DE1270163B - Magnethohydrodynamischer Generator - Google Patents

Description

• Magnethohydrodynamischer Generator Die Erfindung betrifft einen magnetohydrodynamischeu Generator zur Erzeugung von Gleich- oder Wechselstrom.
• Nach dem Faradayschen Prinzip wird in einem elektrischen Leiter, der in einem Magnetfeld bewegt wird, eine elektromotorische Kraft erzeugt, die in einem angeschlossenen Verbraucher verwendet werden kann.
• Ein magnetohydrodynamischer Generator, im folgenden kurz MHD-Generator genannt, arbeitet nach diesem Prinzip, nur mit dem Unterschied, daß an Stelle eines festen, formstabilen Leiters eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit bzw. ein elektrisch leitfähiges Gas verwendet wird. Wenn der Strömungskanal von einem Magnetfeld durchsetzt ist, so wird entsprechend dem Faradayschen Prinzip im leitfähigen Strömungsmittel eine elektromotorische Kraft erzeugt, deren Wirkungsrichtung senkrecht auf der örtlichen Strömungsrichtung und auf dem zugehörigen Vektor des magnetischen Feldes steht. über ein entsprechend an oder in den Kanalwänden angeordnetes Elektrodenpaar erhält man eine elektrische Spannung bzw. wenn ein äußerer Stromkreis angeschlossen ist einen elektrischen Strom.
• Es sind auch elektrodenlose Generatoren bekannt, die nach dem Induktionsprinzip arbeiten und die zur Gewinnung von Wechselstromenergie dienen. Die Höhe der erzielbaren Spannung ist durch das Produkt aus Leitergeschwindigkeit, Magnetfelddichte und aktiver Leiterlänge bestimmt. Beim NIHD-Generator mit Elektroden entspricht der aktiven Leiterlänge der Elektrodenabstand. Aus einer Anzahl von bekannten Gründen ist es vorteilhaft, elektrische Leistung mit möglichst hoher Spannung zu erzeugen und zu übertragen. Das bedeutet, daß bei einem MHD-Generator ein möglichst breiter spaltfönniger Kanalquerschnitt für die Strömung anzustreben ist. Dieser Forderung steht entgegen, daß die Rückwirkung des elektromagnetischen Vorganges auf das flüssige oder gasförmige, also nicht formstabile Leitermaterial zu einer die hydraulischen und elektrischen Verluste vergrößernden Veränderung des Strömungsbildes führt, die um so stärker ist, je kleiner das Verhältnis von Höhe zu Breite des Kanals ist, im folgenden kurz »Seitenverhältnis« genannt. Es ist bereits bekannt, zur Verringerung der elektrischen Rückwirkung horizontale Isolierplatten außerhalb des elektromagnetisch wirksamen Teils des Strömungskanals anzuordnen.
• Der Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, die Rückwirkung des elektromagnetischen Vorgangs auf das leitende Medium bei Zulassung eines möglichst breiten spaltförmigen Strömungskanals zu vermeiden bzw. zu verringern, so daß der Generator zur Erzeugung einer relativ hohen Spannung ausgelegt werden kann.
• Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einem NIHD-Generator zur Erzeugung von Gleich-oder Wechselstromenergie innerhalb des gesamten elektromagnetisch wirksamen Teils des Generatorströmungskanals Zwischenwände angeordnet sind. Gemäß der Erfindung bestehen die Zwischenwände im Bereich des Magnetfeldes ganz oder teilweise aus elektrisch leitendem Material, während die Zwischenwände im Anfangs- und Endbereich des Magnetfeldes - und in gewissem Grade auch außerhalb des Magnetfeldes - aus elektrisch isolierendem Material hergestellt sind. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Zwischenwände miteinander durch Querwände verbunden. Bei Vorhandensein eines Strömungskanals mit kreisförmigem Querschnitt ist es vorteilhaft, die Zwischenwände nach der Erfindung aus koaxial angeordneten Rohren zu fertigen. Zur Erhöhung der Festigkeit bzw. zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse ist es vorteilhaft, die koaxialen Rohre mit radial verlaufenden Wänden zu verbinden. Nach der Erfmdung kann die Anzahl der Zwischenwände im Magnetfeldbereich, verglichen mit der Zahl der Zwischenwände außerhalb des Generatormagnetfeldbereiches, größer oder kleiner sein.
• In vorteilhafter Weise können die Zwischenwände für Kühlzwecke teilweise oder vollständig hohl ausgebildet sein, wobei die Hohlräume untereinander verbunden sein können.
• Zur Erläuterung der Erfindung ist in der F i g. 1 ein Querschnitt und in F i g. 2 ein Längsschnitt durch einen Strömungskanal eines NIHD-Generators wiedergegeben. Der Strömungskanal 1 ist innenseitig mit einer elektrisch isolierenden Schicht 2 versehen, in die die erfindungsgemäßen Trennwände 3 fest eingelassen sind. Das elektrisch leitende Medium durchströmt den Kanal 1, wie durch die Pfeile 4 angedeutet ist. Es durchströmt hierbei den Anfangsbereich 5, den Magnetfeldbereich 6, der durch die gestrichelt gezeichneten Linien 7 abgegrenzt ist, und den Endbereich 8. Im Magnetfeldbereich 6 wirkt das durch die Magnete 9 erzeugte Magnetfeld durch den Strömungskanal auf das leitende Medium. Die Richtung des Feldes ist in F i g. 1 durch Kraftlinien 10 angegeben. Die senkrecht zur Strömungsrichtung und senkrecht zum Magnetfeld sich ausbildende EMK wird durch Elektroden 11 abgegriffen und einem Verbraucher 12 zugeführt.
• Im Magnetfeldbereich 6 bestehen die Zwischenwände 3 ganz oder teilweise aus einem elektrisch leitenden Material, während sie im Anfangs- und Endbereich aus elektrisch isolierendem Material hergestellt sind.
• Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Querschnittsform des im allgemeinen rechteckigen MIHD-Kanals elektrisch und hydraulisch günstig ge- wählt werden kann, ohne daß damit zugleich die an den Elektroden erzielbare Spannung in engen Grenzen festgelegt ist. Insbesondere ist der Vorteil der Erfindung darin zu sehen, daß in einem erfindungsgemäß ausgebildeten Strömungskanal eines MHD-Generators unter sonst gleichen Bedingungen hinsichtlich des Magnetfeldes, der strömenden Masse und der Geschwindigkeit eine höhere elektrische Spannung erzielt wird, als dies in einem einzelnen Kanal mit einem entsprechenden günstig gewählten Seitenverhältnis möglich ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß die leitfähigen Zwischenwände oder -wandteile von geringer Festigkeit sein dürfen, weil sie von beiden Seiten mit gleichem Druck beaufschlagt sind. Ferner ist von Vorteil, daß die isolierenden Teile- der Zwischenwände, die über das Magnetfeld hinausreichen, unerwünschte elektrische Rückströme und innerhalb der Strömung mögliche Kurzschlüsse vermeiden helfen und so eine Steigerung des Effektes bzw. eine Verminderung der Verluste bewirken. Gemäß der Erfindung ist es auch vorteilhaft, die Zahl der isolierenden Zwischenwände im Anfangs- und Endbereich des Magnetfeldes zu vermehren, um ihre verlustmindernde Wirkung zu verstärken.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Magnetohydrostatischer Generator zur Erzeugung von Gleich- oder Wechselstromenergie, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des gesamten elektromagnetisch wirksamen Teils des Generatorströmungskanals Zwischenwände angeordnet sind.
2. 2. MED-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände im Bereich des Magnetfeldes ganz oder teilweise aus elektrisch leitendem Material bestehen. 3. MHD-Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände im Anfangs- und Endbereich des Magnetfeldes aus elektrisch isolierendem Material bestehen. 4. MHD-Generator nach Anspruch 1 oder einem -der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände untereinander durch Querwände verbunden sind. 5. MHD-Generator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet ' daß die Zwischenwände aus koaxial angeordneten Rohren bestehen. 6. MHD-Generator nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxialen Rohre mit radial verlaufenden Wänden verbunden sind. 7 * MI-ID-Generator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Zwischenwände außerhalb des Generatormagnetfeldbereiches größer oder kleiner ist als die Anzahl der Zwischenwände im Magnetfeldbereich. 8. MED-Generator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände für Kühlzwecke teilweise oder vollständig hohl ausgebildet sind. 9. MI-ID-Generator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume untereinander verbunden sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 103 706; deutsche Auslegeschrift Nr. 1121202; »Schweiz. Bauzeitung« vom 8. 6. 1961, H. 23, S. 383 bis 390.