AT509031A2 - Plasmadynamischer generator mit innerer, elektrischer ionisation des arbeitsmediums - Google Patents

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K44/00Machines in which the dynamo-electric interaction between a plasma or flow of conductive liquid or of fluid-borne conductive or magnetic particles and a coil system or magnetic field converts energy of mass flow into electrical energy or vice versa
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Description

PLASMADYNAMISCHER GENERATOR MIT INNERE, ELEKTRISCHE IONISATION
DES ARBEITSMEDIUMS
Stand der Technik.
Alle bis heute gebaute magnetohydrodynamische Generatoren haben viele Nachteile. Hier sind die einige wichtigste Nachteile gennant. 1. ) Das Arbeitsmedium (meistens Abgase) muss hoche lonisationgrad und elektrische Leitfächigkeit haben, und aus diesem Grund Arbeitsmedium hat relativ hoche Temperatur 3000 - 3500 «.Das verschlingt viel Energie und während der Verbrennung entsteht viele Stickstoffoxide. 2. )Für Steigerung des lonisationgrades, zu Arbeitsmedium man muss die Dämpfe der alkalischen Metalle laufend beimischen. Die Metalle wie Zäsium, Kallium, Rubidium und Natrium sind sehr teuer. 3. )Um die hoche Temperatur des Arbeitsmedium zu erreichen, es muss nach Brennkammer - neben Luft - auch viele reine Sauerstoff zugeführt werden. Der Sauerstoff muss früher vorgeheizt sein bis ca. 900 K - bei 40% Belastung des MHD -Generators. Bei höchere Belastungen viel mehr. Luft muss vorgeheizt sein bis ca. 1600 K - bei 40 % Belastung. Bei höchere Belastungen viel mehr. 4. )Auf Grund hoche Temperaturen und große elektrische Ströme in Wicklungen, die Elektromagnete müssen mit flüssige Stickstoff (-196°C = 77 K) gekühlt sein. 5. )Das Arbeitsmedium muss sehr hoche Geschwindigkeit haben, ab 1 Mach bis 3 Mach.
Beschreibung den Bau des erfundenes plasmadynamisches Generators. Bezeichnungen: 1.) AIP - äusere Isolierplatte. 2.) SIIP - seitliche, innere Isolierplatte. 3.) EEWF -Elektrode des elektromagnetisches Wechselfeldes. 4.) MAG - Magnet. 5.) B -magnetische Induktion. 6.) E - elektrische Feldstärke. 7.) OIIP - obere, innere Isolierplatte. 8.) UIIP - untere, innere Isolierplatte. 9.) OESEF - obere Elektrode des stationäres, elektrisches Feldes. 10.) UESEF - untere Elektrode des stationäres, elektrisches Feldes. 11.) OSSE - obere Stromsammelelektrode. 12.) USSE - untere Stromsammelelektrode. 13.) OSSS - obere Stromsammelschiene. 14.) USSS - untere Stromsammelschiene. 15.) OSSP - obere Stromsammelplatte. 16.) USSP - untere Stromsammelplatte. 17.) EAM - Einlaß des Arbeitsmediums. 18.) AAM - Auslaß des Arbeitsmedium. 19.) HS-HF-GEN - Hochspannung - Hochfrequenzgenerator. 20.) HSQ - Hochspannungsquelle. 21.) STGT-Steuergerät.
Die Erfindung ist in Form von Ausführungsbeispieien auf einer Zeichnung dargestellt und dabei wird gezeigt:
Fig.lA - Ein Fragment der plasmadynamisches Generators mit dem in ihm befindlichen Plasmakanal in Querschnitt mit alle Elektroden und Stromsammelschienen, im ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 1B - Längsschnitt der Linie A-A mit Fig. 1A.
Fig.2 - Längsschnitt des Plasmakanals mit Stromsammelplatte (USSP).
Fig.3A - Übersichtschaltplan des Plasmakanals im erste Ausführungsbeispiel.
Fig.3B - Zeigt elektrische Verbindungen der Stromsammelelektroden (OSSE, USSE) an Stromsammelschienen (OSSS, USSS).
Fig.4 - Übersichtschaltplan des Plasmakanals im vorletzte und im letzte Ausführungsbeispiel.
Fig.5 - Zeigt das Symbol für Hochspannungsisolator, z.B.elektrotechnische Porzellan. 1 • · ♦ · « • · · · < I ·· ·· ACHTUNG ! Für bessere Lesbarkeit und Klarheit, die Zeichnungen sind gemacht in große Vereinfachung und die Proportionen sind nicht eingehalten.
Die Verbindungselemente (z.B. Schrauben, Bolzen, Schweißnähte) sind nicht gezeichnet.
Der erfundene plasmadynamischer Generator besteht aus - schon bekannte - diverse Nebenagregatte, Geräte, Apparate, Armaturen, Verkabelung, Hochspannung -Hochfrequenzgenerator, Hochspannungsquelle und aus erfundene Plasmakanal.
Betrifft erste Ausführungsbeispiel.
Bauteile des Plasmakanals: 1.)Äusere Isolierplatte-AIP. 2.) Obere, innere Isolierplatte-OIIP. 3.) Untere, innere Isolierplatte-UIIP. 4.) Obere Elektrode des stätionares, elektrisches Feldes-OESEF. 5.) Untere Elektrode des stätionares, elektrisches Feldes - UESEF. 6.) Obere Stromsammelelektrode-OSSE. 7.) Untere Stromsammel elektrode - USSE. 8.) Obere Stromsammelschiene - OSSS. 9.) Untere Stromsammelschine USSS. 10.) Seitenelektrode des elektromagnetisches Wechselfeldes SEEWF. 11.) Seitliche, innere Isolierplatten - SIIP. 12.) Magneten MAG.
Alle oben gennante Elemente sind zusammengebaut wie zeigen Fig.lA und Fig.lB. Plasmakanal kann verschiedene Formen haben, z.B. Form eines Diffusors. Die Stromsammelelektroden können diverse Formen haben, auch Form eines Plattes.
In Plasmakanal zuerst - nach Flußrichtung - sind montierte die Elektroden des stationäres, elektrisches Feldes - bedeckte mit innere Isolierplatten - und weiter sind montierte Stromsammelplatten - was zeigt Fig.2.
Die Durchflußrichtung des Arbeitsmediums, die Polarisation des stationäres Magnetfeldes und die Polarisation des stationäres, elektrisches Feldes müssen so gewählt sein, daß ihre gemeinsamen Wirkung auf flüssende Elektronen und Ionen ist gleichgerichtet.
Die Abmessungen des Plasmakanals und das elektrische Spannug zwischen beide Elektroden des elektromagnetisches Wechselfeldes (EEWF) müssen so gewählt sein, daß es kommt zu Ionisation des Arbeitsmediums und zu Glimmentladung.
Die Elektroden des elektromagnetisches Wechselfeldes (EEWF) sind an der Hochspannungs - Hochfrequenzgenerator (HS-HF-GEN) angeschlossen wie zeigt Fig.3A. Obere- und untere Elektroden des stationäres, elektrisches Feldes (OESEF, UESEF) sind an Hochspannungsquelle(HSQ) angeschlossen, wie zeigt. Fig.3A.
Die äusere Isolierplatten (AIP), die Elektroden des elektromagnetisches Wechselfeldes (EEWF) und die seitliche, innere Isolierplatten (SIIP) müssen aus durchlässige Material für magnetische Feld gefertigt sein.
Betrifft vereinfachte, vorletzte Ausführungsbeispiel.
Im vergleich zu erste Ausführungsbeispiel der Erfindung, die vorletzte Ausführungsbeispiel hat nicht: - Hochspannungsquelle (HSQ) - obere- und untere Elektroden des stationäres, elektrisches Feldes (OESEF, UESEF) - obere- und untere, innere Isolierplatten (OIIP, UIIP) und statt obere- und untere Stromsammelelektroden (OSSE, USSE) sind instalierte großflächige Stromsammelplatten (OSSP, USSP). Das Ausführungsbeispiel zeigt Fig.4.
Betrifft einfachste, leztzte Ausführungsbeispiel.
Das letzte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist gebaut wie vorletzte Ausführungsbeispiel, und zusätzlich hat nicht seitliche, innere Isolierplatten (SIIP). - 2- • · · · · · · ·· · · ········ ··· • · · · · · ··«· · ··· ······ · · · ♦ · ·· ·· · ··· ··
Wirkungsweise des erfundenes plasmadynamisches Generators.
Betrifft erste Ausführungsbeispiel.
In Plasmakanal sind: - stationäre Magnetfeld zwischen beide Magnete (MAG) - stationäre, elektrische Feld zwischen obere- und untere Elektroden des stationäres, elektrisches Feldes (OESEF und UESEF) - elektromagnetische, hochfrequente Wechselfeld zwischen beide Elektroden des elektromagnetisches Wechselfeldes (EEWF), wobei es kann auch eine hochfrequente, einpolige elektromagnetische Feld sein (Impulse aus z.B. Rechteckgenerator).
Die Aufgabe des elektromagnetisches Wechselfeldes ist Ionisation des Arbeitsmediums. Beide seitliche, innere Isolierplatten (SIIP) verhindern Lichtbogen -Entladung. Das Arbeitsmedium ist ionisiert und beginnt leuchten was entspricht Glimmentladung. Ionisierte Arbeitsmedium fließt durch Plasmakanal.
Aufzeichnungen Fig.lA und Fig.3A sind gezeichnet Vektor der magnetische Induktion (B), Vektor der elektrische Feldstärke (E) und Durchflußrichtung des Arbeitsmediums. Symbol 0 bedutet daß Vektor der Durchflußrichtung laüft von Oberfläche des Blattes nach oben, in Richtung des Beobachters.
In stationäre, magnetische Feld wirken auf Elektronen und Ionen Lorentz-Kräfte.
In stationäre, elektrische Feld wirken auf Elektronen und Ionen Coulomb-Kräfte.
Die Elektronen und negative Ionen fließen nach Trochoida - Kurve in Richtung nach Oben zu obere Stromsammelelektrode (OSSE).
Die positve Ionen fließen nach Trochoida - Kurve in Richtung nach Unten zu untere Stromsammelelektrode (USSE).
Zwischen obere- und untere Stromsammelelektroden (OSSE und USSE) entsteht elektrische Spannung. Aus obere- und untere Stromsammelschinen (OSSS und USSS) es ist möglich elektrische Strom abnehmen.
Betrifft vorletzte Ausführungsbeispiel.
Auf fließende in Plasmakanal ionisierte Arbeitsmedium wirkt nur stationäre magnetische Feld und aus diesem Grund die Ablenkung der Elektronen und Ionen ist etwas kleinere. Außerdem, die Wirkungsweise ist gleiche wie für erste Ausführungsbeispiel.
Betrifft letzte Ausführungsbeispiel.
In Plasmakanal wirkt nur stationäre magnetische Feld. Außerdem, fehlen seitliche, innere Isolierplatten (SIIP) und aus diesem Grund es kann zu Oberflächenionisation und in Endeffekt zu Lichtbogen - Entladung kommen. Das Steuergerät (STG) muss sehr genau und sehr schnell reagieren. Die ganze Rest ist ganz gleiche wie für vorletzte Ausführungsbeispiel.
Vorteile des erfundenes plasmadynamisches Generators gegenüber dem konventionellen magnetohydrodynamische Generator. 1. ) Das Arbeitsmedium kann niedrigere Temperatur haben. 2. ) Es ist möglich Verbrennungsvorgang - mit nidriegeren Temperaturen - so führen, daß entstehen keine (bzw sehr wenig) Stickstoffoxide. 3. ) Auf Grund niedriegere Temperaturen des Arbeitsmedium es ist nicht notwendig vorgeheizte, reine Sauerstoff nach Brennkammer liefern. Keine Sauerstoff zuführ nach Brennkammer. -3 — 4. ) Keine Beimischung der Dämpfe der alkalischen Metalle (sehr teuer) zu Arbeitsmedium. 5. ) Kühlung der Magnete mit flüssige StickstofF ist nicht erforderlich. Eventuell begrenzte Kühlung der Magnete mit Luft. Vorgeheizte Luft ist zugeführt nach Brennkammer. 6. ) Das Arbeitsmedium kann niedrigere Geschwindigkeit haben. Ablenkung der Elektronen und Ionen in stationäre elektrische Feld ist nicht abhängig von Geschwindigkeit.
Anmolder-Marek Höpflor

Claims (8)

  1. PATENTANSPRÜCHE 1. )Plasmadynamischer Generator ausgerüstet mit Magnete, dadurch gekennzeichnet, daß in Plasmakanal befinden sich mindestens zwei Elektroden des elektromagnetisches Wechselfeldes (EEWF).
  2. 2. )Plasmadynamischer Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der elektromagnetische Wechselfelder (EEWF) sind an der Hochspannung - Hochfrequenzgenerator (HS-HF-GEN) angeschlossen.
  3. 3. )Plasmadynamischer Generator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Plasmakanal befinden sich mindestens zwei Elektroden des stationäres elektrisches Feldes (OESEF, UESEF).
  4. 4. )Plasmadynamischer Generator nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden des stationäres elektrisches Feldes (OESEF, UESEF) sind -entsprechend - mit obere- und untere, innere Isolierplatten (OIIP, UIIP) bedeckt.
  5. 5. )Plasmadynamischer Generator nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden des stationäres, elektrisches Feldes (OESEF, UESEF) sind an die Hochspannungsquelle (HSQ) angeschlossen.
  6. 6. )Plasmadynamischer Generator nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die obere- und untere, innere Isolierplatten (OIIP, UIIP) sind -entsprechend - obere- und untere Stromsammelelektroden (OSSE, USSE) befestigt.
  7. 7. )Plasmadynamischer Generator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß obere- und untere Stromsammelelektrode (OSSE; USSE) sind -entsprechend - an obere- und untere Stromsammelschienen (OSSS, USSS) angeschlossen.
  8. 8. )Plasmadynamischer Generator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß Hochspannung - Hochfrequenzgenerator (HS-HF-GEN) und Hochspannungsquelle (HSQ) sind an das Steuergerät (STG) angeschlossen. Anmelder: Marek Höpfler
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