Magnetohydrodynamischer Generator Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesser ten magnetohydrodynamischen Generator mit einem von einem heissen elektrisch leitenden Gas durch strömten Kanal und mit in diesem Kanal angeordne ten Elektroden.
Allgemein ausgedrückt erzeugen magnetohydro- dynamische Generatoren (abgekürzt MHD-Genera- toren) elektrische Energie durch die Bewegung eines elektrisch leitenden Fluidums in bezug zu einem Magnetfeld. Das verwendete Fluidum besteht im all gemeinen aus einem von einer Hochdruckquelle aus zugeführten elektrisch leitenden heissen Gas. Von der Quelle aus strömt das Fluidum durch den Gene rator und induziert in diesem bei seiner Bewegung in bezug auf das Magnetfeld eine EMK zwischen den im Generator angeordneten, einander gegen überstehenden Elektroden.
Das Gas wird dann im allgemeinen in die Umgebungsluft abgelassen oder bei komplizierten Anlagen durch Pumpmittel zur Quelle zurückgeführt.
Es kann eine Anzahl verschiedener Gase ver wendet werden; das Gas kann einfach aus Luft- Verbrennungsprodukten oder auch aus inerten Gasen wie Helium oder Argon bestehen. Bei offenen An lagen, das heisst bei solchen Anlagen, bei denen die Gase nach dem Durchströmen der Anlage nicht wie der zurückgewonnen werden, werden normalerweise Luft oder Verbrennungsprodukte verwendet. Bei ge schlossenen Anlagen, bei denen die Gase zurück gewonnen und wieder in Umlauf gesetzt werden, ist es möglich, verhältnismässig teure Gase wie He lium und Argon zu verwenden.
Um die elektrische Leitfähigkeit zu fördern, werden die Gase auf hohe Temperaturen erhitzt; die Leitfähigkeit kann auch dadurch erhöht werden, dass den Gasen eine Sub stanz zugesetzt wird, die bei der Betriebstemperatur leicht ionisiert. Ungeachtet des verwendeten Gases entsteht ein Gemisch von Elektronen, positiven Ionen und neutralen Atomen, welches Gemisch Plasma genannt werden soll.
Nach den bekannten physikalischen Gesetzen wird durch die Bewegung einer elektrisch leitenden Substanz durch ein Magnetfeld an den Kanten der Substanz eine EMK induziert, die benutzt werden kann, um einen elektrischen Strom durch einen Arbeitskreis zu treiben.
Nimmt die Substanz einen Bezirk ein, der grösser ist als der des Magnetfeldes, so können sich in dem jenseits des Magnetfeldes liegenden Teil der Substanz Streu- oder Wirbelströme bilden, die einen Kurz schlusskreis in bezug auf die EMK darstellen. Der Kurzschlusskreis und die Wirbelströme leisten keinen Beitrag zur Strömung des nutzbaren Stromes und führen daher zu Verlusten und zu einer Herabset zung des Wirkungsgrades des Generators.
Es ist naheliegend, dass das elektrisch leitende Gas eines MHD-Generators und das elektrisch lei tende Fluidum, beispielsweise flüssiges Natrium, im Falle elektromagnetischer Pumpen sich über das zu gehörige Magnetfeld hinaus erstreckt und dass Ver luste eintreten. Diese Verluste können die Folge beispielsweise von Wirbelströmen sein. Die Vermin- derung solcher Verluste ist höchst erwünscht, wes halb man sich bemüht hat, diese Verluste herabzuset zen. Bei MHD-Generatoren bestehen gemäss dem Stand der Technik drei grundsätzliche und bekannte Massnahmen, den Kurzschlusseffekt bei diesen Ein richtungen zu vermindern.
Die erste Massnahme sieht eine Veränderung des Querschnittes des Kanals sowie der Feldstärke vor, wobei im Mittelteil des Kanals im elektrisch leitenden Fluidum eine verhältnismässig starke EMK induziert wird, während in Richtung zu den Enden des Kanals allmählich schwächer werdende elektromotorische Kräfte induziert werden. Dieser Aufbau ermöglicht, die Entfernung von der Stelle, an der die stärkste EMK induziert wird, bis zu einer Stelle, an der die EMK den Wert Null aufweist, so gross bemessen werden kann, dass der Kurzschlusseffekt des im Ma gnetfeld benutzten Fluidums praktisch vernachlässig bar klein ist.
Bei der zweiten Massnahme wird die Tendenz zu einem Kurzschluss durch das leitende Fluidum oder des Materials im Innern des Kanals dadurch vermieden, dass im Kanal Trennwände oder Flügel aus Isoliermaterial angeordnet werden, die sich auf einanderfolgend durch den Pfad des Fluidums in der Nähe der Elektroden erstrecken. Die Flügel können sich von den Elektroden aus über einige Ent fernung zu den Einlass- und Auslassteilen des Kanals hin erstrecken.
Nach der dritten Massnahme wird der Kurz schlusseffekt in erheblichem Grade dadurch vermin- dert, dass die Strömung des elektrisch leitenden Flui dums im Kanal unterteilt oder unterbrochen wird, so dass sich einzelne Teile bilden, die nacheinander durch das Magnetfeld geleitet werden.
Da gegenwärtig ein unter hohem Druck stehen des elektrisch leitendes Gas verwendet wird, dessen Temperatur vorzugsweise bei Luft oder Verbren nungsprodukten 2200 C und mehr und bei inerten Gasen vielleicht 1540 C oder mehr beträgt, und auf Grund der hohen Geschwindigkeit des Gases stellen die obengenannten Massnahmen bestenfalls nur Möglichkeiten zur Verminderung des Kurz schlusseffektes dar, die in der Praxis nicht durchführ bar sind und die infolge der mit diesen Massnahmen verbundenen Schwierigkeiten keine gewerbliche Ver wendung oder nur in geringem Ausmass gefunden haben.
Die Erfindung sieht daher einen verbesserten magnetohydrodynamischen Generator vor, mit einem von einem heissen, elektrisch leitenden Gas durch strömten Kanal und mit in diesem Kanal angeord neten Elektroden, wobei Kühlorgane vorgesehen sind, die die Leitfähigkeit mindestens eines Teiles des genannten Gases in einem Bereich stromab von den Elektroden und im genannten Kanal herabsetzen, so dass in diesem Bereich Kurzschlusseffekte vermin dert sind.
Die Erfindung wird nunmehr an Hand von Aus führungsbeispielen ausführlich beschrieben. In der beiliegenden Zeichnung sind die Fig. 1 eine schematische Darstellung eines MI-ID- Generators, Fig.2 eine zum Teil als Schnitt gezeichnete schematische Darstellung eines Ausführungsbeispie- les eines MHD-Generators nach der Erfindung, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer wei teren Ausführungsform der Erfindung, bei der Rohre zum Einlassen von Schichten eines nichtleitenden Gases in einen MHD-Generator verwendet werden,
Fig. 4 ein Querschnitt nach der Linie 4--4 in der Fig. 3, Fig. 5, 6 je eine Seitenansicht von Rohren zum Einlassen eines nichtleitenden Gases in den Kanal eines MHD-Generators, Fig. 7 eine zum Teil als Schnitt gezeichnete schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, bei der das Plasma ohne Einlassen eines Fremdgases in den Kanal gekühlt werden kann, Fig. 8 eine Draufsicht auf die in der Fig. 7 dargestellte Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 9 eine Darstellung einer Abwandlung der Ausführungsform nach der Fig. 7, Fig. 10 eine zum Teil als Schnitt gezeichnete schematische Darstellung einer weiteren Ausfüh rungsform der Erfindung, bei der das Kühlgas in den Kanal aus Öffnungen an den gegenüberliegenden Wandungen des Kanals eingelassen wird, und die Fig. 11 ein Querschnitt nach der Linie 11-l1 in der Fig. 10.
Eine kurze Erläuterung der Art und Weise, nach der MHD-Generatoren im allgemeinen arbeiten, soll das Verständnis für die vorliegende Erfindung för dern. Zu diesem Zweck ist in der Fig. 1 ein MHD- Generator schematisch dargestellt. Nach dieser Figur weist der Generator einen allgemein spitz zulaufen den Kanal 1 auf, in den ein unter hohem Druck stehendes heisses, elektrisch leitendes Gas oder Plasma eingelassen wird, wie durch den Pfeil 2 angedeutet, welches Gas oder Plasma den Kanal durchströmt und aus diesem bei 3 austritt.
Der Druck am Auslassende des Kanals ist niedriger als am Einlassende, aus welchem Grunde das Plasma sich mit hoher Geschwindigkeit durch den Kanal bewegt, wie durch den Pfeil 4 angedeutet. Durch geeignete Wahl der Druckdifferenz und der Form des Kanals kann bewirkt werden, dass das Plasma den Kanal mit im wesentlichen gleichbleibender Ge schwindigkeit durchströmt, was für den Betrieb des Generators erwünscht, jedoch nicht unbedingt er forderlich ist. Der Kanal ist aussen von einem fort laufenden elektrischen Leiter in Form einer Wick lung 5 umgeben, dem aus irgendeiner herkömmlichen Stromquelle oder aus dem Generator selbst ein elek trischer Gleichstrom zugeführt wird.
Der durch die Wicklung fliessende elektrische Strom erzeugt einen den Kanal durchziehenden Magnetfluss, der senkrecht sowohl zur Strömungsrichtung des Plasmas als auch zur Ebene der Zeichnung liegt.
Im Kanal sind die einander gegenüberstehenden Elektroden 6 und 7 angeordnet. Diese Elektroden können sich längs des Kanals in dessen Innerem und parallel zur Richtung der Plasmabewegung erstrecken und einander gegenüberstehend auf einer Achse an geordnet werden, die senkrecht zur Richtung der Plasmabewegung und zur Richtung des Magnetflus ses liegt. Durch die Bewegung des elektrisch lei tenden Plasmas durch das Magnetfeld wird zwischen den Elektroden eine gleichgerichtete EMK induziert, wie durch die Pfeile 8 angedeutet. Das Gefälle des Magnetfeldes stromab von den Elektroden 6 und 7 führt zur Erzeugung von Wirbelströmen, die durch die Pfeile 10 angedeutet werden. Ebenso werden stromauf von den Elektroden 6 und 7 Wirbelströme (nicht dargestellt) erzeugt.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Verminderung dieser letzt genannten Wirbelströme gerichtet.
Die Elektroden 6 und 7 stehen über die Leiter 11 und 12 mit einer Belastung 13 in Verbindung, durch die unter der Einwirkung der zwischen den Elektro den induzierten EMK ein Strom fliesst.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ohne wei teres zu ersehen, dass bei dem MHD-Generator der beschriebenen Art ein stationäres Magnetfeld und eine gleichgerichtete Gasströmung verwendet wird. Infolgedessen stellt ein solcher Generator an sich eine Gleichstromquelle dar. Soll ein Wechselstrom erzeugt werden, so müssen besondere Generatoren oder Hilfsmittel vorgesehen werden, die den Gleich strom in Wechselstrom umwandeln. Bei einem sol chen Generator treten auf der Stromabseite der Elektroden unvermeidbar Wirbelst'romverluste auf.
Die Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen sich erweiternden Kanal 21, der aus einem geeigneten nichtleitenden Material besteht. Das am Einlassende in den Kanal hineingeleitete, unter ho hem Druck stehende, heisse, elektrisch leitende Gas oder Plasma (Pfeil 22) durchströmt den Kanal mit hoher Geschwindigkeit, wie durch den Pfeil u an gedeutet, und verlässt den Kanal durch den Auslass, wie durch den Pfeil 23 dargestellt. Im Kanal 21 sind einander gegenüberstehend aus Segmenten beste hende Elektroden 24 angeordnet. Der Kanal ist von einem fortlaufenden Leiter in Form einer Wick lung 25 umgeben, die aus einer herkömmlichen (nicht dargestellten) Stromquelle mit Gleichstrom versorgt wird.
Der durch die Wicklung 25 fliessende Strom erzeugt einen den Kanal durchziehenden Ma gnetfluss (Pfeil B), der sich senkrecht zur Richtung der Plasmaströmung und zur Ebene der Zeichnung erstreckt. Die Elektroden 24 erstrecken sich vor zugsweise längs des Kanals von einer Stelle aus, die eine kurze Strecke stromab von dem Punkt liegt, an dem ungefähr das Magnetfeld in der Nähe des Einlassendes wirksam zu werden beginnt, bis zu einer Stelle hin, die eine kurze Strecke stromauf von dem Punkt liegt, an dem das Magnetfeld in der Nähe des Auslassendes des Kanals endet.
Es kann an genommen werden, dass das Magnetfeld ungefähr an den beiden Enden der Magnetspule 25 wirksam beginnt bzw. endet. Ungefähr an der Stelle, an der stromabseitig die Elektroden 24 enden, sind um den Kanal herum in Abständen Rohre 26 angeordnet, die sich in den Kanal durch allgemein kreisrunde Auslässe 27 öffnen und das Einlassen eines nicht leitenden Gases (Pfeile 28) in den Kanal ermög lichen. Die Rohre 26 sind unter einem spitzen Win kel zur Aussenseite des Kanals angebracht, um das Einlassen des nichtleitenden Gases in den Kanal zu erleichtern. Wie bereits erwähnt, wird das leitende Gas oder das Plasma auf einer hohen Temperatur gehalten, um die Leitfähigkeit zu fördern, die eine Funktion der Temperatur ist.
Wird daher ungefähr an der Stelle, an der die Elektroden stromabseitig enden, ein Gas eingelassen, dessen Temperatur niedriger ist als die des Plasmas und beispielsweise Raumtem peratur oder eine niedrigere Temperatur aufweist, so wird die Leitfähigkeit des Plasmas auf einen Wert herabgesetzt, der ausreicht, um das Hindurch- fliessen eines nennenswerten Stromes zu verhindern, so dass Kurzschlusseffekte weitgehend vermieden wer den. Dies geht ohne weiieres aus der Tatsache hervor, dass die Leitfähigkeit eines Gases proportional der achten oder zehnten Potenz der Temperatur ist.
Beispielsweise kann ein Plasma bei einer Temperatur von 3200 C je nach der Konzentration des Plasmas und der Keime eine Leitfähigkeit von 10-100 Sie mens/Meter aufweisen, während eine Herabsetzung der Temperatur des Plasmas um 200 C zu einer Veränderung der Leitfähigkeit auf die Hälfte führen kann.
Das kühle oder nichtleitende Gas wird den Roh ren 26 aus einer geeigneten (nicht dargestellten) Quelle zugeführt, wie durch die Pfeile 29 angedeutet, und kann aus Wasserdampf, Stickstoff, Luft oder aus fast jedem nichtleitenden Gas bestehen. Wird das Plasma nach dem Durchströmen des Generators als Arbeitsmittel zum Erzeugen von Dampf benutzt, der seinerseits zum Betreiben einer herkömmlichen Tur bine verwendet wird, so bewirkt das Einlassen eines Kühlgases eine Herabsetzung der Gesamttemperatur des Arbeitsmittels auf einen Wert, der der günstig sten Einlasstemperatur für den Verdampfer ent spricht.
Soll tatsächlich ein Verdampfer mit dem aus dem Generator ausströmenden Gas versorgt werden, so kann es durchaus erforderlich werden, das Gas auf die Einlasstemperatur des Verdampfers abzuküh len. In diesem Falle dient das Kühlgas dem doppel ten Zweck der Abkühlung des Gases auf eine ge wünschte Temperatur und der Verminderung der Kurzschlusseffekte.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Er findung nicht auf die Art des verwendeten nicht leitenden Gases beschränkt ist, wie es auch nicht erforderlich ist, dass das nichtleitende Gas an einer Stelle eingelassen wird, die unmittelbar stromab von den Elektroden liegt. Das nichtleitende Gas kann weiterhin erhöhte Temperaturen (wie auch herab gesetzte Temperaturen) aufweisen, solange es im wesentlichen nichtleitend ist.
Die grössten Wirbelstromverluste treten innerhalb eines Kanaldurchmessers von der Stelle aus auf, an der die Elektroden stromabseitig enden. Obwohl es vorzuziehen ist, das nichtleitende Gas so nahe wie möglich an der am weitesten stromab liegenden Elektrode einzulassen, so werden befriedigende Er gebnisse erzielt, wenn das nichtleitende Gas stromab von den Elektroden in einer Entfernung eingelassen wird, die klein ist in bezug auf den Durchmesser des Kanals, den dieser an der am weitesten stromab liegenden Elektrode aufweist.
Für die Praxis sollte die am weitesten stromauf liegende Stelle, an der das nichtleitende Gas eingelassen wird, von der letz ten stromabseitigen Elektrode nicht weiter entfernt liegen als ungefähr ein Viertel des Durchmessers beträgt, den der Kanal an der am weitesten stromab liegenden Elektrode aufweist. Jedoch soll das nicht leitende Gas in den Teil des Kanals eingeleitet wer den, der zwischen der letzten Elektrode in der Strom abrichtung und dem wirksamen Ende des Magnet feldes liegt.
Um die besten Ergebnisse zu erzielen, soll das nichtleitende Gas in ausreichender Menge eingelas sen werden, um Wirbelströme über eine Strecke von ungefähr einem Durchmesser zu beseitigen oder wesentlich zu vermindern, den der Kanal am aus- lassseitigen Ende der Elektroden aufweist. Das Vo lumen des Gases wird natürlich bestimmt von dem Wärmegehalt des leitenden Gases, dessen Geschwin digkeit und von den Abmessungen des Kanals.
Erstreckt sich das wirksame Magnetfeld über die letzte Elektrode in der Stromabrichtung hinaus, so kann dies zur Erzeugung einer Rück-EKM führen, die den Endeffektwirbelströmen entgegenwirkt. In diesem Falle kann das nichtleitende Gas stromab von den Elektroden jedoch innerhalb des Magnetfeldes und gut innerhalb eines Kanaldurchmessers an der letzten stromabseitigen Elektrode eingelassen werden.
Das Einlassen eines nur eine geringe oder gar keine Leitfähigkeit im Vergleich zu der des Plasmas aufweisenden Gases in den Kanal zwecks Vermin derung der Leitfähigkeit des Plasmas an ungefähr der stromabseitigen Schlussstelle der Elektroden über eine Strecke von ungefähr einem Durchmesser, .den der Kanal an dieser Stelle aufweist, in der an Hand der Fig. 2 beschriebenen Weise erfordert ein ver- hältnismässig grosses Gasvolumen.
Es wäre höchst erwünscht, wenn dieses Gasvolumen herabgesetzt werden könnte, ohne die Kurzschlusseffekte gegen über denen, die anderenfalls möglich wären, un verhältnismässig zu vergrössern. Ist weniger Gas er forderlich, so wären hierfür weniger Aufwand und Kosten erforderlich, und die Austrittstemperatur des Plasmas würde erhöht werden.
Dieser letzte Ge sichtspunkt ist offenbar von Wichtigkeit, wenn das Plasma nach dem Durchströmen des MHD-Gene- rators als Arbeitsmittel beispielsweise einer her- kömmlichen Dampfturbine zugeführt wird.
Die Fig. 3 zeigt eine Anordnung, die den End- effektkurzschluss stromab von den Elektroden ver hindert oder wesentlich vermindert, wirksamer ist und die Verwendung eines kleineren Volumens nicht leitenden Gases gestattet als das Volumen, das bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform er forderlich ist.
Die Fig. 3 und 4 zeigen einen MHD-Generator mit einem Kanal, Elektroden und einer Wicklung, welche Elemente denen in. der Fig. 2 dargestellten gleichen. Die zwischen den Elektroden erzeugte gleichgerichtete EMK ist durch einen Pfeil E an gedeutet. Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, er strecken sich mehrere Rohre 35 aufeinanderfolgend durch den Pfad des leitenden Gases quer über den Kanal 21 hinweg am stromabseitigen Schlusspunkt der Elektroden 24.
Die Rohre 35 können aus einem Material mit einer geringen elektrischen Leitfähig keit bestehen, sind an der stromauf liegenden Seite mit Austrittsöffnungen 36 versehen, erstrecken sich durch die gegenüberliegenden Seiten 37 und 38 des Kanals hindurch und sind an die Einlassverteiler 39 und 40 angeschlossen. Wie am besten aus der Fig. 4 zu ersehen ist, wird das nichtleitende Gas aus einer (nicht dargestellten) Quelle unter Druck (Pfeil 41) zu den Einlassverteilern 39 und 40 und von dort aus zu beiden Enden der Rohre 35 geleitet, wonach das Gas durch die Austrittsöffnungen 36 der Rohre 35 in den Kanal 21 eingelassen wird.
Die Aus trittsöffnungen 36 weisen die herkömmliche Form auf und lassen das Gas längs eines jeden Rohres gleichmässig austreten. Obwohl die Austrittsöffnun gen 36, wenn gewünscht, auf der Stromabseite der Rohre 35 angeordnet werden können, ist deren An ordnung auf der Stromaufseite der Rohre vorzuzie hen, da das eingelassene Kühlgas von dem mit hoher Geschwindigkeit strömenden Plasma (Pfeile 42 in der Fig. 3) über die Rohre zurückgetrieben wird und hierbei die Rohre zusätzlich kühlt.
Das die Rohre beständig durchströmende Kühlgas leitet zu erst einmal Wärme von diesen ab, während bei dem Rückströmen des Kühlgases über die Rohre hinweg weitere Wärme abgeleitet wird, wodurch, was sehr wichtig ist, verhindert wird, dass das heisse Plasma mit den Rohren direkt in Berührung gelangt, so dass der Stromfluss und die Wärmeströmung vom Plasma zu .den Rohren vermindert wird.
Da weiterhin die Rohre von einem im wesentlichen nichtleitenden Gas um hüllt und daher vom Plasma isoliert sind, können diese aus einem leitenden Material hergestellt wer den und damit wirksame elektrische Leiter darstel len, wenn dies erwünscht ist.
Wenn das nichtleitende Gas aus jedem Rohr stromab wandert, vermischt es sich mit dem Plasma und bildet auf Grund der herabgesetzten Temperatur und der damit verbundenen geringen Leitfähigkeit im Vergleich zur Leitfähigkeit des übrigen Teiles des leitenden Gases oder Plasmas mehrere isolie rende Barrieren. Auf Grund der isolierenden Barrie ren oder kühlen Teile des vom Kanal umschlossenen Raumes wird die Anwesenheit von Wirbelströmen wesentlich vermindert, wenn nicht sogar gänzlich beseitigt.
Die Anzahl der Rohre, deren Abstand von einander und das Volumen des in den Kanal ein zulassenden Gases werden anhand von Berechnungen und Versuchen bestimmt, um die Wirtschaftlichkeit und den elektrischen Wirkungsgrad miteinander in Einklang zu bringen.
Die Austrittsöffnungen .der Rohre können ver schiedene Formen aufweisen. In den Fällen, in denen das nichtleitende Gas den Rohren von beiden Enden aus zugeführt wird (Pfeil 41), können die Austritts öffnungen sich über die Länge der Rohre hinweg er strecken und zur Mitte des Kanals hin erweitern, wie in der Fig. 4 dargestellt, oder es können mehrere Auslässe 43 vorgesehen werden, wie in der Fig. 5 dargestellt, um ein gleichmässiges Ausströmen des Gases längs jeden Rohres zu erzielen.
Wird ander seits das nichtleitende Gas nur an der einen Seite in die Rohre geleitet (Pfeil 44), wie in der Fig. 6 dargestellt, so kann eine Austrittsöffnung 45 vor gesehen werden, die sich beispielsweise von der Seite 38 des Kanals aus zur anderen Seite 37 hin erweitert, an welcher Seite die Rohre verschlossen sind. Wenn gewünscht, können die Rohre weiterhin aerodyna misch günstig ausgestaltet werden, um deren Be anspruchung zu verringern.
Um eine unzulässige Verengung des Auslasses zu verhindern, soll der gesamte Querschnitt der Rohre 35 so klein sein, wie praktisch durchführbar. Als Bei spiel, jedoch ohne Beschränkung hierauf, sei angege ben, dass der Gesamtquerschnitt der Einlassmittel, bei spielsweise der Rohre 35, ungefähr 2 % des Quer schnittes des Kanalauslasses betragen soll. In den Fig. 3 und 4 und in den Fig. 7-9 :sind die Rohre 35 bzw. 51a-51d vergrössert dargestellt, um die Er läuterung der Erfindung zu erleichtern.
Aus dem Vorstehenden ist zu ersehen, dass die anhand der Fig.2 beschriebene Einrichtung die Temperatur mindestens des grössten Teiles, wenn nicht des ganzen vom Kanal stromab von den Elek troden umschlossenen Raumes herabsetzt, und dass die anhand der Fig. 3 (sowie Fig. 7 und 10) be schriebene Einrichtung die Temperatur und die Leit fähigkeit mindestens mehrerer voneinander entfern ter Teile des vom Kanal umschlossenen Raumes her absetzt, die sich im wesentlichen quer über den Kanal hinweg und unter einem Winkel zu den Elektroden auf deren Stromabseite erstrecken.
Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen eine Anordnung zum Kühlen des Plasmas oder des leitenden Gases ohne Einlassen eines nichtleitenden Fremdgases in den Kanal. Wie aus diesen Figuren zu ersehen ist, er strecken sich mehrere Rohre 51a, 51b, 51c und 51d quer über den Kanal 21 hinweg auf der Strom abseite der Elektrode 24. Die Rohre 51a-51d bilden mehrere Gruppen 52, die in Abständen quer zur Ebene der Elektroden angeordnet sind. Jede Gruppe 52 erstreckt sich in der Richtung der Gasströmung und parallel zu dieser. Als Beispiel, jedoch ohne Beschränkung hieraus, sei angegeben, dass jede Gruppe 52 vier Rohre 51a-51d umfasst.
Wie in der Fig. 8 dargestellt, können Rohre jeder Gruppe mit einander abwechselnd mit einem Einlassverteiler 53 und einem Auslassverteiler 54 verbunden werden. Die Enden der Rohre 51a und 51c sind direkt mit dem Einlassverteiler 53 und dem Auslassverteiler 54 an den gegenüberliegenden Seiten des Kanals 21 verbunden.
Jedoch sind die Enden der Rohre<I>51b</I> und 51d, die an derselben Seite des Kanals liegen wie der Einlassverteiler 53, über eine Rohrleitung 55 mit dem Auslassverteiler 54 verbunden, während die entgegengesetzten Enden dieser Rohre über eine Rohrleitung 56 mit dem Einlassverteiler 53 verbun den sind. Hieraus ist zu ersehen, dass bei der Zu führung eines Kühlmittels (Pfeil 57) aus einer ge eigneten (nicht dargestellten) Kühleinrichtung zum Einlassverteiler 53, das Kühlmittel die Rohre ab wechselnd in entgegengesetzten Richtungen durch strömt und durch den Auslassverteiler (Pfeil 58) zur Kühleinrichtung zurückgeleitet wird.
Wenn Teile des leitenden Gases über die Rohre jeder Gruppe hinwegströmen, so werden diese Teile abgekühlt, wobei der Durchst'rom eines Kühlmittels durch die Rohre in entgegengesetzten Richtungen das Entstehen eines Temperaturgefälles an diesen Tei len des gekühlten Gases verhindert, welches Ge- fälle an der einen Seite des Kanals höher ist als an der anderen Seite, wie dies der Fall wäre, wenn das Kühlmittel in derselben Richtung durch die Rohre geleitet würde. Selbstverständlich kann das Kühl mittel jedoch in derselben Richtung durch alle Rohre geleitet werden, wie in der Fig. 9 dargestellt.
Die Fig. 10 und 11 zeigen eine Abwandlung der in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform. Nach der Darstellung wird das nichtleitende Gas 41 in den Kanal 21 aus mehreren einander gegenüberste henden, auf Längsabstand stehenden und allgemein rechteckigen Austrittsöffnungen 61 eingelassen, die an den Seitenwandungen 62 und 63 des Kanals 21 vorgesehen sind.
Während die Rohre 26 nach der Fig. 2 um den Kanal 21 herum radial angeordnet sind, liegen die einander gegenüberstehenden Aus trittsöffnungen 61 an den Seitenwandungen 62 und 63 des Kanals nach den Fig. 10 und 11 parallel zur Gasströmung an dieser Stelle und allgemein senk recht zur Ebene der Elektroden 24. Die Austritts öffnungen 61 können ungefähr am stromabseitigen Schlusspunkt der Elektroden .oder in einer Entfernung hiervon ausgehen, die kurz ist in bezug auf den Durchmesser des Kanals an dieser Stelle, wie in der Fig. 10 dargestellt.
Die Austrittsöffnungen 61 brauchen sich nicht stromab von den Elektroden über eine Entfernung zu erstrecken, die grösser als ungefähr ein Kanaldurchmesser ist.
Die in den Fig. 10 und 11 dargestellte Aus führungsform arbeitet im wesentlichen in derselben Weise, wenn auch nicht ganz so befriedigend wie die anhand der Fig. 3 beschriebene Ausführung und vermindert oder beseitigt den Endeffektkurzschluss. Der grösste Vorzug der Ausführungsform nach den Fig. 10 und 11 besteht in dem Wegfall der Rohre nach der Fig. 3 und damit beispielsweise der Schwie rigkeiten, die aus deren Anwesenheit im Kanal ent stehen,
womit auch die Wartungsschwierigkeiten ent fallen.