle travel all the way between the hole electrode and the collector electrode to fall into the latter.

När dropparna slår in på insamlarelektroden kommer de automatiskt att deponera sin laddning på insamlarelektroden och sedan rinna av densamma. Detta leder till att insamlarelektrodens laddning byggs upp ju fler droppar som faller in på den. Den laddning som byggs upp på insamlarelektroden kan sedan utvinnas genom att koppla insamlarelektroden till en last via en koppling till den jordade dysan. Detta skapar en sluten krets där elektrisk energi kan utvinnas ur den mekaniska energin från vattendropparnas rörelse. 10 15 20 25 30 35 536 557 Det huvudsakliga faktum som måste beaktas då man avser att omvandla en vätskas rörelseenergi till elektrisk energi enligt föreliggande uppfinning är att vätskan måste vara uppladdad och atomiserad. Uppfinningen fungerar inte med en kontinuerlig och neutral vätska. Så den huvudsakliga problemställningen är att erhålla en uppladdning av en vätska i rörelse. Vi skall i det som följer ge nägra exempel på hur man rent fysikaliskt kan ladda upp en vätska i rörelse.When the droplets strike the collector electrode, they will automatically deposit their charge on the collector electrode and then drain off it. This causes the collector electrode charge to build up the more drops that fall on it. The charge that builds up on the collector electrode can then be recovered by connecting the collector electrode to a load via a connection to the grounded nozzle. This creates a closed circuit where electrical energy can be extracted from the mechanical energy from the movement of the water droplets. The main fact that must be considered when it comes to converting the kinetic energy of a liquid into electrical energy according to the present invention is that the liquid must be charged and atomized. The invention does not work with a continuous and neutral liquid. So the main problem is to get a charge of a moving liquid. In what follows, we will give some examples of how you can physically charge a fluid in motion.

Ett möjligt sätt är att låta vätskan strömma genom en perforerad och spänningssatt hålelektrod som givits ett tillräckligt högt elektriskt fält i varje hålighet för att därmed skapa en så kallad koronaurladdning. Koronaurladdningen kommer att deponera en del av den emitterade laddningen på den genom hålen i elektroden strömmande vätskan. Detta är ett alternativt sätt att ladda upp en vätska. För att erhålla en effektiv uppladdning av vätskan krävs det en effektiv koronaurladdning. Enligt Lord Kelvins anordning sker uppladdningen av vätskan istället genom polarisation av vätskedroppar genom induktionseffekten. Om man skulle använda en fritt strömmande vätska skulle denna anordning inte fungera då induktionseffekten inte kommer att ladda upp vätskan. Lord Kelvins anordning bygger följaktligen helt och hållet på induktionseffekten.One possible way is to allow the liquid to flow through a perforated and live hole hole electrode which is given a sufficiently high electric field in each cavity to thereby create a so-called corona discharge. The corona discharge will deposit a portion of the emitted charge on the liquid flowing through the holes in the electrode. This is an alternative way of recharging a liquid. In order to obtain an efficient recharging of the liquid, an efficient corona discharge is required. According to Lord Kelvin's device, the liquid is charged instead by polarizing liquid droplets through the induction effect. If a free-flowing liquid were to be used, this device would not work as the induction effect will not charge the liquid. Lord Kelvin's device is therefore based entirely on the induction effect.

Det finns även möjligheter att utvinna energi ur en kontinuerligt strömmande vätska i ett elektriskt bakgrundsfält. Det krävs dock en extremt hög strömningshastighet hos vätskan så att konvektionsströmmen hos vätskan är större än ledningsströmmen. I annat fall erhålls en nettoström genom vätskan som laddar ur elektrodsystemet.There are also opportunities to extract energy from a continuously flowing liquid in an electric background field. However, an extremely high flow rate of the liquid is required so that the convection current of the liquid is greater than the conduction current. Otherwise, a net current is obtained through the liquid discharging from the electrode system.

I och med att anordningen enligt uppfinningen nyttjar droppar av vatten (eller av någon annan lämplig fluid) övervinns problemen med de höga hastigheterna som krävs för en vätskeström. I jämförelse med Lord Kelvins anordning ger en anordning enligt uppfinningen även en möjlighet att välja grad av polarisation hos vattendropparna och därmed mängden laddning. Detta sker genom att det externa fältet som läggs över hålelektroden kan varieras. Ju högre spänning som uppvisas över hålelektroden desto högre blir graden uppladdning av dropparna. Därmed kan man plocka ut högre effekt i slutändan.As the device according to the invention uses drops of water (or of any other suitable fluid), the problems of the high velocities required for a liquid flow are overcome. In comparison with Lord Kelvin's device, a device according to the invention also provides an opportunity to select the degree of polarization of the water droplets and thus the amount of charge. This is done by varying the external field that is laid over the hole electrode. The higher the voltage applied across the hole electrode, the higher the degree of charge of the droplets. Thus, one can pick out higher power in the end.

Innan fler utföringsformer ges kommer här kortfattat att beskrivas en EHD-generator enligt känd teknik. Vi hänvisar till figur 2 som visar en skiss för en principiell EHD- uppställning. Uppställningen består av en nålformad elektrod, en jordad attraherande 10 15 20 25 30 35 536 557 ringelektrod vid dysans smalaste område , och en insamlarelektrod. Alla dessa delar är placerade längs med ett isolerande rörsystem (här en delavaldysa). Högspänning läggs på mellan den nålformade elektroden och den attraherande ringelektroden för att därmed skapa en koronaurladdning från nålelektroden vilket frigör fria elektroner.Before giving more embodiments, an EHD generator according to the prior art will be briefly described here. We refer to figure 2 which shows a sketch for a principled EHD set-up. The array consists of a needle-shaped electrode, a grounded attractive ring electrode 536 557 ring electrode at the narrowest region of the nozzle, and a collector electrode. All these parts are placed along an insulating pipe system (here a partial selection nozzle). High voltage is applied between the needle-shaped electrode and the attractive ring electrode to thereby create a corona discharge from the needle electrode which releases free electrons.

Dessa elektroner antas binda till den flödande gasen och driva i riktning mot insamlarelektroden. Formen hos rörsystemet är anordnat för att ge en kylning till den flödande gasen då den passerar det trånga hålet i dysan och kondenseras därmed till vätskepartiklar (aerosoler). Dessa vätskepartiklar kommer sedan att laddas upp genom att de kolliderar med de laddade gaspartiklarna och därefter kommer de att driva med i bakgrundsflödet av gas. När gasen och de laddade vätskepartiklarna passerat det trånga hålet låter man de laddade partiklarna röra sig mot ett bromsande elektriskt fält tills det att de når fram till insamlarelektroden där de deponerar laddningen. Verkningsgraden hos en EHD enligt ovan har uppskattats till maximalt 10,8%. I verkligheten når man dock aldrig upp till detta mått utan vanligtvis är verkningsgraden i storleksordning 2% (för en effekt på 400 W och ett övertryck på 30 bar). De huvudsakliga orsakerna till förluster är den elektriska hållfastheten hos elektrodsystemet och att laddningsöverföringen mellan koronaelektroden och vätskepartiklarna är långt från optimal. Det sistnämnda på grund av att de fria elektroner som skapas vid koronaurladdningen inte täcker så stor volym utan snarare är lokaliserade runt koronaelektroden. En annan begränsande faktor är att det krävs energi för att omvandla den drivande gasen (specifikt, vattenånga) till vätskepartiklar. Denna energiförlust medför en minskning av systemets tillgängliga kinetiska energi. Ytterligare en reducering av den kinetiska energin i systemet följer av att det är gaspartiklarnas kollisioner med aerosolerna som skapar drivkraften hos desamma. Denna kraftöverföring minskar systemets tillgängliga rörelseenergi.These electrons are assumed to bind to the liquefied gas and drift in the direction of the collector electrode. The shape of the pipe system is arranged to provide a cooling to the flowing gas as it passes the narrow hole in the nozzle and is thus condensed into liquid particles (aerosols). These liquid particles will then be charged by colliding with the charged gas particles and then they will drift in the background flow of gas. When the gas and the charged liquid particles have passed the narrow hole, the charged particles are allowed to move towards a braking electric field until they reach the collecting electrode where they deposit the charge. The efficiency of an EHD as above has been estimated at a maximum of 10.8%. In reality, however, this measure is never reached, but the efficiency is usually in the order of 2% (for a power of 400 W and an overpressure of 30 bar). The main causes of losses are the electrical strength of the electrode system and that the charge transfer between the corona electrode and the liquid particles is far from optimal. The latter is due to the fact that the free electrons created during the corona discharge do not cover such a large volume but are rather located around the corona electrode. Another limiting factor is that energy is required to convert the propellant gas (specifically, water vapor) into liquid particles. This energy loss results in a reduction in the system's available kinetic energy. A further reduction of the kinetic energy in the system follows from the fact that it is the collisions of the gas particles with the aerosols that create the driving force of the same. This power transmission reduces the available kinetic energy of the system.

Enligt föreliggande uppfinning övervinns flera av de problem som är relaterade till konventionell EHD-teknik. Enligt uppfinningen skjuts vätskedroppar ut från en dysa via en externt anordnad tryckkraft. I och med att vätska skjuts iväg och att gas ej används kommer man automatiskt att erhålla en högre densitet hos det flödande mediet. Detta leder till en högre energidensitet och att de energiförluster som uppkommer på grund av fasomvandlingar försvinner. Då flödet av vätskepartiklar i kammaren enligt föreliggande uppfinning också styrs av det externa trycket kommer systemet inte heller att ge några större energiförluster på grund av kollisioner mellan den drivande gasen och aerosolerna. 10 15 20 25 30 35 536 557 Enligt uppfinningen laddas vätskedropparna upp via elektrisk induktion. Detta leder till att varje vattendroppe laddas upp och kan färdas genom systemet för att deponera sin laddning på insamlarelektroden. Detta skiljer sig från konventionell EHD-teknik med koronaurladdning där den huvudsakliga uppladdningen sker hos de aeorosoler som befinner sig i direkt närhet av koronaurladdningen. Vidare kan man enligt föreliggande uppfinningen även styra graden av uppladdning genom att variera den spänning som påläggs mellan munstycket eller dysan och hålelektroden.According to the present invention, several of the problems associated with conventional EHD technology are overcome. According to the invention, liquid droplets are pushed out of a nozzle via an externally arranged compressive force. As liquid is pushed away and gas is not used, a higher density of the flowing medium will automatically be obtained. This leads to a higher energy density and that the energy losses that arise due to phase transformations disappear. Since the flow of liquid particles in the chamber according to the present invention is also controlled by the external pressure, the system will also not give any major energy losses due to collisions between the propellant gas and the aerosols. According to the invention, the liquid droplets are charged via electrical induction. This causes each water drop to be charged and can travel through the system to deposit its charge on the collector electrode. This differs from conventional EHD technology with corona discharge where the main charging takes place in the aerosols that are in the immediate vicinity of the corona discharge. Furthermore, according to the present invention, the degree of charging can also be controlled by varying the voltage applied between the nozzle or nozzle and the hole electrode.

Laddningsöverföringen enligt uppfinningen är inte heller tidsberoende vilket är fallet med koronaurladdningsberoende anordningar. Detta leder till en i stort sett momentan laddningsöverföring som ger en kontinuerlig laddningsdeponering hos insamlarelektroden.The charge transfer according to the invention is also not time-dependent, which is the case with corona discharge-dependent devices. This results in a substantially instantaneous charge transfer which provides a continuous charge deposition of the collector electrode.

Enligt både den konventionella EHD-tekniken och tekniken enligt föreliggande uppfinning sker det en acceleration av de uppladdade dropparna i mellanrummet mellan hål och platta. Vidare ligger det på andra sidan av hålet även där en plattelektrod som skapar ett fält där dropparna kan bromsas upp. För att inte insamlarelektroden skall ges alltför hög laddning och därmed skapa ett så stort fält att dropparna böjs av måste hastighetsfördelningen hos de inkommande vattenpartiklarna ligga inom ett snävt intervall. Föreliggande uppfinning tillhandahåller en anordning med just dessa möjligheter. EHD enligt känd teknik ger i stället ganska fluktuerande hastigheter som beror av att området för fasomvandlingar är ganska långsträckt i en delavaldysa. Därmed blir det svårt för en anordning enligt känd teknik att välja en potential som inte böjer av partiklarna innan dessa träffar insamlarelektroden.According to both the conventional EHD technique and the technique of the present invention, there is an acceleration of the charged droplets in the gap between hole and plate. Furthermore, on the other side of the hole there is also a plate electrode that creates a field where the drops can be slowed down. In order not to give the collector electrode too high a charge and thereby create such a large field that the droplets are bent off, the velocity distribution of the incoming water particles must be within a narrow range. The present invention provides a device with precisely these possibilities. EHD according to the prior art instead gives quite fluctuating speeds which is due to the fact that the area for phase transformations is quite elongated in a partial selection nozzle. Thus, it becomes difficult for a prior art device to select a potential that does not bend the particles before they hit the collector electrode.

Ytterligare en konstruktion av en EHD-generator återfinns i US Patent nr, 4677326, uppfinnare Alvin Marks. Denna anordning bygger på att man utvinner energi från rörelsen hos aerosoler genom att utnyttja en vindkraft som driver aerosolerna i ett bakgrundsfält. Uppladdningen av aerosolerna sker genom att de tillåts passera genom nålformade dysor och en spänningssatt perforerad anod. Vindflödet passerar genom perforeringarna i samma elektrodsystem som aerosolerna skjuts ut från. En konstruktion enligt US Patent nr, 4677326 blir tämligen stor på grund av de stora avstånd som krävs mellan hålelektrod och insamlarelektrod för att det skall vara möjligt att effektivt utnyttja vindkraften för att förflytta de uppladdade aeorosolerna förbi hålelektroden och mot insamlarelektroden. Följaktligen möjliggör föreliggande 10 15 20 25 30 35 536 557 uppfinning en förbättrad anordning som genom att nyttja utskjutning av vattendropparna kan göras avsevärt mindre.A further design of an EHD generator is found in U.S. Patent No. 4,677,326, to inventor Alvin Marks. This device is based on extracting energy from the movement of aerosols by utilizing a wind force that drives the aerosols in a background field. The aerosols are charged by allowing them to pass through needle-shaped nozzles and a live perforated anode. The wind flow passes through the perforations in the same electrode system from which the aerosols are ejected. A construction according to U.S. Patent No. 4,677,326 becomes rather large due to the large distances required between the hole electrode and the collector electrode in order to be able to efficiently utilize the wind power to move the charged aerosols past the hole electrode and towards the collector electrode. Accordingly, the present invention enables an improved device which, by utilizing the ejection of the water droplets, can be made considerably smaller.

Genom att anordningen kan göras så liten jämfört med den kända tekniken tillhandahålles också en möjlighet att konstruera en elektrohydrodynamisk enhet som utgörs av ett stort antal anordningar enligt patentkrav 1. Detta ger möjligheten att mångfaldiga effektuttaget då flera insamlarelektroder kommer att träffas av stort antal vattendroppar. Det kommer att beskrivas några varianter av sådana konstruktioner nedan.Because the device can be made so small compared to the prior art, a possibility is also provided to construct an electrohydrodynamic unit which consists of a large number of devices according to claim 1. This gives the possibility to multiply the power outlet as several collecting electrodes will be hit by large number of water droplets. Some variants of such constructions will be described below.

Innan utföringsformer ges kommer nu en uppskattning av olika egenskaper hos en EHD-generator enligt föreliggande uppfinning att ges. Syftet är att ge en uppskattning över den prestanda och de dimensioner som krävs för att anordningen skall fungera. För att maximera värdena hos dimensionerna är experiment nödvändiga. Givet vad som återges i denna ansökan är sådana experiment rutinmässiga och självklara för en fackman inom området.Before embodiments are given, an estimate of various properties of an EHD generator according to the present invention will now be given. The purpose is to provide an estimate of the performance and dimensions required for the device to operate. To maximize the values of the dimensions, experiments are necessary. Given what is reproduced in this application, such experiments are routine and self-evident to a person skilled in the art.

Först ges en uppskattning av den tillgängliga kinetiska energin och effekten hos vattendropparna. En viktig storhet här är vattendropparnas hastighet i mynningen på fluidmatningsorganet. Ju högre initial hastighet dropparna har desto mer kinetisk energi finns tillgänglig i EHD-systemet. En annan viktig storhet är den elektriskt genererade energin vid inbromsning av de laddade dropparna. Denna storhet beror pà hur effektivt dropparna kan laddas upp och hur effektiv inbromsningen är. Stora droppar kommer att laddas upp mer än små droppar och följaktligen kommer dessa större droppar att kräva synnerligen höga elektriska fält för att bromsas in. Väldigt snabba droppar kommer även dessa att kräva höga elektriska fält för att bromsas in.First, an estimate is given of the available kinetic energy and effect of the water droplets. An important quantity here is the speed of the water droplets in the mouth of the fluid supply means. The higher the initial velocity of the droplets, the more kinetic energy is available in the EHD system. Another important quantity is the electrically generated energy during braking of the charged droplets. This quantity depends on how efficiently the drops can be charged and how effective the braking is. Large droplets will be charged more than small droplets and consequently these larger droplets will require extremely high electric fields to be slowed down. Very fast drops will also require high electric fields to be slowed down.

Allmänt sett är det inte önskvärt med alltför höga elektriska fält på grund av risken för elektriskt överslag. Därför är en balansering av storheterna vad som efterfrågas för maximal prestanda. Den troligtvis viktigaste parametern i systemet, verkningsgraden, ges av kvoten mellan kinetisk energi och den genererade elektriska energin.In general, excessive electric fields are not desirable due to the risk of electric shock. Therefore, a balancing of the quantities is what is required for maximum performance. Probably the most important parameter in the system, the efficiency, is given by the ratio between kinetic energy and the generated electrical energy.

En uppskattning av hur mycket kinetisk energi som finns tillgängligt i en EHD- generator med enbart ett munstycke, se figur 3, kan erhållas som följer.An estimate of how much kinetic energy is available in an EHD generator with only one nozzle, see Figure 3, can be obtained as follows.

Allmänt gäller för den kinetiska energin att 10 10 15 20 25 30 536 557 Et = ' <1) Där v är hastigheten och m är massan hos den flödande vätskan. Om nu uttrycket ovan deriveras med avseende på tiden erhålles dE 1 dm m d 1 dm ,=_k=-_-v2+--_(v2)=--_-v2 (2) dt 2 dt 2 dt 2 dt ett uttryck för ändringen av den kinetiska energin, det vill säga en mekanisk effekt, för en konstant flödeshastighet. Vidare gäller också, dm dV ___: ._ 3 dt p dt ( ) där dm/dt är massflödeshastigheten pär densiteten och dV/dt är volymflödeshastigheten (det vill säga, den mängd vätska som passerar en tänkt yta per tidsenhet). Om detta uttryck (3) används i uttryck (2) erhålles ett samband för den mekaniska effekt som är tillgänglig i en EHD enligt följande Pk_@_1 12,2 _ 4 dt 2pdt O Formlerna ovan gör det möjligt att uppskatta tillgänglig kinetisk energi och effekt från en behållare som skjuter ut vätska ur ett rör med radien r och längden l. Vi antar här att hastigheten hos vätskan är densamma som hastigheten hos de droppar som skjuts ut ur röret. Vidare förmodas dessa droppar ha en densitet p, vara sfäriska och ha en storlek (det vill säga, en diameter) som i stort sett motsvarar rörets diameter.In general, for the kinetic energy, 10 = 15 20 25 30 536 557 Et = '<1) Where v is the velocity and m is the mass of the flowing liquid. If now the expression above is derived with respect to time, dE 1 dm md 1 dm, = _ k = -_- v2 + --_ (v2) = --_- v2 (2) dt 2 dt 2 dt 2 dt an expression for the change is obtained of the kinetic energy, i.e. a mechanical effect, for a constant flow rate. Furthermore, dm dV ___: ._ 3 dt p dt () where dm / dt is the mass flow rate per density and dV / dt is the volume flow rate (that is, the amount of liquid that passes an imaginary area per unit time). If this expression (3) is used in expression (2), a relationship is obtained for the mechanical power available in an EHD according to the following Pk _ @ _ 1 12,2 _ 4 dt 2pdt O The formulas above make it possible to estimate available kinetic energy and power from a container which ejects liquid from a tube having a radius r and a length l. We assume here that the velocity of the liquid is the same as the velocity of the droplets ejected from the tube. Furthermore, these droplets are assumed to have a density p, to be spherical and to have a size (i.e., a diameter) which substantially corresponds to the diameter of the tube.

Vi erhåller för en sådan droppe följande massa 47: m=p'V=p'ïr3 Flödeshastigheten v i ekvation (1) ges i det stationära fallet av Poiseuilles ekvation: dV m4 Ap - = __, (6) dt 817 l där n avser viskositeten hos vätskan. Volymflödeshastigheten dV/dt ges i sin tur av dV _- = Av 7 dt ( ) Normalt sett kommer det inte att föreligga ett stationärt flöde i röret varför experiment kan vara nödvändiga för att maximera verkningsgraden. I stället kommer flödeshastigheten att variera längs rörets längd och bero på den exakta geometrin för rörets fäste i behållaren och rörets mynning. Om man bortser från dylika komplikationer kan man, genom att använda Poiseuilles ekvation ovan, erhålla en 11 10 15 20 25 30 35 536 557 approximation på hastigheten för droppar vid mynningen på fluidmatningsorganet. Vi antar i följande numeriska exempel att vi har en vattenbehållare med ett tryck på 5 bar (5x1O5 Pa), löpande från denna behållare är ett rör som mynnar i kammaren genom vilket rör vätska flödar. Vi antar att trycket i kammaren, det vill säga på utsidan av röret, är normalt atmosfärstryck 1 bar. Detta ger en vätsketrycksskillnad på 4 bar. Antag vidare att röret har en radie på 5 mikrometer och en längd på 25 mikrometer och att vätskan som används är vatten. Med viskositeten för vatten 1.O4x1O'3 Ns/mz, kan man ur uttrycken (6) och (7) erhålla v=ïï~50m/s (8) 817 l det vill säga v = 50 m/s. Då flödeshastigheten beror kvadratiskt av rörets radie ser vi att hastigheten blir högre om rörets diameter är större. Dock blir även vattendropparna större vilket inte alltid är önskvärt då det, som nämnts tidigare, krävs väsentliga elektriska fält för att bromsa in stora vattendroppar. Vidare är vätskans hastighet vid mynningen proportionell mot inversen av rörets längd. Detta medför att ett kortare rör ger högre hastighet. Detta är fördelaktigt då ett kortare rör möjliggör en kompaktare EHD-anordning väl lämpad för miniatyrisering. Så för att erhålla lämpliga mätt på en EHD-anordning som skall miniatyriseras bör man kompensera den korta rörlängden med en mindre radie på röret.We obtain for such a drop the following mass 47: m = p'V = p'ïr3 The flow rate vi equation (1) is given in the stationary case of Poiseuille's equation: dV m4 Ap - = __, (6) dt 817 l where n refers to the viscosity of the liquid. The volume flow rate dV / dt is in turn given by dV _- = Out of 7 dt () Normally, there will be no stationary flow in the tube, so experiments may be necessary to maximize efficiency. Instead, the flow rate will vary along the length of the pipe and depend on the exact geometry of the pipe attachment in the container and the mouth of the pipe. Disregarding such complications, using Poiseuille's equation above, one can obtain an approximation of the velocity of droplets at the mouth of the fluid supply means. We assume in the following numerical example that we have a water tank with a pressure of 5 bar (5x1O5 Pa), running from this tank is a pipe that opens into the chamber through which pipe liquid flows. We assume that the pressure in the chamber, ie on the outside of the pipe, is normally atmospheric pressure 1 bar. This gives a liquid pressure difference of 4 bar. Assume further that the tube has a radius of 5 micrometers and a length of 25 micrometers and that the liquid used is water. With the viscosity of water 1.O4x1O'3 Ns / mz, one can obtain from the expressions (6) and (7) v = ïï ~ 50m / s (8) 817 l i.e. v = 50 m / s. Since the flow velocity depends squarely on the radius of the pipe, we see that the velocity becomes higher if the diameter of the pipe is larger. However, the water droplets also become larger, which is not always desirable as, as mentioned earlier, significant electric fields are required to slow down large water droplets. Furthermore, the velocity of the liquid at the mouth is proportional to the inverse of the length of the pipe. This means that a shorter pipe provides higher speed. This is advantageous as a shorter tube enables a more compact EHD device well suited for miniaturization. So in order to obtain suitable measurements on an EHD device to be miniaturized, one should compensate the short pipe length with a smaller radius of the pipe.

Slutligen kan vi numeriskt fastställa kinetiska energin för en droppe med radie 5 mikrometer, ett rör med radie 5 mikrometer och längd 25 mikrometer till Ek = 6.5 -10"1° J. För samma konstruktion blir mekaniska effektenPk = 49-10” W.Finally, we can numerically determine the kinetic energy of a drop with a radius of 5 micrometers, a tube with a radius of 5 micrometers and a length of 25 micrometers to Ek = 6.5 -10 "1 ° J. For the same construction, the mechanical effect is Pk = 49-10" W.

Med dessa uppskattningar gjorda skall nu uppskattningar göras för att ge ett mått pà hur mycket av den kinetiska energin som kan omvandlas till elektrisk energi i en anordning enligt föreliggande uppfinning. En viktig parameter i denna uppskattning är graden av laddning som vätskedropparna tar med sig då de lämnar mynningen till fluidmatningsorganet. Mängden laddning kommer att bero av styrkan på det elektriska fältet, elektrodkonfigurationen i kammaren och den exakta geometrin hos dropparna när de lämnar mynningen. I princip är det omöjligt att teoretiskt beräkna fallet beräkningsmetoder och framförallt upprepade försök är nödvändiga för att fastställa den inducerade laddningen för det allmänna varför numeriska optimal medtagen laddning. Dock bör det vara ett rättframt arbete för en fackman att via experiment hitta mer eller mindre optimala verkningsgrader genom att variera fältstyrka, rörgeometrin och elektrodkonfigurationerna. Det kan dock göras en väldigt 12 10 15 20 25 30 536 557 förenklad beräkning som påvisar vilken hastighet en känd laddning får då den accelereras i ett bakgrundsfält mellan en jordad dysa och en hålelektrod med en given positiv potential (D. Mynningshastigheten hos droppen antas vara given av ekvation (8) och den antas starta vid mynningen på fluidmatningsorganet. Vidare antas droppen avsluta sin färd i hålet på hàlelektroden. Vi antar som första approximation att den rör sig rakt fram mot hålet i hålelektroden, det vill såga den har ingen acceleration i någon annan riktning än rakt fram, följaktligen föreligger en endimensionell rörelse längs med axeln för EHD-anordningen.With these estimates made, estimates will now be made to provide a measure of how much of the kinetic energy can be converted to electrical energy in a device according to the present invention. An important parameter in this estimate is the degree of charge that the liquid droplets carry with them when they leave the mouth of the fluid supply means. The amount of charge will depend on the strength of the electric field, the electrode configuration in the chamber and the exact geometry of the droplets as they leave the mouth. In principle, it is impossible to theoretically calculate the case calculation methods and, above all, repeated attempts are necessary to determine the induced charge for the general reason why numerically optimal charge is included. However, it should be a straightforward task for a person skilled in the art to find more or less optimal efficiencies through experiments by varying the field strength, the tube geometry and the electrode configurations. However, a very simplified calculation can be made which shows what speed a known charge gets when it is accelerated in a background field between a grounded nozzle and a hole electrode with a given positive potential (D. The mouth velocity of the drop is assumed to be given by equation (8) and it is assumed to start at the mouth of the fluid supply means. any direction other than straight ahead, consequently there is a one-dimensional movement along the axis of the EHD device.

Genom att utnyttja energins bevarande för den laddade droppen erhålles följande hastighetsekvation: m'v°2=m'Vl2-Q-® (9) 2 2 där v1 är droppens hastighet då den når centrum för hàlelektroden. Utifrån detta kan man uppskatta den potential (DI som krävs för att bromsa en droppe med laddning Q. Genom att anta att startpunkten för droppen år hålelektrodens centrum och slutpunkten är insamlarelektroden och begynnelsehastigheten v1 erhålles följande ekvation: 2 m-v, 2 Genom att lösa ekvation 10 erhåller man att potentialen på insamlarelektroden är =-Q~(<1>1-) (10) negativ, det vill säga den bromsar upp den laddade droppen. Som framgår av ekvationer (9) och (10) är den enda okända variabeln den inducerade laddningen.By using the energy conservation for the charged drop, the following velocity equation is obtained: m'v ° 2 = m'Vl2-Q-® (9) 2 2 where v1 is the velocity of the drop when it reaches the center of the holding electrode. From this one can estimate the potential (DI required to brake a drop with charge Q. By assuming that the starting point of the drop is the center of the hole electrode and the end point is the collecting electrode and the initial velocity v1 the following equation is obtained: 2 mv, 2 By solving equation 10 it is obtained that the potential of the collector electrode is = -Q ~ (<1> 1-) (10) negative, i.e. it slows down the charged droplet. induced the charge.

Potentialen <1) på hålelektroden är en storhet som bör ansättas på ett sådant sätt att man för givna avstånd mellan dysa och hålelektrod inte erhåller elektriska överslag.The potential <1) on the hole electrode is a quantity that should be set in such a way that for a given distance between the nozzle and the hole electrode no electrical flashover is obtained.

Detta är ett komplext teoretiskt problem som måste itereras fram för varje tänkt elektrodkonfiguration. Man måste därför för varje antagen elektrodkonfiguration applicera en potential på hålelektroden och sedan kontrollera att man inte erhåller ett överslag i systemet med den droppe placerad precis vid mynningen av elektrodröret.This is a complex theoretical problem that must be iterated for each imagined electrode configuration. Therefore, for each assumed electrode configuration, one must apply a potential to the hole electrode and then check that one does not get an overshoot in the system with the drop located just at the mouth of the electrode tube.

Med en sådan iterativt funnen potential kan man sedan räkna fram den inducerade laddningen Q hos den tänkta droppen. Med det erhållna värdet på den inducerade droppladdningen insatt i ekvation (9) kan man sedan uppskatta hastigheten för droppen i gapet mellan dysa och hålelektrod. Avslutningsvis kan man sedan genom att använda ekvation (10) räkna fram den potential CDI som gör att droppen precis bromsas upp när den når insamlarelektroden. Appliceras denna framräknade potential på insamlarelektroden erhålles ett optimalt inbromsande elektriskt fält. 13 10 15 20 25 30 35 536 557 Ytterligare en utföringsform av en elektrohydrodynamisk generator, utöver den som beskrevs ovan i anslutning till figur 3, kommer nu att beskrivas med hänvisning till figur 4. I figuren innefattar den elektrohydrodynamiska generatorn en hålelektrod (2) försedd med ett antal hål (5). Vidare innefattas en platta försedd med ett antal fluidmatningsorgan (4), här i formen av dysor, där var och en av dessa dysor är försedd med ett munstycke eller mynning inpassad i linje med ett motsvarande hål i hålelektroden. Som i den tidigare beskrivna utföringsformen är avsikten att lägga ett högspänningsfält över hàlelektroden för att ladda upp vattendropparna som skjuts ut från de olika fluidmatningsorganen och låta dessa droppar accelerera genom motsvarande hål i hálelektroden för att falla in på insamlarelektroden och där deponera sin laddning. Även här är insamlarelektroden kopplad till en elektrisk last via en koppling till de elektriskt jordade fluidmatningsorganen. Det fysikaliska som sker i denna utföringsform är detsamma som beskrevs i anslutning till figur 3, den enda skillnaden är att fler vattendroppar kan skjutas ut per tidsenhet. Så på samma sätt som tidigare skapas en sluten krets som kan driva lasten. I denna utföringsform, där ett flertal fluidmatningsorgan används, kan den anordnas för att hämta sin vätska från en gemensam fluidreservoar, men det är även möjligt att var och en av dysorna hämtar vätskan från en egen reservoar. Det förstnämnda är att föredraga om man avser att skapa ett slutet fluidmatningssystem. Det vill säga när vätskan rinner av insamlarelektroden samlas det upp och återförs via en vattenledning till de olika dysorna. Mer om ett sådant slutet system kommer att beskrivas senare. Ännu en utföringsform av en elektrohydrodynamisk generator återges i figur 5. l denna figur är en platta med fluidmatningsorgan som i utföringsformen àtergiven ovan anordnad centralt i mitten av kammaren. Till skillnad från den tidigare utföringsformen är plattan i detta fall försedd med dysor eller mynningar och munstycken på båda sidor av plattan. Det blir därigenom möjligt för fluidmatningsorganet att skjuta vattendroppar åt två håll i kammaren. Följaktligen är kammaren även försedd med två hålelektroder (2, 2') försedda med hål (5, 5') linjärt inpassade med en mynning på en motsvarande dysa på fluidmatningsorganet.With such an iteratively found potential, one can then calculate the induced charge Q of the imaginary drop. With the obtained value of the induced droplet charge inserted in equation (9), one can then estimate the velocity of the droplet in the gap between the nozzle and the hole electrode. Finally, by using equation (10), one can calculate the potential CDI that causes the drop to just slow down when it reaches the collector electrode. If this calculated potential is applied to the collector electrode, an optimal decelerating electric field is obtained. Another embodiment of an electrohydrodynamic generator, in addition to that described above in connection with Figure 3, will now be described with reference to Figure 4. In the figure, the electrohydrodynamic generator comprises a hollow electrode (2) provided with a number of holes (5). Furthermore, a plate is provided provided with a number of fluid supply means (4), here in the form of nozzles, each of these nozzles being provided with a nozzle or orifice fitted in line with a corresponding hole in the hole electrode. As in the previously described embodiment, the intention is to place a high voltage field across the hollow electrode to charge the water droplets ejected from the various fluid supply means and allow these droplets to accelerate through corresponding holes in the hollow electrode to fall onto the collector electrode and deposit their charge there. Here, too, the collector electrode is connected to an electrical load via a connection to the electrically grounded fluid supply means. The physical that takes place in this embodiment is the same as described in connection with figure 3, the only difference is that more water drops can be fired per unit of time. So in the same way as before, a closed circuit is created that can drive the load. In this embodiment, where a plurality of fluid supply means are used, it can be arranged to collect its liquid from a common fluid reservoir, but it is also possible for each of the nozzles to collect the liquid from its own reservoir. The former is preferable if one intends to create a closed fluid supply system. That is, when the liquid flows from the collector electrode, it is collected and returned via a water line to the various nozzles. More about such a closed system will be described later. Yet another embodiment of an electrohydrodynamic generator is shown in Figure 5. In this figure, a plate with fluid supply means as in the embodiment shown above is arranged centrally in the middle of the chamber. Unlike the previous embodiment, the plate in this case is provided with nozzles or orifices and nozzles on both sides of the plate. This makes it possible for the fluid supply means to push water droplets in two directions in the chamber. Accordingly, the chamber is also provided with two hole electrodes (2, 2 ') provided with holes (5, 5') linearly fitted with an orifice on a corresponding nozzle on the fluid supply means.

Borlanför var och en av dessa hàlelektroder, mot kammarens ändar är två insamlarelektroder (3, 3") anordnade. Dessa insamlarelektroder är kopplade till en last via det jordade fluidmatningsorganet. Både insamlarelektroderna och hålelektroderna kommer att vara huvudsakligen symmetriskt anordnad runt plattan med fluidmatningsorgan. Det fysikaliska som sker i denna utföringsform är 14 10 15 20 25 30 35 536 557 detsamma som beskrevs i anslutning till figur 3, den enda skillnaden är att fler vattendroppar kan skjutas ut per tidsenhet. Vid användning kommer det därigenom att skapas en sluten krets som kan driva lasten. Det skall noteras att de elektriska lasterna kan vara olika vilket möjliggör att ena delen, till exempel den vänstra delen i kammaren, driver en specifik last emedan den högra driver en annan last. I detta fall skapas två olika slutna kretsar. En utföringsform enligt ovan är idealisk för att miniatyrisera anordningen. En av de markanta fördelarna med en elektrohydrodynamisk generator enligt föreliggande uppfinning är att den så enkelt kan miniatyriseras. Detta möjliggör att ett stort antal droppar kan deponera sin laddning på väldigt kort tid. Detta leder i sin tur till att ett stort energiuttag kan göras per tidsenhetjämfört med den kända tekniken.In front of each of these hollow electrodes, towards the ends of the chamber, two collecting electrodes (3, 3 ") are arranged. These collecting electrodes are connected to a load via the grounded fluid supply means. physical that occurs in this embodiment is the same as described in connection with Figure 3, the only difference is that more water droplets can be ejected per unit of time. It should be noted that the electrical loads may be different, which makes it possible for one part, for example the left part of the chamber, to drive a specific load while the right part drives another load, in which case two different closed circuits are created. as above is ideal for miniaturizing the device.One of the significant advantages of an electrohydrodynamic The principle of the present invention is that it can be so easily miniaturized. This enables a large number of droplets to deposit their charge in a very short time. This in turn means that a large energy consumption can be made per unit of time compared to the known technology.

En utvidgning av den senaste utföringsformen ger en elektrohydrodynamisk generatorenhet försedd med ett antal fluidmatningsplattor med tillhörande och symmetriskt anordnade hàlelektroder och insamlarelektroder. Tanken år att kammaren skall förses med ett stort antal sådana delsystem för att därmed optimera prestandan då generatorn miniatyriseras. Den uttagna effekten per tidsenhet växer med antalet delsystem.An extension of the latest embodiment provides an electrohydrodynamic generator unit provided with a number of fluid supply plates with associated and symmetrically arranged hollow electrodes and collecting electrodes. The idea is that the chamber should be provided with a large number of such subsystems in order to thereby optimize the performance when the generator is miniaturized. The output power per unit time increases with the number of subsystems.

För att förstå ovan givna utföringsform hänvisas till figur 5 respektive figur 7. I figur 7 återges en variant av ett fluidmatningsorgan lämpat att användas tillsammans med symmetriskt anordnade hàlelektroder (2,2') och insamlarelektroder (3,3), se arrangemang i figur 5.. Fluidmatningsorganet (4) i figuren utgörs av ett ihàligt ark alternativt en ihålig platta eller en rörlikande struktur. Fluidmatningsorganet är förankrat i kammarens väggar och har en sluten ände (4a) och en öppen ände (4b).To understand the above embodiment, reference is made to Fig. 5 and Fig. 7, respectively. The fluid supply means (4) in the figure consists of a hollow sheet or alternatively a hollow plate or a tube-like structure. The fluid supply means is anchored in the walls of the chamber and has a closed end (4a) and an open end (4b).

Den öppna änden är kopplad till fluidreservoaren (6) via en kanal (21). Vidare är väggarna i arket, plattan eller den rörliknande strukturen försedda med munstycken (9a) respektive (9b) anordnade på varsida av arket eller den rörliknande strukturen och mynnande i kammare (1). Även om figuren återger munstycken som rörliknande dysor som sticker ut från väggen är det även möjligt att enbart använda håligheter i väggen. Munstycken kan vara att föredraga över håligheter då det medför att lägre spänningar krävs över hålelektroderna för att ladda upp vattendropparna.. Vid användning leds nu vatten eller annan lämplig fluid från den trycksatta reservoaren (6) till det ihåliga arket, plattan eller den rörliknande strukturen (4) via kanal (21). l och med att änden (4b) ansluten till kanalen är öppen kommer den trycksatta fluiden in i håligheten med hög hastighet. Då motstående ände (4a) är sluten kommer 15 10 15 20 25 30 35 536 557 fluiden att tryckas ut via munstyckena (9,9') på grund av att trycket i kammaren (1) hålls avsevärt lägre än trycket i reservoar (6). På detta sätt skapas ett fluidmatningsorgan som kan spruta fluid i två separata riktningar i kammaren. Om nu två hålelektroder (2) respektive (2') anordnas på varsin sida av fluidmatningsorganet (4) kan munstyckena 9 respektive 9' skjuta ut fluiddroppar mot varsin hålelektrod.The open end is connected to the fluid reservoir (6) via a channel (21). Furthermore, the walls of the sheet, plate or tube-like structure are provided with nozzles (9a) and (9b), respectively, arranged on each side of the sheet or tube-like structure and opening into chambers (1). Although the figure shows nozzles as pipe-like nozzles protruding from the wall, it is also possible to use only cavities in the wall. Nozzles may be preferred over cavities as this results in lower voltages being required across the hole electrodes to charge the water droplets. In use, water or other suitable fluid is now directed from the pressurized reservoir (6) to the hollow sheet, plate or tubular structure ( 4) via channel (21). With the end (4b) connected to the channel open, the pressurized fluid enters the cavity at high speed. When the opposite end (4a) is closed, the fluid will be forced out via the nozzles (9,9 ') because the pressure in the chamber (1) is kept considerably lower than the pressure in the reservoir (6). . In this way a fluid supply means is created which can spray fluid in two separate directions in the chamber. If two hole electrodes (2) and (2 ') are now arranged on each side of the fluid supply means (4), the nozzles 9 and 9', respectively, can project fluid droplets towards each hole electrode.

Om vidare två insamlarelektroder är anordnade utanför motsvarande hålelektroder, sett från fluidmatningsorganet, kommer dessa att matas med droppar uppladdade av respektive hålelektrod. Vilka i sin tur deponerar sin laddning på sin avsedda insamlarelektrod. Därmed matar ett och samma fluidmatningsorgan två separata hål- insamlar-elektrodarrangemang, vilket dubblerar effektuttaget per tidsenhet. För att denna utföringsform skall fungera krävs det att det föreligger en tryckskillnad mellan fluidreservoaren eller kanalen 21 som leder vätska till fluidmatningsorganet och kammare(1). Ett sätt att säkerställa detta är att reservoaren eller kanalen har ett övertryck emedan kammaren (1) ligger vid atmosfärstryck. Genom att låta kammaren uppvisa en öppning mot omgivningen kan det tillses att kammaren alltid ligger vid atmosfärstryck. Övertrycket i reservoaren eller kanalen kan säkerställas medelst en externt ansluten pump. Alternativt kan självklart externa pumpar anslutas till både reservoaren/kanalen och kammaren.Furthermore, if two collecting electrodes are arranged outside the corresponding hole electrodes, seen from the fluid supply means, these will be fed with drops charged by the respective hole electrode. Which in turn deposits their charge on their intended collector electrode. Thus, one and the same fluid supply means feeds two separate hole-collecting electrode arrangements, which doubles the power output per unit time. In order for this embodiment to work, it is required that there is a pressure difference between the fluid reservoir or channel 21 which leads liquid to the fluid supply means and chamber (1). One way to ensure this is that the reservoir or channel has an overpressure because the chamber (1) is at atmospheric pressure. By allowing the chamber to have an opening towards the surroundings, it can be ensured that the chamber is always at atmospheric pressure. The overpressure in the reservoir or channel can be ensured by means of an externally connected pump. Alternatively, external pumps can of course be connected to both the reservoir / channel and the chamber.

När det gäller konstruktionen av den elektrohydrodynamiska generatorn, är det möjligt att fästa hålelektroder, fluidmatningorgan och insamlarelektroder i kammarens väggar så att de löper längs hela kammarens höjdled. Detta kräver en fastmontering av de ingående komponenterna och i fallet med miniatyrisering, där vi talar om enheter i storleksordning millimeter och mindre, blir detta komplicerat.As for the construction of the electrohydrodynamic generator, it is possible to attach perforated electrodes, fluid supply means and collecting electrodes to the walls of the chamber so that they run along the entire height of the chamber. This requires a fixed assembly of the components and in the case of miniaturization, where we are talking about units in the order of millimeters and smaller, this becomes complicated.

Alternativet är att vid miniatyriseringar av komponenterna i stället etsa ut komponenterna ur ett materialstycke. Därmed kommer alla delar att sitta samman, hålelektroder och insamlarelektroder utgör därmed materialark som ej etsats bort.The alternative is to miniature the components out of a piece of material instead of miniaturizing the components. Thus, all parts will sit together, hollow electrodes and collector electrodes thus form sheets of material that have not been etched away.

Fluidmatningsaorganet kommer att utgöras av en ihålig och arkliknande struktur som är försedd med håligheter eller utetsade munstycken i väggarna. Genom dessa håligheter eller munstycken kommer den trycksatta fluiden att pressas ut vid användning. Detta tillverkningssätt är väldigt praktiskt då man använder hålelektroder med många hål och fluidmatningsorgan med många munstycken.The fluid supply means will consist of a hollow and sheet-like structure which is provided with cavities or uncut nozzles in the walls. Through these cavities or nozzles, the pressurized fluid will be forced out during use. This manufacturing method is very practical when using hole electrodes with many holes and fluid supply means with many nozzles.

Vidare är tillverkningsmetoden även väl lämpad då man skall tillverka ett antal enheter i rad. Man etsar då helt enkelt ut så många enheter som behövs i samma materialstycke. Dà materialet är avsett att leda elektricitet bör materialet antingen själv vara ledande, alternativt vara belagt med ett ledande material på de avsnitt där 16 10 15 20 25 30 35 536 557 spänning skall läggas och strömmar gå. Exempelvis kopparplätering av relevanta avsnitt är tillräckligt för att uppnå detta syfte.Furthermore, the manufacturing method is also well suited when manufacturing a number of units in a row. You then simply etch out as many units as needed in the same piece of material. Since the material is intended to conduct electricity, the material should either be conductive itself, or alternatively be coated with a conductive material in the sections where voltage is to be applied and currents flow. For example, copper plating of relevant sections is sufficient to achieve this purpose.

Med hänvisning till figur 6 beskrivs i det som följer nedan en elektrohydrodynamisk anordning med ett slutet fluidsystem. Fördelen med ett slutet fluidsystem är att reservoaren kan inkorporeras i anordningen och att det därför inte krävs någon frekvent påfyllning av vätska i reservoaren. Genom att den vätska som laddats upp och deponerat sin laddning leds tillbaka till fluidmatningsorganet kan samma vätska användas gång på gång. I figur 6 ser vi en reservoar (6) delvis fylld med en fluid/trycksatt luft. Genom att bara delar av reservoaren är fylld med vätska kan resten fyllas ut av trycksatt luft. Reservoaren är vidare försedd med en ventil vid dess undre kant. Detta är en styrventil som kan anordnas för att reglera den tidpunkt och den mängd vatten som skall släppas ut från luft-vätsketanken. Ansluten till ventilen löper en kanal (21) genom vilken vätskan matas från luft-vätsketanken till munstycket eller munstyckena i fluidmatningsorganet. Dessa munstycken är ej återgivna i figuren utan representeras av kammaren (1), i vilken de är anordnade.Referring to Figure 6, an electrohydrodynamic device with a closed fluid system is described below. The advantage of a closed fluid system is that the reservoir can be incorporated in the device and that therefore no frequent filling of liquid in the reservoir is required. By returning the liquid which has been charged and deposited its charge to the fluid supply means, the same liquid can be used again and again. In figure 6 we see a reservoir (6) partially filled with a fluid / pressurized air. Because only parts of the reservoir are filled with liquid, the rest can be filled with pressurized air. The reservoir is further provided with a valve at its lower edge. This is a control valve that can be arranged to regulate the time and amount of water to be discharged from the air-liquid tank. Connected to the valve runs a channel (21) through which the liquid is fed from the air-liquid tank to the nozzle or nozzles in the fluid supply means. These nozzles are not shown in the figure but are represented by the chamber (1) in which they are arranged.

Figuren återger även EHD-generatorns kammare (1) i genomskärning. Lufttrycket i generatorkammaren är avsevärt lägre än lufttrycket i luft-vätskekammaren. Med fördel ligger trycket omkring normalt atmosfärstryck. För att erhålla atmosfärstryck kan kammaren vara försedd med en öppning mot omgivningen. Alternativt kopplas kammare (1) och reservoar (6) eller kanal (21) till externa pumpar som tillser att det föreligger en tryckskillnad. Hur detta àstadkommes är inte väsentligt för funktionen, då det generatorkammaren är tillräckligt stor för att vätskan skall nå den efterfrågade relevanta är att tryckskillnaden mellan luft-vätskereservoaren och hastigheten. Då vätskan som skjuts in i kammaren och deponeras på insamlarelektroden rinner av densamma samlas vätskan upp i generatorkammarens nedre del. Från Kammarens nedre del löper det därför ytterligare en kanal, en återledningskanal (22) där vätskan är avsedd att rinna ut. Denna återledningskanal (22) är sedan inkopplad till kanalen (21). Därigenom kommer vätskan på grund av den stora tryckskillnaden mellan kanal (21) och kanal (22) att återföras till kanal (21) och därmed åter kunna skjutas in i generatorkammaren. Initialt, när vätskan släpps på från luft-vätskereservoaren, kan det vara nödvändigt att kanal (22) innehåller direkt till kan man förse vätskan från (22). återledningskanal (22) med en ventil som enbart tillåter vätskeflöde i en riktning. Det vätska för att säkerställa att reservoaren går generatorkammaren och inte in i kanal Alternativt vill säga, i riktningen från återledningskanal (22) till kanal (21 ). Därmed har systemet 17 10 15 20 25 30 35 536 557 försetts med ett näst intill slutet fluidmatningssystem där samma mängd vätska kan laddas upp upprepade gånger. Detta system kan användas för alla de utföringsformer som beskrivits ovan. Speciellt är det lämpat att användas för det miniatyriserade systemet där komponenterna är etsade ur ett materialstycke. Genom att använda detta system är den enda insatsen som behöver göras under processens gång en trycksättning av luft-vätskereservoaren. Självklart är det även möjligt att förse ett sådant slutet system med en pump varvid vätskan som rinner ut ur generatorkammaren pumpas tillbaka till kanal (21). Normalt vore att tillse att kanal (21) återledningskanalen (22). kontinuerligt ges ett övertryck relativt både generatorkammaren och Ett alternativ till ovan beskrivna slutna fluidmatningssystem utgörs av en reservoar som enbart innehåller trycksatt luft. Det vill säga det ingår ingen fluid överhuvudtaget i behållaren. Syftet är att den trycksatta luften eller gasen enbart skall användas för att trycksätta kanalen mellan generatorn och reservoaren. Initialt, vid igångsättning av anordningen skall kanal (22) vara försedd med vätska. När ventilen mellan kanal (21) och reservoaren öppnas kommer luft med högt tryck att lämna reservoaren.The figure also shows the chamber (1) of the EHD generator in cross section. The air pressure in the generator chamber is considerably lower than the air pressure in the air-liquid chamber. Advantageously, the pressure is around normal atmospheric pressure. To obtain atmospheric pressure, the chamber may be provided with an opening to the surroundings. Alternatively, the chamber (1) and reservoir (6) or duct (21) are connected to external pumps which ensure that there is a pressure difference. How this is achieved is not essential for the function, as the generator chamber is large enough for the liquid to reach the required relevant is that the pressure difference between the air-liquid reservoir and the velocity. When the liquid which is pushed into the chamber and deposited on the collecting electrode flows from it, the liquid is collected in the lower part of the generator chamber. From the lower part of the chamber therefore runs another channel, a return channel (22) where the liquid is intended to flow out. This return channel (22) is then connected to the channel (21). As a result, due to the large pressure difference between duct (21) and duct (22), the liquid will be returned to duct (21) and thus be able to be pushed back into the generator chamber. Initially, when the liquid is released from the air-liquid reservoir, it may be necessary that channel (22) contains directly to can the liquid be supplied from (22). return duct (22) with a valve that only allows liquid flow in one direction. The liquid to ensure that the reservoir enters the generator chamber and does not enter the duct Alternatively, in the direction from the duct (22) to the duct (21). Thus, the system 17 5 15 20 25 30 35 536 557 has been provided with an almost closed fluid supply system where the same amount of liquid can be charged repeatedly. This system can be used for all the embodiments described above. It is especially suitable for use in the miniaturized system where the components are etched from a piece of material. By using this system, the only effort that needs to be made during the process is a pressurization of the air-liquid reservoir. Of course, it is also possible to provide such a closed system with a pump, whereby the liquid which flows out of the generator chamber is pumped back to the duct (21). It would be normal to ensure that channel (21) the return channel (22). continuously gives an overpressure relative to both the generator chamber and An alternative to the above-described closed fluid supply system consists of a reservoir which contains only pressurized air. That is, no fluid is contained in the container at all. The purpose is that the pressurized air or gas should only be used to pressurize the duct between the generator and the reservoir. Initially, when starting the device, the channel (22) must be provided with liquid. When the valve between duct (21) and the reservoir is opened, high pressure air will leave the reservoir.

Denna luftrörelse kommer att dra med sig vätskemängder från kanalen som sedan kan skjutas in genom fluidmatningsorganet. När de laddade vätskedropparna sedan rinner av insamlarelektroden kommer de att rinna ut i kanal (22) för att sedan skjutas iväg igen nästa gång ventilen i reservoaren öppnas. På detta sätt kan man genom att styra att reservoarens ventil öppnas periodiskt i tiden säkerställa att samma vätskemängd kan användas många gånger. I denna utföringsform liksom i de tidigare kan det vara att föredraga om alla ventiler är backventiler som enbart tillåter rörelse i en riktning.This air movement will entrain amounts of liquid from the channel which can then be pushed in through the fluid supply means. When the charged liquid droplets then drain from the collector electrode, they will drain into channel (22) and then be pushed away again the next time the valve in the reservoir is opened. In this way, by controlling the reservoir valve to be opened periodically over time, it can be ensured that the same amount of liquid can be used many times. In this embodiment, as in the previous ones, it may be preferable if all valves are non-return valves that only allow movement in one direction.

Med hänvisning till figurer 8 och 9 kommer nu en mer detaljerad beskrivning ges av två olika utföringsformer vilka etsats ur ett materialstycke och vilka matas med ett gemensamt fluidmatningssystem som utnyttjar återanvändning av vätskan.With reference to Figures 8 and 9, a more detailed description will now be given of two different embodiments which are etched from a piece of material and which are fed with a common fluid supply system which utilizes reuse of the liquid.

I figur 8 återges en utföringsform med en uppsättning EHD-enheter enligt patentkrav 2, anordnade sida vid sida. Det är rimligt att alla ingående fluidmatningsorgan, håleelektroder och insamlarelektroder är etsade ur ett materialstycke. Nämnda materialstycke har en rand som givits beteckningen (1), vilket motsvarar kammaren i tidigare beskrivna utföringsformer. Enligt figuren återges vidare tre enheter där var och en av dessa enheter utgörs av en fluidmatningsorgan (4), en hålelektrod (2) och 18 10 15 20 25 30 35 536 557 en insamlarelektrod (3). Kammaren är i dess övre ände ansluten till en kanal (21) som tillför vatten eller fluid till enheten från reservoar (6). Som återges i figuren består den i figuren övre änden av kammaren av tre öppningar som motsvarar ände 4b i figur 7. Det vill säga de är inloppet för vatten eller fluid i fluidmatningsorganet.Figure 8 shows an embodiment with a set of EHD units according to claim 2, arranged side by side. It is reasonable that all the included fluid supply means, hollow electrodes and collector electrodes are etched from a piece of material. Said piece of material has a stripe which has been given the designation (1), which corresponds to the chamber in previously described embodiments. According to the figure, three units are further shown, each of these units consisting of a fluid supply means (4), a hollow electrode (2) and a collecting electrode (3). The chamber is connected at its upper end to a channel (21) which supplies water or fluid to the unit from the reservoir (6). As shown in the figure, the upper end of the chamber in the figure consists of three openings corresponding to end 4b in figure 7. That is, they are the inlet for water or fluid in the fluid supply means.

Fluidmatningsorganet är i denna figur försett med två munstycken (9) som är inriktade mot två motstäende hål anordnade hålelektroden (2). Bortanför hålelektroden, sett från fluidmatningsorganets position är insamlarelektroden (3) anordnad. Vid användning tas nu fluid från den trycksatta reservoaren (6) och leds via kanal (21) in i var och en av de öppna ändarna (4b) i fluidmatningsorganet (4). I och med att den nedre änden (4a) i fluidmatningsorganet är sluten, vilket återges i figur 7, kommer det inmatade vattnet att ta vägen genom munstyckena (9), atomiseras via fältet i kammaren och skjutas ut i det öppna mellanrummet i kammaren mellan fluidmatningsorganet (4) och hälelektrod (2). Därefter tar dropparna vägen genom hålet i hålektroden för att slutligen deponera sin laddning på insamlarelektroden (3). Efter att vattendropparna deponerat sin laddning på insamlarelektroderna (3) kommer vattnet på grund av tyngdkraften att rinna av insamlarelektroden. Som framgår av figur 8 är det undre avsnittet (11) av området mellan hälelektrod och insamlarelektrod öppet. Detta för att vattnet skall rinna ned från elektroden och samlas upp i en kanal (21) anordnad på undersidan av kammaren. Denna kanal motsvarar återledningskanalen (22) beskriven i samband med figur 6. Följaktligen leds vattnet därefter tillbaka till kanal (21) för att ånyo användas för att förse fluidmatningsorganet (4) med vatten. Då denna figur återger tre stycken fluidmatningsorgan och tre insamlarelektroder är den övre kanten på kammaren (1) försedd med tre håligheter motsvarande öppningarna till fluidmatningsorganen emedan den undre kanten i figuren är försedd med tre öppningar som motsvaras av avståndet mellan hålelektroderna och insamlarelektroderna. Detta är en möjlighet att anordna ett flertal enheter enligt uppfinningen i linje för att skapa en EHD-generator med hög effektivitet per tidsenhet.The fluid supply means is in this figure provided with two nozzles (9) which are directed towards two opposite holes arranged the hole electrode (2). Beyond the hole electrode, seen from the position of the fluid supply means, the collecting electrode (3) is arranged. In use, fluid is now taken from the pressurized reservoir (6) and led via channel (21) into each of the open ends (4b) of the fluid supply means (4). As the lower end (4a) of the fluid supply means is closed, as shown in Figure 7, the supplied water will pass through the nozzles (9), atomize via the field in the chamber and be ejected into the open space in the chamber between the fluid supply means (4) and heel electrode (2). The droplets then make their way through the hole in the hollow electrode to finally deposit their charge on the collector electrode (3). After the water droplets have deposited their charge on the collector electrodes (3), the water will drain from the collector electrode due to gravity. As shown in Figure 8, the lower section (11) of the area between the heel electrode and the collector electrode is open. This is so that the water will flow down from the electrode and be collected in a channel (21) arranged on the underside of the chamber. This channel corresponds to the return channel (22) described in connection with Figure 6. Consequently, the water is then led back to channel (21) to be used again to supply the fluid supply means (4) with water. When this figure shows three fluid supply means and three collecting electrodes, the upper edge of the chamber (1) is provided with three cavities corresponding to the openings of the fluid supply means, while the lower edge of the figure is provided with three openings corresponding to the distance between the hole electrodes and the collecting electrodes. This is an opportunity to arrange a plurality of units according to the invention in line to create an EHD generator with high efficiency per unit time.

En annan utföringsform ges av figur 9. Denna utföringsform påminner i allt väsentligt om den given ovan i anslutning till figur 8. Det som skiljer sig åt är att fluidmatningsorganet här är försett med munstycken som kan skjuta vätskedroppar åt separata håll i kammaren. Fluidmatningsorganet är beskrivet ovan i anslutning till figur 7. 19 10 15 20 25 30 536 557 För att ge en uppskattning på de storleksordningar som ger goda resultat ges nedan en tabell med en uppsättning effektiva värden på de ingående storheterna. Detta är dock inte de enda möjliga värdena utan ger enbart en uppskattning över värdena i en effektiv dimensionering. För att optimera effekten hos anordningen krävs det exakta experiment där man kan utgå från approximationerna givna ovan och sedan finkalibrera uppställningen. Detta utgör traditionell experimentverksamhet inom teknikomràdet och är rättframt för en fackman. Dock ger vi nedan ett exempel på en parameterfamilj som kan användas. Dessa parametrar är enbart exempelgivna. Då parametrarna har ett inbördes beroende som är synnerligen komplext kan det vara nödvändigt att genomföra experiment om man avser att förändra parametrarna och optimera driften. De i tabellen givna värdena på parametrar är ett exempel som leder till dropphastigheter som leder till ett acceptabelt effektuttag från anordningen.Another embodiment is given by Figure 9. This embodiment is essentially reminiscent of the one given above in connection with Figure 8. The difference is that the fluid supply means here is provided with nozzles which can push liquid droplets in separate directions in the chamber. The fluid supply means is described above in connection with Figure 7. 19 10 15 20 25 30 536 557 In order to give an estimate of the orders of magnitude which give good results, a table with a set of effective values of the constituent quantities is given below. However, these are not the only possible values but only provide an estimate of the values in an effective dimensioning. To optimize the effect of the device, the exact experiment is required where one can start from the approximations given above and then fine-calibrate the setup. This is a traditional experimental activity in the field of technology and is straightforward for a person skilled in the art. However, below we give an example of a parameter family that can be used. These parameters are exemplary only. As the parameters have an interdependence that is extremely complex, it may be necessary to carry out experiments if one intends to change the parameters and optimize the operation. The values of parameters given in the table are an example that leads to drip rates that lead to an acceptable power output from the device.

Tabell 1 Rördiameter Rörlängd Enheter/ark Antal ark (1 ark=1 kvadratmeter /kubikmeter 10|.1m 25|Jm 400 miljoner 56 Spänning Spänning Resistans last Elektrisk hálelektrod katod effekt 100V 53 kV 26Q 110 MW I tabellen ovan avses ett fluidtryck på 5 bar över givna rördimensioner, vilket ger en hastighet pà dropparna kring 50 meter per sekund. Vidare avser rördiametern diametern på röret alternativt munstycket i fluidmatningsorganet. Rörlängden avser längden på det rör eller den kanal som leder till munstycket i fluidmatningsorganet.Table 1 Pipe diameter Pipe length Units / sheet Number of sheets (1 sheet = 1 square meter / cubic meter 10 | .1m 25 | Jm 400 million 56 Voltage Voltage Resistance load Electric hollow electrode cathode power 100V 53 kV 26Q 110 MW The table above refers to a fluid pressure of 5 bar over given pipe dimensions, which gives a speed of the drops about 50 meters per second.Furthermore, the pipe diameter refers to the diameter of the pipe or the nozzle in the fluid supply means.The pipe length refers to the length of the pipe or channel leading to the nozzle in the fluid supply means.

Enheter/ark avser det antal enheter av den elektrohydrodynamiska generatorn som används i varje ark enligt utföringsformen given ovan. På samma sätt definierar antal ark/kvadratmeter hur många ark som skall användas i den tredimensionella konstruktionen. Spänning hålelektrod och spänning insamlarelektrod avser de spänningar som läggs över hålelektroder och insamlarelektroder. Resistanslast avser resistansen på den last som drivs med hjälp av den elektriska energi som bildas i den elektrohydrodynamiska generatorn. Slutligen anger elektrisk effekt den effekt som kan plockas ur generatorn med dessa specifika parametrar. Som nämnts kräver det komplexa beroendet mellan parametrarna att experiment utförs för att optimera uttaget av elektrisk effekt. 20 10 536 557 Applikationer och användning av en EHD-generator enligt uppfinningen En elektrohydrodynamisk generator enligt föreliggande uppfinning kan användas inom en mängd olika områden. l princip kan den vara ett komplement till alla typer av ström- och spänningskällor som används för att driva en elektrisk last. Exempelvis kan en anordning enligt uppfinningen användas för att generera högspänning. Den tämligen låga spänning som används för att spänningsätta hålelektroderna omvandlas till en utmatad högspänning genom att nyttja omvandlingen av fluidens kinetiska energi till elektrisk energi. Självklart gäller detta även för strömmar.Units / sheets refers to the number of units of the electrohydrodynamic generator used in each sheet according to the embodiment given above. In the same way, the number of sheets / square meters defines how many sheets are to be used in the three-dimensional construction. Voltage hole electrode and voltage collector electrode refer to the voltages applied across hole electrodes and collector electrodes. Resistance load refers to the resistance of the load driven by the electrical energy generated in the electrohydrodynamic generator. Finally, electrical power indicates the power that can be picked from the generator with these specific parameters. As mentioned, the complex dependence between the parameters requires experiments to be performed to optimize the output of electrical power. Applications and Use of an EHD Generator According to the Invention An electrohydrodynamic generator according to the present invention can be used in a variety of fields. In principle, it can be a complement to all types of current and voltage sources used to drive an electric load. For example, a device according to the invention can be used to generate high voltage. The rather low voltage used to energize the hole electrodes is converted to an output high voltage by utilizing the conversion of the kinetic energy of the fluid into electrical energy. Of course, this also applies to currents.

En applikation som går att förutse är användning av uppfinningen som komplement eller ersättning för dagens turbindrivna teknik. 21One predictable application is the use of the invention as a complement or replacement for today's turbine-powered technology. 21

Claims

1. 0 15 20 25 30 35 536 557 Patent claims

Electrohydrodynamic generator unit comprising a chamber (1), said chamber provided with at least one holding electrode (2, 2 ') with at least one hole (5, 5'), said holding electrode (2, 2 ') being connected to a voltage source (10 ) and is intended to generate a DC voltage field in the chamber, said chamber is further connected to at least one reservoir (6) containing a liquid such as water, the chamber further comprising at least one (15). electrohydrodynamic generator unit is characterized in that said collecting electrode (3, 3 ') connected to an electrical load the reservoir (6) is connected to an electrically earthed fluid supply means (4) arranged in the chamber provided with at least one nozzle (9, 9'), fitted with corresponding holes (5, 5 ") in the holding electrode (2, 2 '), whereby liquid can be led from reservoir (6) to fluid supply means (4) for pushing drops of the liquid from the reservoir (6) via nozzle (9, 9') against said at least one hollow electrode (2, 2 '), said liquid droplets intended to be charged by an electric DC field generated by said at least one energized hollow electrode (2, 2') and accelerated through the chamber past the holes (5, 5 *) in said at least a holding electrode (2, 2 ') and incident on the collecting electrode (3, 3') to deposit therein charge, said collecting electrode (3, 3 ') intended to be connected to an electric load (15) via said fluid supply means (4) wherein a closed circuit capable of driving the load with the charges deposited on the collector electrode being formed. Electrohydrodynamic generator unit according to claim 1, characterized in that it comprises an electrically grounded fluid supply means (4) connected to a reservoir (6) with a nozzle (9), a holding electrode (2) energized by a voltage source (10) provided with a hole (5) fitted with the nozzle on the fluid supply means (4), a collecting electrode (3) arranged beyond the hole electrode (2) and connected to an electrical load (15) via the grounded fluid supply means, whereby liquid taken from the reservoir is ejected from the nozzle, charged by the electric field generated by the voltage across the hole electrode (2) is accelerated through the hole (5) on the hole electrode to fall onto the collector electrode (3) to deposit its charge therewith, thereby creating a closed circuit 10 10 20 20 25 30 35 536 557 circuit over the electrical load (15) and the grounded fluid supply means (4). . Electrohydrodynamic generator unit according to claim 1, characterized in that it comprises an electrically grounded fluid supply means (4) connected to a reservoir (6) with two nozzles (9, 9 ') directed in each direction, two holding electrodes energized from a voltage source (10) (2, 2 ') provided with each hole (5, 5') fitted with each nozzle (9,9 ') on the fluid supply means (4), two collecting electrodes (3,3') arranged beyond the corresponding hole electrode (2, 2 ') and each connected to an electric load (10, 10 ') via the grounded fluid supply means, liquid taken from the reservoir being ejected from the orifices (9, 9'), being charged by the electric field generated by the voltage across holding electrodes (2, 2 '), and is accelerated through the holes (5, 5') on the corresponding holding electrodes (2, 2 ") to fall on the corresponding collecting electrode (3, 3") to deposit there their charge thereby creating closed circuits over the electrical load (15) and the grounded fluid supply means (4) hydrohydrodynamic generator unit according to claim 2, characterized in that said nozzle (9) consists of a set of nozzles (9), and that said hole (5) consists of a set of holes (5), each of said holes fitted with the corresponding nozzle ( 9) in the set of nozzles. Electrohydrodynamic generator unit according to claim 3, characterized in that said nozzles (9, 9 ') consist of a set of nozzles (9, 9'), and that said holes (5, 5 ') consist of a set of holes (5 5'), each of said holes (5, 5 ') fitted with the corresponding nozzle (9, 9') in the set of nozzles. Electrohydrodynamic generator unit according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the fluid supply means is provided with a closed end (4a) and an open end (4b) for taking in liquid from a pressurized reservoir (6), furthermore the fluid supply means is fixedly arranged in the chamber ( 1) and provided with first and second nozzles (9, 9 '), directed in different directions, the liquid being used in use via the open end in the fluid supply means (4) and via the pressure difference between the chamber and the reservoir. forced out through the nozzles (9, 9 '). . Electrohydrodynamic generator unit according to claim 5 or 6, characterized in that both hollow electrodes (2,2 ') and the collecting electrodes (3,3') are arranged to run through the entire chamber (1) on each side of the fluid supply means (4), the nozzles (9 , 9 ') arranged on the fluid supply means (4) are fitted with the cavities in the corresponding hole electrode (2,2'). Electrohydrodynamic generator unit according to claims 1-7, characterized in that the hollow electrodes (2,2 '), the collecting electrodes (3,3') and the hollow tube structure constituting the fluid supply device (4) are etched from a homogeneous piece of material. Electrohydrodynamic generator, characterized in that it consists of a number of generator units according to any one of claims 1-7, arranged side by side. 24