3,440,458
DE ELEKTROHYDRODYNAMISCHE GENERATOR VAN DE WISSELSTROOM
Milton A. Ridder, Doos 113, Rte. 1,
Centreville Va. 22020
Filed Januari. 4.1966, Ser. nr. 511.745
vet. Ci. H02k 45/OO
1st Cl. 318-11 6 Claims
Een elektro hydro dynamische wisselstroomgenerator waarin een stroom van oververzadigd gas door een verlengd kanaal wordt overgegaan, het gas dat in geïoniseerde groepen door een oscillator wordt gevormd. Aangezien de geïoniseerde groepen langs de lengte van het kanaal overgaan handelen zij op een meerderheid van rollen die rond buiten het kanaal worden gewonden. De elektromagnetische stroom die door de geïoniseerde gasgroepen wordt veroorzaakt veroorzaakt een potentieel in de rollen, de rollen die tegelijkertijd parallel met een lading worden verbonden.
De hierin beschreven uitvinding kan door of voor de Regering van de Verenigde Staten van Amerika voor regeringsdoeleinden zonder de betaling van enige royaltys worden vervaardigd en worden gebruikt daarop of daarvoor.
De onderhavige uitvinding heeft op stroom producerend materiaal en meer in het bijzonder op een elektro hydro dynamische generator betrekking die aan de stroom van de opbrengs wisselstroom aanpaste.
De elektro hydro dynamische generatie verschilt van conventionele magneto-hydrodynamic generatie in zoverre dat, in eerstgenoemde tegel, een magnetisch veld door een stromende vloeistof wordt veroorzaakt, terwijl in de laatstgenoemden, een magnetisch veld door een rol veroorzaakt wordt of een magneet die een vondstbuis omringen.
Het meest efficiënte huidige overzichtsproces voor machtsgeneratie door middel van de elektro hydro dynamische generators twee gebruikt vergast een eerste neutraal gas dat in een kanaal stroomt waarin een tweede oververzadigd gas wordt ingespoten.
Aangezien het oververzadigde gas het neutrale gas ingaat wordt het uitgebreid en om in minieme deeltjes (0,1 tot 2 microns) veroorzaakt te condenseren.
Het punt van de voorzijde van de buisafzet die het oververzadigde gas de bewegende neutrale gasstroom ingaat wordt verbonden met één terminal van een 1000 tot 5000 volt, elektropotentieel terwijl een metaalring die een imide van de kanaalmuur lichtjes vormt voorbij stroomafwaarts op de buisafzet wordt verbonden met de andere terminal uitziet.
Aangezien de terminal op de oververzadigde afzet van de gasbuis in een scherp punt wordt gevormd, wordt een coronagebied rond gevestigd daar. Dienovereenkomstig, als oververzadigd gas worden de gasdeeltjes geladen ' maar aangezien de centrale gasstroom de geladen deeltjes versnelt en hen stroomafwaarts draagt, stroomt geen stroom eigenlijk tussen de twee terminals.
Aldus, zal de ring rond het kanaal als ionizer dienen en de terminal bij de binnenbuis levert het coronagebied voor het laden van de deeltjes. De huidige generators gebruiken een collectorplaat of een staaf stroomafwaarts van ionizer zodat de geladen deeltjes door hun eigen impuls en door de kinetische energie van de neutrale gasstroom aan de collector worden gedragen waar zij hun last opgeven.
Nochtans, zoals bekend is, wanneer twee als lasten samen worden gekocht, zoals de geladen deeltjes en de last reeds bestaand op de collectorplaat, omgekeerd variëert de elektrisch veld intensiteit aangezien het vierkant van de afstand tussen de twee lasten lage mobiliteit verstrekt om vele botsingen met het neutrale gas te verkrijgen, daardoor verstrekkend de noodzakelijke energie om de intensiteit van de collectorplaat op te heffen.
Aldus moet het aanzienlijke werk door de kinetische energie van het bewegende gas worden besteed om de geladen deeltjes in het elektrische veld van de collector te dwingen.
Dit werk wordt door de energie van de neutrale gasdeeltjes verstrekt die met de geladen deeltjes in botsing komen, daardoor resulterend in een overdracht van energie.
Om prestaties te verbeteren, wordt de grootte van de geladen deeltjes geselecteerd om lage mobiliteit te verstrekken om vele botsingen met het neutrale gas te verkrijgen, daardoor verstrekkend de noodzakelijke energie om de intensiteit van de collectorplaat op te heffen.
Er zijn verscheidene belangrijke nadelen met het huidige geladen deeltjessysteem die hun praktische toepassing eerst hebben uitgesloten, zijn zij hoogst inefficiënt in zoverre dat slechts een kleine hoeveelheid kinetische energie van het neutrale gas wordt overgebracht naar de kinetische energie van de geladen deeltjes. Het voorafgaande werk heeft een efficiency van Ion dan 1 percent tegen een theoretische efficiency van 50 percenten verkregen.
De reden voor dit is dat de collectorplaat zo dicht bij de ionizerring moet worden geplaatst die, met verhoogde dichtheid van de geladen deeltjes, het gas elektrisch en borrels tussen de collector en ionizer opsplitst.
Dienovereenkomstig, lage dichtheid is laden noodzakelijk met resulterende lage efficiency. Het tweede belangrijkste nadeel is dat de collector aandringt in de gasstroom wordt geplaatst en, in de omstandigheden van het hoge snelheidsgas, deze collector aanzienlijk onstuimigheid en wrijvingsverlies aan de generator verstrekt.
Een derde nadeel is dat een output van de hoog voltage directe stroom wordt geproduceerd en, als dusdanig, is onbruikbaar. Deze output moet met afwisselende of gepulseerde huidig worden verbonden en tot een bruikbaar voltage door een extern omzettingssysteem worden verminderd.
Hoewel, met betrekking tot het laatstgenoemde nadeel, er de ontwikkelde generators van de vroegere kunst wisselstroom zijn geweest, zijn deze generators gekenmerkt door mechanische omschakelingsmiddelen om de directe stroom die door de generator wordt veroorzaakt in wisselstroom voorafgaand aan distributie om te zetten. Dergelijke mechanische omschakelingsmiddelen zijn inherent onbetrouwbaar, vereisen aanzienlijk onderhoud en zijn duur te construeren.
Dienovereenkomstig, het algemene doel van deze uitvinding is een elektro hydro dynamische generator te verstrekken die de elk van voordelen van zo ook aangewende vroegere kunstgenerators omhelst en die geen van de voornoemde nadelen verwerkt.
Om dit te bereiken, gebruikt de onderhavige uitvinding een uniek plasma pulserend systeem dat samen met een unieke collectorassemblage wordt gebruikt om een wisselstroomoutput zonder de behoefte aan mechanische omschakelingsregelingen efficiënt te veroorzaken.
Het is daarom een doel van de onderhavige uitvinding om een elektro hydro dynamische generator te verstrekken die een wisselstroomoutput veroorzaakt
van een doel van de onderhavige uitvinding is de voorzienings elektro hydro dynamische generator die wisselstroom bij een veel hogere efficiency dan hierboven als mogelijk beschouwd veroorzaakt.
Een verder doel van de onderhavige uitvinding is een elektro hydro dynamische generator te verstrekken die een wisselstroomoutput veroorzaakt zonder mechanische omschakelingsregelingen te gebruiken.
Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is een elektro hydro dynamische generator te verstrekken die door eenvoud van bouw, lage kosten en gemak van verrichting en gebruik wordt gekenmerkt.
Andere voorwerpen, voordelen en nieuwe eigenschappen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk van de volgende uitvoerige beschrijving van de uitvinding wanneer overwogen samen met de begeleidende tekeningen waarin worden:
Fig.. 1 is een zijverhogingsmening, gedeeltelijk in sectie, van een aangewezen belichaming van de uitvinding;
Fig.. 2 is een schematische vertegenwoordiging van de collector van de onderhavige uitvinding;
Fig. 3 in een schematische mening, gedeeltelijk in verticale sectie, van een gedeelte apparaten en
Fig. 4 is een grafische illustratie van de voltages die door de apparaten van de onderhavige uitvinding worden veroorzaakt.
In het algemeen, is de onderhavige uitvinding gebaseerd op het concept dat de aanzienlijke macht hij zich concentreerde in een kleine plasmakolom kan. Met andere woorden, heeft men ontdekt dat de coulombintensiteit is dusdanig dat een merkbaar magnetisch gebied door een bewegende massa van geladen deeltjes naast het ooit huidige elektrische gebied kan worden tot stand gebracht.
Voor examp1e, een geladen deeltjesdichtheid van 10 14 de lasten per kubieke centimeter bij een snelheid van de gasstroom van 200 meters per seconde zullen een huidige stroom van ongeveer twee coulombs per vierkante centimeter kanaalgebied geven.
De onderhavige uitvinding, daarom, maakt gebruik zowel van het magnetische veld als van elektrisch veld van het bewegende plasma zonder enig wrijvingsbeletsel aan van gas te creëren, en gebruikt ook een reeks rollen van de generatorleider en de ringen aan dwaasheid exploiteren de ' kinetische energie van het gas.
Natuurlijk om gebruik van het magnetische veld van het plasma op te roepen, moet het gebied aan impuls worden gemaakt. Dit wordt door het elektrische veld bij ionizer te oscilleren om impulsen van geladen deeltjes verwezenlijkt te verstrekken die door korte ruimten van neutraal gas worden gescheiden.
Het verwijzen nu naar de tekeningen waarin als verwijzing de karakters als of overeenkomstige delen door aangesteld als of overeenkomstige delen door de verscheidene meningen aanwijzen wordt, daar binnen getoond Fig.. 1 een elektro hydro dynamische generator, die over het algemeen door verwijzingskarakter wordt vermeld 10 . samengesteld van een buis of een buis 12 door wat een onder druk gezet neutraal gas 14 wordt veroorzaakt om te stromen. Een tweede buis of een buis 16 het hebben van een beknotte kegel geschikte configuratie wordt concentrically geschikt binnen de buitenbuis 12 op het inhameind daarvan. Een oververzadigd gas 18 wordt geïntroduceerd in het neutrale gas via de buis 16 bij de afzet 20 . Een ringvormige ioniserring 22 wordt geschikt in het kanaal lichtjes stroomafwaarts van het openen 20 van de oververzadigde gasbuis 16 en een elektropotentieel, dat over het algemeen door een batterij wordt vermeld 24 en elektroleiders 26, 28 , wordt verbonden over de ioniserring 22 en de oververzadigde gasbuis 16 . Dit potentieel wordt gecontroleerd door een ioniseroscillator 30 welke, in de geïllustreerde belichaming, een omschakelingsmechanisme controleert 32 in de leider 28 . Natuurlijk, zou men moeten begrijpen dat om het even welk type van conventioneel pulserend materiaal in plaats van de ioniseroscillator kan worden gebruikt 30 beëindig de mechanische omschakelingsmiddelen 32 . Bijvoorbeeld, de mechanische omschakelingsmiddelen 32 kan volledig door of een vacuümbuis of een omschakelingsapparaat worden geëlimineerd en worden vervangen in vaste toestand dat in het art. bekend is. Zoals, wanneer de terminals duidelijk is 20, 22 worden geladen, zal een corona zich bij het openen vormen 20 van de oververzadigde gasbuis zullen 16 en gas het uitzenden daarvan worden gecondenseerd en de deeltjes geladen. Aangezien de impulsen van korte duur zijn, vormen de geladen deeltjes zich goed in takken zoals die worden geïllustreerd bij 34 het eind wordt veroorzaakt om zich te bewegen stroomafwaarts versneld door de kinetische energie van het neutrale gas 14. Door middel van is dit systeem, zeer high-density van geladen deeltjes toelaatbaar.
Stroomafwaarts geschikt van de ioniserring 22 is een meerderheid van uit elkaar geplaatste collectormiddelen 36. Zoals binnen het best geïllustreerd Fig. 1 land 2 , elk van de collectormiddelen 36 wordt samengesteld van een collectorring 38 hebbend veelvoudige draaien van een leider wijd 48 verpakt verbonden er rond met één eind van leiderdraad 40 elektrisch met de ring 38 . zoals Geïllustreerd bij 42 . Elk van de collectorassemblage 36 kan toen hij verbond samen op een conventionele manier om of één enkele fase of een wisselstroomoutput te veroorzaken in drie stadia. Bijvoorbeeld, zoals binnen geïllustreerd FIG., 1 , de collectorassemblage 36 zijn alle verbonden tegelijkertijd parallel om te veroorzaken een output van de enige fase wisselstroom bij 44 . Het stroomafwaartse eind van vlakke buis 12 kan worden geopend zoals bij 46 aan atmosfeer zodat het neutrale gas en de groepen geladen deeltjes 34 zijn uitgeput.
Alternatief ', kan een gesloten lijn voor het terugkeren van de gassen terug naar de inhamkant van de buis worden verstrekt 12 . In het laatstgenoemde alternatief moeten de middelen zoals een gaspomp worden gebruikt om de druk en de snelheid van de gassen voorafgaand aan recyclage te verhogen.
Een neutraal gas 14 wordt toegelaten in de inham van de buis 12 en een oververzadigd gas 18 toegelaten in de binnenbuis 16 zodat het oververzadigde gas 18 condenseert bij de uitgang 20 van de binnenbuis 16 en wordt gedragen langs de lengte van de buis door het neutrale gas 14 Een voltagebron die over de binnenbuis wordt geleverd 16 en de ionizerring
22 veroorzaakt een corona om zich bij de uitgang te vormen 20 van de binnenbuis 16 , daardoor ioniserend het gas 18 Sinds de voltagebron 20 wordt gepulseerd door een oscillator 30 en omschakelingsmiddelen 32 de geïoniseerde geladen deeltjes vormen zich in groepen zoals die worden geïllustreerd bij 34
Wanneer het gebied van een groep geladen deeltjes 34 nadert een collectorassemblage, scheiden twee en bijwonend daarin veroorzaakt voltagesgebied. Het elektrische veld van het deeltje bouwt een veroorzaakt voltage op dat omgekeerd als vierkant van de afstand tussen de lasten variëert 34 en de ringscollector 38.
Dit voltage zal tot de groep geladen deeltjes stijgen 34 is direct onder de collector 36 en daarna tot een andere groep geladen deeltjesbenaderingen binnen aanleidinggevende waaier zal verminderen. Het magnetische veld van de geladen deeltjes die de leidercellen benaderen 40 deze rollen snijden en zal zal een voltage daar binnen veroorzaken. Het voltage zal stijgen tot een maximum en zal dan aan nul vallen aangezien het centrum van de geladen deeltjesmassa direct onder de rol is aangezien, op dit punt, geen lijnen van kracht worden gesneden. Aangezien het centrum van de massa zich verwijdert, bouwt het voltage opnieuw aan een maximum in de tegenovergestelde richting op en keert dan aan nul terug.
Zoals binnen geïllustreerd Fig. 3 en 4 , het voltage 44 veroorzaakt door het elektrische veld 48 en het voltage 46 veroorzaakt door het magnetische veld 50 woon elkaar in het verhogen van de efficiency bij de generator bij. Dit wordt verwezenlijkt om de volgende redenen. Als negatief geladen elektrisch gebied 34 benadert de ringscollector 38 , wijst het elektronen in de ringscollector die af weg aan grond door de collectorrollen verlatend de ringscollector in een hoogst positieve geladen staat vloeien.
Het magnetisch veld voltage dat in de collectorrollen wordt veroorzaakt 40 staat deze stroom van stroom toen als negatief geladen elektrisch gebied bij 34 verwijdert zich van de collectorassemblage 36 , de lasten in de collectorring 38 , d.w.z., de elektronen zal terugkeren terug van grond door de leiderrollen zal neutraliseren 40 aan de leiderring 38 . De omkering van het voltage dat in de leiderrollen wordt veroorzaakt 49 door het magnetische veld 50 bevordert de stroom van elektronen terug naar de leiderring 38.
Aangezien het dat de elk van kinetische energie van geweten is. neutraal gas 14 niet zal besteed worden in het duwen van de geladen deeltjes 34 voorbij één reeks collectorassemblage, een reeks collectorassemblage 36 worden opgezet rond het kanaal 12 met uit elkaar geplaatste intervallen zodat de veroorzaakte voltages zullen synchroniseren, met elke collectorassemblage die een gedeelte van de totale kinetische energie van het gas haalt. Zoals aangetoond in Fig.. 1 , kunnen de collectoren verbonden tegelijkertijd parallel voor de macht van de enige fase wisselstroom zijn. Alternatief, kunnen de collectoren op een conventionele getoonde niet manier () worden aangesloten zo om wisselstroommacht te verstrekken in drie stadia.
De frequentie van de outputmacht kan worden geregeld door de frequentie van de ionizeroscillator te controleren.
Er beschreven een geladen deeltjes wisselstroom die systeem produceert is dat kan veroorzaken wisselstroom bij een hogere efficiency dan hier aan voor gedachte mogelijke. Dit systeem laat maximum geladen deeltjesdichtheid in het kanaal toe en, door middel van zowel elektrisch als magnetisch veld collectoren, zet een maximumhoeveelheid kinetische energie van het gas in stroom om. Voorts aangezien er geen obstakels in het kanaal zijn, wrijvings verliest worden geminimaliseerd.
Duidelijk zijn vele wijzigingen en variaties van de onderhavige uitvinding het mogelijke rekening houdend met het bovenstaande onderwijs. Men moet daar voor begrijpen dat binnen het werkingsgebied van de toegevoegde eisen de uitvinding anders kan worden uitgeoefend dan zoals specifiek beschreven
1 Een elektro hydro dynamische generator bestaand uit een buis
een beknotte kegel binnen concentrically geschikte buis en eindigend dichtbij het inhameind van bovengenoemde buis voor het veroorzaken van een stroom van gas door bovengenoemde buis
Een ringvormige ioniserring die binnen bovengenoemde buis s1ightly stroomafwaarts van het uitgangseind wordt geschikt van bovengenoemde kegelbuis voor het ioniseren van het gas, bovengenoemde ioniser ring en kegelbuis die een overdwars daar verbonden voltagepotentieel hebben; en
betekent omcirkelend bovengenoemde buis voor het produceren van een afwisselende elektrische stroom in antwoord op de passage van bovengenoemd gas door bovengenoemde buis.
2.An elektro hydro dynamische generator overeenkomstig eis 1 waarin het bovengenoemde middel voor bij tussenpozen pulserende bovengenoemde het ioniseren middelen bestaat uit:
een elektrooscillator:
en omschakelingsmiddelen ontvankelijk voor bovengenoemde oscillator in afleveringen
verbonden tussen bovengenoemd voltage zei het potentiële eind kegelbuis.
3 Een elektro hydro dynamische generator overeenkomstig eisen 2 waarin gezegd betekent omcirkelend bovengenoemde buis voor het produceren van een wisselstroom bestaat uit:
een ringvormige collectorring ontvankelijk voor het elektrische veld
geproduceerd door bovengenoemd geïoniseerd gas en een ringvormige leiderrol ontvankelijk voor het magnetische veld
geproduceerd door bovengenoemd geïoniseerd gas.
4.An elektrohydrodynamische generator in overeenstemming ' met eis 3 waarin:
het bovengenoemde ringvormige leiderveulen is verpakt rond bovengenoemde ringvormige collectorring met één eind van bovengenoemde leiderrol die elektrisch met bovengenoemde collector wordt verbonden
5. Een elektrohydrodynamische generator overeenkomstig eis 4 waarin:
een meerderheid van bovengenoemde ringvormige collectorring en leider
de rol assemblage wordt geschikt met uit elkaar geplaatste intervallen langs een gedeelte van de lengte van bovengenoemde buis, bovengenoemde assemblage die elektrisch met elkaar en een ladingsapparaat worden verbonden.
6. Een elektrohydrodynamische generator in overeenstemming
met eis 1 waar in gezegd bovengenoemd omcirkelen betekent
de buis voor het produceren van een afwisselende bes bestaat uit
een ringvormige collectorring die een ringvormige leiderrol heeft die met één eind van bovengenoemde leiderrol die rond daar wordt verpakt elektrisch met bovengenoemde collectorring wordt verbonden.
7. Een elektrohydrodynamische generator overeenkomstig eis 6 waar in:
een meerderheid van bovengenoemde van de collectorring en leider rolassemblage wordt geschikt met uit elkaar geplaatste intervallen langs een gedeelte de lengte bovengenoemde buis.
8.A methode om een wisselstroom te produceren die de structuur gebruikt die in eis 1 wordt bepaald die introducerend een onder druk gezet neutraal gas en een oververzadigd gas in de buis die het oververzadigde gas condenseert dat bij tussenpozen bovengenoemd gecondenseerd gas ioniseert bestaat uit; en producerend een afwisselende elektrostroom in antwoord op de passage van bovengenoemd geïoniseerd gas door bovengenoemde buis
De octrooien van Verenigde Staten
3.080.515 3/1963 Kehoe 310-11
3201.622 9/1965 Thring 310-11
3.327.223 6/1967 Hnlista 310-11
3.363.120 1/1968 Ricateau et al 310-11
De primaire examinator van David X.Sliney
