DE1589596A1 - Magnetische Flasche mit hoher Leistung - Google Patents

Description

DR. MULLER-BORi DiPL.-lNQ. 6RALFS DR. ΜΑΝΙτί³*' ^DEUFEL

PATENTANWÄLTE

19.. April 1967 Fl/üv - C 805

COiIPAGIiIE GENERATE D'ELECTEICITE. 5^zl-, rüe La Bo et ie, Paris 8, Frankreich,

Magnetische Flasche mit hoher Leistung

Die Erfindung "betrifft eine magnetische Flasche, cUtu eine■' ■Vorrichtung, die den Durchgang eines Stromes von beträchtlicher Stärke und kurz ei¹ Dauer durch eine Spule gewährleistet, die zur Schaffung eines starken magnetischen FeI-dos bestimmt ist, und zwar insbesondere in einem Gefäß, in duiu .ein llasma mit sehr· hoher Temperatur vorhanden ist.. Es ißt uoLiannt.,' daJi die Erzeugung eines Plasmas mit sehr hoher Temperatur ■ in einem GefäB mit der Ausbildung eines Finch-Ei"fclit:,,j ar: den Plasma verbunden ist. wodurch das Plasma zu" oiiiev '/oil den. Wänden des Gefäßes entfernten Säule zusainmoE.g'Sxaiit wird- Dieser Piuch-Effekt wird durch ein sehr. kräftiger:; Hagnetfeld erhalten. In der Plasma-Technologie : wird αϊο Spule und das den Pinch-Effekt bewirkende Speisesyctom als maguetische Flasche bezeichnet. ,_1Λ«,_ω

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BRAUNSCHWEIQ, AhI BÜR6ERPARK 8, TEL. (0631) 28487 8 MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STR. I₁ TEU (ΟβΠ) 225110

Die "bei derartigen Vo it ic nt ung en verwendeten Energien sind ■beträchtlich und können mehrere Kilojoule erreichen, die im allgemeinen durch die Entladung einer unter Hochspannung geladenen Kondensatorbatterie bereitgestellt worden. Um diese Energie am besten auszunützen und den größten Nutzeffekt daraus zu ziehen, werden Anstrengungen unternommen, lim die Verluste in dem Kreis der magnetischen Flasche auf das Minimum zu reduzieren.

Es ist bekannt, einen Kondensator in einer derartigen magnetischen Flasche über eine erste Funkenstrecke mit relativ hoher Steifigkeit (rigidite) zu entladen und durch die Spule einen starken Strom zu schicken, in^dem der Kreis der Spule durch eine parallel zu ihr liegende andere Hilfsfunkenstrecke wieder geschlossen wird, welche eine geringere Steifigkeit und eine geringere Impedanz als die erste Funkenstrecke besitzt und bei HuI!spannung arbeitet Dor in dc-r Spule durch die Anlegung eines über die erste Furienstrecke von den Kondensator kommenden Spannungsstoßes entstandene Strom flioüt in einem Kreiszweig mit relativ geringer Impedanz wodurch das .Energiemaximum in dem magnetischen Feld konzentriert wird, das durch den Durchgang des Stromes in.der Spule erzeugt v/urde.

Entladungen dieser.Art sind aufgrund der Wirkung der Induktanz der Spule und der in dem Kreis vorhandenen Kapazitäten von Schwingungen'begleitet- In einem verlustlosen Kreis oder in

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einem Kreis mit gei-ingen Verlusten sind Spannung und Strom " um 90° phasenverschoben, wobei die Spannungsmaxima mit den Mulldurchgängen des Stroms zusammenfallen und umgekehrt

Ziel der Erfindung ist vor allem eine Einschalt vorrichttuig für eine magnetische Flasche.; die einen Strom liefert, der zum"Zeitpunkt" des ersten Hulldurchgangs der Spannung sein -Heucimum. err eicht und anschließend nach einem aperiodischen Gesetz abnimmt.

In einer magnetischen Flasche bei der die Speisung einer Spule durch eine Gleichstromcuelle mittels einer nit der Quelle in Reihe geschalteten Hauptfuiikenstrecke und einer parallel sur Spule liegenden Hilf si" unkenstrecke erfolgt, werden gemäß der E"?findung die zvroi Funkenstrecken dux-ch einen von einem optischen Sender auagesaudten Stralil ausgelost, vob ei die zwei Funkenstrecke-^ :;:.tsprechend der Richtung des Strahles des optischen Sondca-s ausgerichtet und Einrichtungen vorgesehen sind, um den Strahl durch -:io Elektroaen treten zu lassen ,

GemälS ei;;ar Aueliüii'ungcform d--r. ü'-fiiidun^ v.'ird das AusZ-bs-ori der Hilf ε funken: strecke mit ei..er bezüglich der Auslösui.r i;:· ersten Funlcenstrecke vorgegebsnoii Verzögerung bewirkt, die gleich der Zeit ist, die ε-jr Par-chdiingung eines in ai': Η:'.1:.τ· funkenstrecke eir.gefügter. aialolrcriac:;.,... Schirmes ex-fc-r...-''.-liiI ist

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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der dielektrische Schirm vorzugsweise die Form einer Platte auf und ist an seinen beiden Seiten metallisiert.

Gemäß einer anderen Besonderheit der Erfindung wird am Ende einer vorgegebenen Zeit nach der Auslösung der ersten Funkenstrecke ein parallel zur-Hilfsfunkenstrecke liegender metallischer Kontakt aufgrund der Wirkung eines Stromes geschlossen, der durch eine dritte Funkenstrecke übertragen wird, welche von einem zweiten von dem optischen Sender kommenden Strahl ausgelöst wird, und diese dritte Funken-

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strecke ist um einen durch eine zwischen ihre Elektroden eingefügte dielektrische Platte festgelegten Betrag verzögert.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Anlegung einer von einer elektrischen Quelle herrührenden Energie in einer Verwendung, beispielst/eise der Ausbildung eines Plasmas, durch einen Lichtstrahl ausgelöst werden, der von dem optischen Sender ausgesandt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutertf in dieser zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform· der Erfindung, .

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Figur 2 eine vergrößert dargestellte Einzelheit eines Teils der Figur 1, und . ^:

Figur 3 eine Kurvendarstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung».

In Figui? 1 ist mit 1 ein.optischer Sender von der auslösbaren Art bezeichnet, der ein Lichtbündel 2 aussenden kann, von dem ein Teil 2" durch ein,optisches Organ abgelenkt wird, das einen Teil 2' durchläßt„ ^as optische Organ ist vorzugsweise ein halbdurchlässiger Spiegel 3° Durch zwei Elektroden 4t- und 5 einer" Ilauptfunkenstrecke A mit großer Steifigkeit ist ein Kanal gebohrt, durch den der Strahl 2' treten kann. Mit 5 und sind die Elektroden einer Hilfsfunkenstrecke B bezeichnet, die

wesentlich näher

/beieinanderliegen als die Elektroden 4 und 5- Die Steifigkeit der Hilfsfunkenstrecke B wird durch das Vorhand.ensein einer metallisierten, dielektrischen Platte 7 erhöht» Die Elektrode 6 ist mit Erde verbunden. Die Elektrode. 4 liegt an_; einei-. Hochspannungsquelle mit gnrßer Energie, und .zwar vor- zugsweise an einer geladenen Kondensatorbatterie 8.= Die Elektrode ist mit einem Ende einer Spule 9 verbunden, die eine "magnetische Flasche'bilden kann Das andere Ende dieser Spule 9 liegt an; -Erde. Parallel zur Spule 9 iet■-ein Schalter iO mit großem Querschnitt angeordnet, dessen Schließen durch einen durch die Wicklung 11 fließenden Strom gesteuert werden kann.

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QRiGJK'AL !MSPSCTED

Der in der Wicklung ii fließende Strom kann von einem zweiten Kondensator 21 geliefert werden, und zwar über eine dritte Funkenstrecke C, die aus Elektroden 22 und 25 besteht, von denen die eine, nämlich 22, hohl ist und von einem Strahl 2" durchquert werden kann, der mittels des halbdurchlässigen Spiegels $ von dem Strahl 2 abgeleitet ist..Zwischen der Elektrode" 22 und der Elektrode 23 ist in der Bahn des von dem optischen Sender ausgesandten Strahles 2" eine dielektrische Platte 24 angeordnet.

Nach Figur 2, die einen vergrößert dargestellten Teil der Figur 1 zeigt, ist im Inneren der Elektrode \5 eine Linse 12 angeordnet, die das Strahlenbündel 2' auf einen Punkt der

fokussiert . _Λ , .-■ Fläche der dielektrischen Platte 7 , welche zwei Metallschichten 7a und 7b auf v/eist, Die Linse 12 ist in Figur 1 lediglich in schemati scher Weise angegeben.

Wie aus Figur i zu entnehmen ist, ist im."Inneren der Elektrode 22 gleichermaßen eine Linse 25 vorgesehen»

Im folgenden wi,rd die Wirkungsweise der; Vorrichtung erläutert.

Sobald der ausgelöste optische Sender 1 wird die Haupti

einen Strahl aussendet,

unkenstrecke A aufgrund der durch die Strahlen, 2' des optischen Senders bewirkten Ionisation ausgelöst und die Spannung ü des Kondensators wird auf die' Elektrode 5^uTber- ··

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tragen. Da der Strahl des optischen Senders anfänglich, durch die Platte 7 aufgehalten wird, tritt keine sofortige lonisa-, tion der Hilfsfunkenetrecke B auf. Der durch die Linse 12 auf die Platte 7 fokuseierte Strahl des optischen Senders

benötigt zur.Durchdringung dieser Platte 7 eine bestimmte, , , genau vorgegebene Zeit, worauf der eich ausbildende Lichtbogen diese Platte verdampft.

Da die Seiten der Platte ? mit einem gut leitenden Metall,

• .-"■■- bei

beispielsweise Kupfer, bedeckt sind, bleibt/der Verdampfung der Platte ein Nebel aus gegebenenfalls verflüssigtem Kupfer~ staub Eurück. Daraus folgt, daß der Widerstand des ionisierten Veges zwischen den Elektroden 5 und 6 sehr gering ist und beispieleweise in der Größenordnung von einigen tausendstel Oha liegt. .

Ton der !Auslösung der Hauptfunkenstrecke A. an bildet sich in der fitpule 9 in Verbindung mit den in dem Kreis vorhandenen ,. - Kapazitäten ein gedämpfter Schwingungszustand aus.

Figur 3 zeigt die der Spannung u an den Klemmen und dem Strom i , in der Spule entsprechenden Kurven. Zu Beginn wird plötzlich λ eine Spannung 0_Q angelegt, die im Prinzip gleich der .Spannung , ist, auf die der Kondensator 8 aufgeladen wurde. Der Strom ;· geht von Null aus und durchläuft gleichzeitig mit dem Null- ; ■■ durchgang der Spannung vor dem Vorzeichenwechsel einen «Maximalwert Ι_Λ. Genau zu dem ^AeJ.tpunkt, zu dem diese zwei Größen ■ : 00982C/0734 _oRE:m ,_NSpKrrED ■ =

. durch diese besonderen Werte gehen, d.h. zur Zeit. X , ermöglicht

die erfindungsgemäße Vorrichtung.die Auslösung der Hilfsfunkenstrecke B. Die Spule speist in einen geringen Widerstand, da der Widerstand der gezündeten Funkenstrecke B beispielsweise in der Größenordnung von einigen TausensteL Ohm liegt. Daraus folgt, daß : die Größen den Schwingzustand verlassen und entsprechend den durchgehend ausgezogenen Kurven verlaufen. Würde das System sich selbst überlassen, so wurden die Größen den gestrichelt gezeichneten Kurven folgen DiO Zeit "% wirdexperimentell bestimmt, und zwar beispielsweise durch eine mittels eines Oszilloskops vorgenommene Untersuchung. Die Zeit Γ'kann in der Größenordnung von einigen Mkr ο Sekunden liegen.*

Eine Auslöseverzögerung V der Funkenstrecke B bezüglich der Auslösung der Funkenstrecke A wird durch Einstellung der Dicke der Platte 7 erreicht. In der Praxis wird der Platte 7 eine Dicke in der Größenordnug von einigen zehn Millimetern gegeben werden. Die auf diese Weise erhaltene Verzögerung ist mit einer ausgezeichneten Annäherung reproduzierbar.

Es wird somit eine gleichförmige, relativ langsam erfolgende Verringerung des Stromes erreicht, die mit einer starken Blindenergiekonzentration in dem Feld der Spule verbunden ist.

Zur weiteren Verringerung der Verluste, d-.h. des sich dem Durchgang des Stromes entgegenstellenden Widerstandes, ist gemäß der

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Erfindung eine -Verstärkung der Leitung der Funkenstrecke B vorgesehen, und zwar mittels eines metallischen Kontaktes mit großem Querschnitt. Am Ende einer Zeit T, die vorteilhafterweise beispielsweise in der Größenordnung von 15 bis 2OQAiS liegt, nach dem Auslösen der Hauptfunkenstrecke A wird ein starker Strom in die Wicklung 11 des Schalters 10 durch die Auslösung einer diatten Funkenstrecke C geschickt, welche von einer Quelle 21 gespeist wird. Diese Auslösung wird durch die vom Durchgang des Strahles 2" des optischen Senders hervorgerufene Ionisation bewirkt,. Die Verzögerung T der Auslösung dieser dritten Funkenstrecke bezüglich der Auslösung der.Hauptfunkenstrecke wird durch die Wahl einer ge- > eigneten Dicke der dielektrischen Platte 24 eingestellt» Im allgemeinen wird es dabei nicht erforderlich sein, die Platte Z^Lr mit einem KupferÜberzug zu versehen. .

Der Schalter 10, der durch die Wirkung des durch die Wicklung 11 fließenden kräftigen Stromes mit Gewalt geschlossen wird,. erniedrigt den Widerstand des Kreises der Spule auf einige Mikro-Ohm, Die Kurventeile M und F entsprechen dent Betriebs-:

fall mit dem mechanischen Schalter, während die Teile Wund;N'

dem Fall ohne Schalter entsprechen würden* Bei diesen Bedin-i ■ gungen wird in dem Magnetfeld im Innern der Spule 9 die maximal mägllöhö Energie angesammelt«

Der Betrieb der vorstehend beschriebenen Magnetischen Flasche

ORIGINAL -IMaPECTED

kann in einfacher Vei.se mit eine:- zugeordneten Jfceefäo koordiniert werden, beispielsweise mit der Ausbildung eines Plasmas in einem durch die "magnetische Flasche" begrenzten Gefäß, in^dem durch die in der Vorrichtung vorhandenen Strahlen de's optischen Senders eine vierte Funkenstrecke ausgelöst wird. °

Diese Möglichkeit ist in der Figur 1 durch die gestrichelt dargestellte Vorrichtung angegeben, die eine Quelle 31, zwei in ihrer Mitte durchbohrte und eine Funkenstrecke bildende Elektroden und ein ein Gas enthaltendes Gefäß 34- umfaßt, das mit geeigneten Elektroden versehen ist, von denen eine an Erde liegt. Die Entladung in dem Gefäß 34- wird durch Ionisierung der Funkenstrecke D durch den Strahl 2" des optischen Senders ausgelöst

- Bbjbntansprüche -

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Claims (2)

, ν -11 - 1569896 ξ ?-."- -'■-■-■■ "ί ·■ ; I 3?". ä- t en t ansprich e

1. Strom-Speisevorrichttir^ für eine Induktanz mit einem elektrischen Energiespeicher, der mit der Induktanz· «Hd'einer aus einer ersten und einer aweiten Elektrode bestehenden Tunkenstrecke in Reihe geschaltet ist, so- * Wie einer zweiten Funkenstrecke, die parallel zur Induktanz

* liegt, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die zweite Funkenstrecke aus einer mit der zweiten Elektrode zusammenarbeitenden dritten Elektrode"besteht und mit der ersten und der zweiten Elektrode ausgerichtet ist, welche'axiale Bohrungen, aufweisen, die den Burchtritt des Lichtstrahles

eines optischen Senders ermöglichen, und daß zwischen der zweiten, und der dritten Elektrode im Weg des Strahles des optischen Senders, der die erste Funkenstrecke durchlaufen hat, ein dielektirischer Schirm angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch- g e k e η η ζ e i c h η e t, daß der Schirm aus einer Platte aus dielektrischem .■Material besieht, die zumindest auf einer ihrer zwei Seiten ndir einer relativ dünnen Metallschicht bedeckt ist.

J. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fokussiervorrichtung in der Weise angeordnet ist, daB der Strahl des optischen Senders auf der Fläche des Schirmes zusammengefaßt wird. . .

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A. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η ζ eichn e t, daß die Fokussiervorrichtung in der Bohrungsöffnung im Innern der zweiten Elektrode angeoi'dnet ist»

5* Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Schirmes in der Weise eingestellt ist, daß der Sckirm von dem Strahl des optischen Senders mit einer vorgegebenen Verzögerung "bezüglich des Auslösezeitpunktes des elektrischen Bogens in der ersten Funkenstrecke durchbohrt wird.

ο Vorrichtung nach Anspruch ß, dadurch gekennz e' ich-

Einstellung

n* e t, daß die - derart gewählt, ist. daß das Durchbohren des Schirmes zu dem Zeitpunkt erfolgt, zu dem die Spannung an den Klemmen der ersten Funkenstrecke durch Hull geht

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e nn Z e i c h η et, daß parallel zur Induktanz ein Schalter mit großem Stromübertragungsvermögeii geschaltet ist

Vorrichtung nach Anspruch- 7·. dadurch gekennzeichnet,- daß der Schalter eine Steuerwicklung aufweist, die über eine, dritte"Funkenstrecke-mit einem elektrischen Energiespeicher" verbunden ist, wobei diese dritte Funkenstrecke eine durch einen Strahl.des optischen Spiders gesteuerte Vorrichtung .zur Bogenzüridung aufweist,

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· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e Ic e η η ze i c h . net, daß die dritte Funkenstrecke zwei Elektroden aufweist, von denen eine mit einer Öffnung versehen ist, die das Durchtreten eines Strahles des optischen Senders gewährleistet, und daß zwischen den zwei Elektroden im Weg des Strahles des optischen Senders ein dielektrischer Schirm angeordnet

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ΙΟ. "Vorrichtung nach Anspruch 9? dadurch g e k e η η ζ e i c h net, daß der Strahl des optischen "Senders ein von dem • Iiichfbundel abgeleiteter Teil ist, das die erste Funken-

: strecke durchquert.,

1-1". -Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t, daß die Induktanz eine Spule ist, 'in deren Innerem eine Gasrohre angeordnet ist, die zwei Elektroden aufweist, von denen eine an Masse liegt und die andere mit einem elektrischen Energiespeicher über eine Funkenstrecke verbunden ist, die aus zwei Elektroden besteht, von denen jede mit einer axialen Bohrung versehen ist, die das Durchtreten eines Strahles eines optischen Senders durch die Funkenstrecke gewährleisten» - _f

Torrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η ζ e i c h net, daß der Strahl des optisichexi. Senders ein von dem die erste Funkenstrecke durchquerenden Lichtbündel abgelenkter OJeil ;ist„ '■■'.'!

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