Magnetohydrodynamischer Generator Die Erfindung betrifft einen magnetohydrodyna- mischea Generator zum Erzeugen elektrischer Ener gie, mit Mitteln zur Erzeugung eines Magnetfeldes und mit einem Kanal zur Führung eines Plasmas durch da,, Magnetfeld, in welchem Kanal einander gegen überstehende Elektroden angeordnet sind, wobei das Plasma aus einem Gas besteht, dem eine ionisierende Substanz zugesetzt ist, um die Leitfähigkeit des Gases zu erhöhen.
Allgemein ausgedrückt, wird in magnetohydrody- n_zmischen Generatoren (hiernach abgekürzt: MHD- Generatoren) elektrische Energie durch die Bewegung eines elektrisch leitenden Fluidums in bezug auf ein Magnetfeld erzeugt. Das verwendete Fluidum besteht üblicherweise aus einem heissen elektrisch leitenden Gas, das unter hohem Druck aus einer geeigneten Quelle eingelassen wird.
Von der Quelle aus strömt das Fluidum durch den Generator und induziert bei seiner Bewegung in bezug auf das Magnetfeld eine EMK zwischen einander gegenüberstehenden Elektro den im Generator. Das Gas wird im allgemeinen in die Umgebungsluft entlassen, oder bei komplizierteren Anlagen ist eine Rückgewinnungseinrichtung vorge sehen mit einer Pumpe, die das Gas zur Quelle zu rückführt.
Es können mehrere verschiedene Gase verwendet werden, die einfach aus Luft, Verbrennungsprodukten oder auch aus inerten Gasen wie Helium oder Argon bestehen können. Bei offenen Anlagen, bei denen die Gase nach dem Durchströmen der Einrichtung nicht wieder rückgewonnen werden, werden normalerweise Luft oder Verbrennungsprodukte verwendet. In ge schlossenen Anlagen, bei denen die Gase zurückge wonnen und wieder in Umlauf gesetzt werden, können verhältnismässig teure Gase wie Helium und Argon verwendet werden.
Zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit werden die Gase auf eine hohe Tempe ratur erhitzt, wobei eine verwertbare Leitfähigkeit dadurch erzielt wird, dass den Gasen eine Substanz zugesetzt wird, die bei der Betriebstemperatur leicht ionisiert. Ungeachtet des verwendeten Gases besteht das Arbeitsmedium des Generators aus einem Gemisch von Eelektronen, positiven Ionen und neutralen Ato men, welches Gemisch der Einfachheit halber mit Plasma bezeichnet werden soll.
Nach einem an sich bekannten physikalischen Ge setz wird durch die Bewegung einer elektrisch leiten den Substanz durch ein Magnetfeld an den Kanten der Substanz eine EMK induziert, die benutzt werden kann, um einen elektrischen Strom durch einen Ar beitskreis zu treiben.
Ist der von der Substanz eingenommene Bezirk grösser als der des Magnetfeldes, so lässt der sich über das Magnetfeld hinaus erstreckende Teil der Substanz zu, dass Wirbelströme fliessen, die einen Kurzschluss- kreis in bezug auf die EMK bilden können. Der Kurzschluss und die Wirbelströme leisten keinen Bei trag zum Fluss des verwertbaren Stromes und führen daher zu Verlusten und zu einer Herabsetzung des Wirkungsgrades des Generators.
Es ist naheliegend, dass das elektrisch leitende Gas eines MHD-Generators und das elektrisch leiten de Fluidum im Falle elektromagnetischer Pumpen sich über das zugehörige Magnetfeld hinaus erstreckt, und dass Verluste eintreten. Diese Verluste können eine Folge der Wirbelströme sein. Die Verminderung solcher Verluste ist höchst erwünscht, weshalb ver sucht wurde, diese Verluste herabzusetzen. Im Falle der MHD-Generatoren umfasst der Stand der Technik drei grundsätzliche und bereits bekannte Massnahmen, den bei diesen Einrichtungen anzutreffenden Kurz- schlusseffekt zu vermindern.
Kurz gesagt, sieht die erste Massnahme eine Ver änderung des Querschnittes des Kanals sowie der Feldstärke vor, wobei im elektrisch leitenden Fluidum am mittleren Teil des Kanals eine verhältnismässig starke EMK induziert wird, die zu den Enden des Kanals hin allmählich schwächer wird. Aufgrund die ses Aufbaus kann die Entfernung zwischen dem Punkt der induzierten stärksten EMK und dem Punkt, an dem die EMK den Wert Null aufweist, so gross be messen werden, dass der Kurzschlusseffekt des im Magnetfeld verwendeten Fluidums praktisch vernach- lässigbar ist.
Bei der weiten Massnahme wird die Tendenz zur Entstehung eines Kurzschlusses durch das leitende Fluidum oder Material im Kanal dadurch vermieden, dass im Kanal Trennwände oder Flügel aus Isolier material angeordnet werden, die sich aufeinander fol gend durch den Pfad des Fluidums in der Nähe der Elektroden erstrecken. Die Flügel können sich in einiger Entfernung von den Elektroden in Richtung zu den Einlass- und Aulassteilen des Kanals erstrecken.
Die dritte Massnahme sieht eine erhebliche Ver minderung des Kurzschlusseffektes durch Unterteilung oder Unterbrechung der Strömung des elektrisch leitenden Fluidums im Kanal vor, wobei einzelne Teile gebildet werden, die nacheinander durch das Magnetfeld geleitet werden.
Da gegenwärtig unter hohem Druck stehende elek trisch leitende Gase verwendet werden, deren Tempe ratur bei Verbrennungsprodukten gut oberhalb von 2.200 C und bei inerten Gasen vielleicht bei 1.540 C liegt, und wegen der hohen Geschwindigkeit der Gase stellen die vorgenannten Massnahmen bestensfalls nur Möglichkeiten dar, den Kurzschlusseffekt zu vermin dern, so dass er praktisch nicht in Erscheinung tritt, welche Massnahmen wegen der bei diesen Verfahren auftretenden Schwierigkeiten gar keine gewerbliche Anwendung oder nur in geringem Umfang gefunden haben.
Der Ausdruck Plasma soll in der vorliegenden Beschreibung zur Bezeichnung des Fluidums dienen, dem Substanzen zugesetzt worden sind, um verwert bare Leitfähigkeitswerte zu erzielen, während mit dem Ausdruck Gas>> das Fluidum bezeichnet wird, bevor diesem Substanzen zugesetzt werden.
Der erfindungsgemässe magnetohydrodynamische Generator ist gekennzeichnet durch Einlassmittel zum Einführen der ionisierbaren Substanz in das Gas, welche Mittel im stromaufseitigen Einlassbereich des Kanals vor den ersten Elektroden angeordnet sind, derart, dass die Stärke der Wirbelströme im Plasma zwischen dem wirksamen Anfang des Magnetfeldes und den ersten stromaufseitigen Elektroden vermin- dert wird.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Aus führungsbeispielen ausführlich beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen ist die Fig. 1 eine schematische Darstellung eines MHD- Generators, Fig. 2 eine schematische,zum Teil als Schnitt ge zeichnete Darstellung einer Ausführungsform eines MHD-Generators nach der Erfindung, Fig. 3, 4 je eine graphische Darstellung der Be ziehung der elektrischen Leitfähigkeit von Gasen zur Temperatur bei verschiedener Dichte, Fig. 5 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der Rohre ver wendet werden,
durch die das in einem MHD-Gene- rator zu verwendende Fluidum wahlweise mit Zusät zen versehen werden kann, Fig. 6 ein Querschnitt nach der Linie 6-6 in der Fig. 5, Fig. 7 eine Schnittzeichnung, die ein zu kühlendes doppelwandiges Rohr zeigt, das zum Einführen der genannten Zusätze in den Kanal eines MHD-Gene- r ators dient, Fig. 8 eine schematische, zum Teil als Schnitt ge zeichnete Darstellung einer Ausführungsform der Er findung,
bei der Einlassverteiler zum Einführen der Zusatzsubstanzen in den Kanal eines MHD-Genera- tors verwendet werden, und die Fig. 9 ein Querschnitt nach der Linie 9-9 in der Fig. B.
Zur Förderung des Verständnisses für die Erfin dung soll nachstehend kurz die Arbeitsweise eines MHD-Generators erläutert werden. In der Fig. 1 ist daher ein MHD-Generator schematisch dargestellt. Wie dargestellt, weist der Generator einen sich verjün genden Kanal 1 auf, in den beispielsweise aus einer (nicht dargestellten) Brennkammer, wie durch den Pfeil 2 dargestellt, ein unter hohem Druck stehendes, heisses und elektrisch leitendes Plasma eingelassen, das am anderen Ende des Kanals austritt, wie durch den Pfeil 3 dargestellt. Der Druck ist am Austrittsende des Kanals niedriger als am Einlass, aus welchem Grunde das Plasma den Kanal mit grosser Geschwin digkeit durchströmt, wie durch den Pfeil 4 angedeutet.
Durch geeignete Wahl des Druckgefälles und der Form des Kanals kann bewirkt werden, dass das Plasma den Kanal mit im wesentlichen Gleichbleibender Ge schwindigkeit durchströmt, was für das Arbeiten des Generators, erwünscht, jedoch nicht unbedingt erfor derlich ist. Der Kanal ist an der Aussenseite von einem fortlaufenden elektrischen Leiter in Form einer Wick lung 5 umgeben, die mit elektrischem Gleichstrom versorgt wird, der aus irgendeiner herkömmlichen Quelle oder aus dem Generator selbst zugeführt wird. Der durch die Wicklung fliessende elektrische Strom erzeugt einen den Kanal durchziehenden Magnetfluss, der senkrecht zur Strömungsrichtung des Plasmas und zur Ebene der Zeichnung verläuft.
Im Innern des Kanals sind die einander gegen überstehenden Elektroden 6 und 7 angeordnet. Diese Elektroden können sich längs des Kanals parallel zur Richtung der Plasmaströmung erstrecken und ein ander auf einer Achse gegenüberstehen, die senkrecht zur Richtung der Plasmaströmung und senkrecht zum Magnetfluss verläuft. Das sich durch das Magnetfeld mit hoher Geschwindigkeit bewegende elektrisch lei tende Plasma induziert zwischen den Elektroden eine gleichgerichtete EMK, wie durch die Pfeile 8 ange deutet. Durch das Gefälle des Magnetfeldes stromauf von den Elektroden 6 und 7 werden Wirbelströme erzeugt, die durch den Pfeil 10 dargestellt sind. Ebenso werden stromab von den Elektroden 6 und 7 Wirbel ströme erzeugt.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Verminderung dieser stromabseitigen Wirbelströme gerichtet.
Die Elektroden 6 u. 7 stehen über die Leiter 11 und 12 mit einer Belastung 13 in Verbindung, durch die unter der Einwirkung der zwischen den Elektroden induzierten EMK ein elektrischer Strom fliesst.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ohne weite res zu ersehen, dass bei einem MHD-Generator der beschriebenen Ausführung ein stationäres Magnetfeld und eine gleichgerichtete Gasströmung verwendet wird. Infolgedessen stellt ein solcher Generator an sich eine Gleichstromquelle dar. Wird ein Wechselstrom ge wünscht, so müssen besonders ausgestaltete Genera toren oder Hilfsausstattungen vorgesehen werden, die den Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln. Weiter hin weist ein solcher Generator an sich Wirbelstrom- verluste stromauf von den Elektroden auf.
Die Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Brennkammer 20, die mit einem sich erweiternden Kanal 21 in Verbindung steht, der aus einem ge eigneten nichtleitenden Material hergestellt ist. In den Einlass 22 des Kanals 21 wird ein unter hohem Druck stehendes heisess Gas eingelassen, wie durch den Pfeil 23 dargestellt, das den Kanal mit hoher Ge schwindigkeit durchströmt (Pfeil u) und den Kanal am Auslassende verlässt, wie durch den Pfeil 23 dar gestellt. Im Innern des Kanals sind die aus Segmenten bestehenden Elektroden 24 einander gegenüberstehend angeordnet. Der Kanal 21 wird von einem fortlaufen den elektrischen Leiter in Form einer Wicklung 25 umgeben, die aus einer herkömmlichen (nicht darge stellten) Stromquelle mit Gleichstrom versorgt wird.
Der durch die Wicklung 25 fliessende elektrische Gleichstrom erzeugt einen den Kanal durchziehenden Magnetfluss, der durch den Pfeil B angedeutet ist. Da nach der Fig. 2 die einander gegenüberstehenden Elektroden 24 parallel zur Ebene der Zeichnung ver laufen, so erstreckt sich der Magnetfluss senkrecht zur Strömungsrichtung des Plasmas und senkrecht zur Ebene der Zeichnung. Die Elektroden 24 erstrek- ken sich vorzugsweise längs des Kanals von einer Stelle ausgehend, die eine kurze Strecke stromab von derjenigen Stelle entfernt liegt, an der ungefähr das wirksame Magnetfeld am Einlassende des Kanals beginnt, bis zu einer Stelle, die in kurzer Entfernung stromauf von dem wirksamen Ende des Magnetfeldes am Auslassende des Kanals liegt.
Es kann angenom men werden, dass der wirksame Anfang und das wirksame Ende des Magnetfeldes ungefähr am strom- aufseitigen und stromabseitigen Ende des die Magnet spule 25 bildenden Leiters liegt. Um den Kanal herum sind in Abständen Rohre 26 angeordnet, die sich in den Einlass 22 hinein durch allgemein kreisrunde Austrittsöffnungen 27 öffnen und ungefähr an der stromaufseitigen Endzone der Elektroden 24 gelegen sind, durch welche Rohre die Substanzzusätze in den Kanal eingeführt werden können, wie durch die Pfeile 28 angedeutet. Die Rohre 26 bilden mit der Aussen seite des Kanals spitze Winkel, wodurch das Ein führen der Substanzzusätze in den Kanal erleichtert wird.
Selbst wenn das Gas eine Temperatur von 2.200 C und höher für Verbrennungsprodukte und vielleicht von 1.540 C für inerte Gase aufweist, so ist es für praktische Zwecke im wesentlichen immer noch nicht leitend, wenigstens soweit die Wirbelströme betroffen sind. Um verwertbare Leitfähigkeitswerte zu erzielen, müssen daher Zusätze eingeführt werden, die sozu sagen aus Substanzen bestehen, die bei der Einlass- temperatur leicht ionisieren.
Die elektrische Leitfähigkeit eines Gases steht grundsätzlich in Beziehung zu dessen thermischer Ionisation. Da der Grad der thermischen Ionisation eine steile Funktion der Gastemperatur ist, so gibt es eine Grenztemperatur, unterhalb der die erforder liche Ionisation nicht erreicht weden kann. Selbst wenn dem Gas eine leicht ionisierbare Substanz zu gesetzt wird, so beträgt diese untere Temperatur grenze ungefähr 2.200 C für Verbrennungsprodukte oder ähnlichen Gasen. Für inerte Gase, die in ge schlossenen Anlagen verwendet werden, beträgt die untere Arbeitsgrenze ungefähr 1.540 C.
Dies erhellt daraus, dass die thermische Ionisation im wesentli chen einer molekularen Dissoziation gleicht und in derselben Weise von der Temperatur abhängig ist. Ebenso wie die Temperatur, bei der ein Molekül sich dissoziiert, von dem Wert dessen eDissoziations-Ener- gie abhängt, so hängt die Temperatur, bei der ein Atom oder ein Molekül ionisiert wird, von dessen < cionisations-Energie ab. Die meisten gewöhnlichen Gase, wie Luft, Kohlenstoffmonoxyd, Kohlendioxyd oder die Edelgase weisen eine verhältnismässig grosse Ionisationsenergie auf und ionisieren erst nach Er reichen von ziemlich hohen Temperaturen.
Wird je doch dem Gas eine kleine Menge (0,1 bis 3,0 %) eines leicht ionisierbaren Materials zugesetzt, beispielsweise ein Alkalimetalldampf, so kann bei einer viel niedri geren Temperatur ein praktisch nutzbarer Grad von Ionisation erreicht werden.
Die Fig. 3 zeigt in graphischer Darstellung die Leitfähigkeit in Siemens/m in bezug auf die Tempe ratur in Kelvingraden aufgetragen für Gase mit einem Gehalt von 1% Pottasche. Bei jeder Kurve ist die Gasdichte 0 angegeben. Die Kurvendarstellung in der Fig. 3 gilt für Gase mit einem wirksamen molekularen Einfang-Querschnitt für Zusammenstösse zwischen Elektronen und Molekülen von 10-15 cm2. Die Fig. 4 zeigt eine ähnliche Kurvenschar für Gase mit einem Gehalt von 1% Pottasche, wobei der wirksame Ein- fang-Querschnitt 3 x 10-15 cm? beträgt.
Diese Kurven zeigen, dass die Gasleitfähigkeit sehr stark von der Gastemperatur abhängig ist. Obwohl der wirksame Einfang-Querschnitt von dem verwen deten besonderen Gas abhängt, beträgt ein typischer Durchschnittswert für in MHD-Generatoren verwend baren Verbrennungsgasen ungefähr 1,5 x l0-15 cm2. Soll eine grosse Leitfähigkeit des Gases erzielt wer den, so sind, wie aus diesen Kurven hervorgeht, inner halb des Bereiches von praktisch wirksamen Fluida, selbst wenn diese Zusätze enthalten, Temperaturen von mehr als ungefähr 2600 Kelvin erforderlich.
Die Fig. 3 enthält eine mit X bezeichnete Kurve, die die elektrische Leitfähigkeit von Luft ohne Zu sätze zeigt. Eine Untersuchung dieser Kurve offenbart, dass die Leitfähigkeit der Luft bei Temperaturen unter 3000 Kelvin sehr gering ist. Hierdurch ergeben sich mehrere wichtige Gesichtspunkte. Erstens ist es erwünscht, ein Gas mit einer hohen Temperatur zu verwenden, zweitens muss das Gas mit Zusätzen ver sehen werden, um praktisch nutzbare Leitfähigkeits- werte zu erzielen, und drittens geht hervor, dass das Gas bei den in der Praxis herrschenden Betriebstem peraturen vor dem Hinzufügen der Zusätze einen kleinen Leitfähigkeitswert aufweist.
Wie in der Fig. 2 dargestellt, werden die Zusatz substanzen, die in einem geeigneten Träger suspen diert sein können, den Rohren 26 aus einer (nicht dargestellten) Quelle zugeführt, wie durch Pfeile 29 angedeutet. Wie bereits erwähnt, können die Zusätze aus Metalldampf, Feststoffen oder einem Salz, in einem Träger suspendiert, bestehen.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Er findung nicht auf die genannte besodere Art von Zusätzen beschränkt ist, es ist auch ebensowenig er forderlich, die Zusätze an eine Stelle unmittelbar stromauf von den Elektroden einzuführen. Weiterhin kann der Träger erhöhte Temperaturen aufweisen, ganz gleich ob er brennbar ist oder nicht. Der grösste Teil der stromaufseitigen Wirbelstrom verluste tritt auf innerhalb eines Kanaldurchmessers stromauf von der ersten Elektrode.
Obwohl es vor zuziehen ist, die Zusatzsubstanzen so nahe wie mög lich an der ersten stromaufseitigen Elektrode einzu führen, um eine befriedigende Dispersion und Ioni sation der Zusätze zu erzielen, so werden doch befrie digende Ergebnisse erreicht, wenn die Zuatzsubstanzen stromauf von den ersten Elektroden in einer Entfer nung eingeführt werden, die ungefähr einen Kanal durchmesser an der ersten Elektrode nicht übersteigt.
Die am weitesten stromab liegende Stelle der Ein führung soll nicht näher an der ersten stromaufseitigen Elektrode liegen als ungefähr ein Viertel des Kanal durchmessers an der ersten stromaufseitigen Elek trode beträgt, um eine gründliche Dispersion und Ionisation der Zusatzsubstanzen zu ermöglichen. Der Generator arbeitet am besten, wenn der wirksame Anfang des Magnetfeldes ungefähr der Stelle ent spricht, an der die Zusätze eingeführt werden. Der Ausdruck die stromaufseitige Endzone des Kanals soll denjenigen Teil des Kanals umfassen, der ungefähr zwischen der ersten stromaufseitigen Elektrode und dem wirksamen Anfang des Magnetfeldes liegt.
Erstreckt sich der wirksame Anfang des Magnet feldes in der Stromaufrichtung über die erste Elek trode hinaus, so entsteht die Tendenz zur Erzeugung einer Rück-EMK, die den Endeffektwirbelströmen entgegenwirkt. In diesem Falle könnten die Zusatz substanzen stromauf von den Elektroden jedoch inner halb des Magnetfeldes und innerhalb eines Kanal durchmessers an der ersten Elektrode eingeführt wer den.
Da ein Hinausschieben des wirksamen Anfangs des Magnetfeldes zur Erzeugung einer Rück-EMK führt, die den Endeffekt-Wirbelströmen entgegenwirkt, so könnte hieraus geschlossen werden, dass ein aus reichendes Vorverlegen des Anfangs des Magnetfeldes in der Stromaufrichtung eine einfache und wirksame Lösung der Aufgabe darstellt. Wie bei allen diesen Dingen muss jedoch sozusagen ein Preis dafür bezahlt werden, um eine Verminderung der stromaufseitigen Wirbelströme in dieser Weise zu erzielen, welcher Preis die Erwünschtheit dieser Lösung illusorisch macht. In der Praxis bringt eine Vorverlegung des wirk samen Anfangs des Magnetfeldes in der Stromauf richtung sehr viele Nachteile mit sich.
Der wichtigste Nachteil ist eine Folge des Umstandes, dass zwecks Vorverlegung des Magnetfeldes der Kanal verlängert werden muss, welche Verlängerung des Kanals über das sonst erforderliche Mass hinaus zu einem zusätz lichen inaktiven Bezirk des Kanals führt, wodurch grössere Wärmeübertragungsverluste auftreten. Ferner muss die Geschwindigkeit des Gases in diesem Bezirk hoch gehalten werden, wobei weitere Schwierigkeiten bei der Verbrennung und der Strömung auftreten. Offensichtlich muss auch der Magnet vergrössert wer den.
Aus dem Vorstehenden ist leicht einzusehen, dass, obwohl eine mässige Verlängerung des Magnet feldes in der Stromaufrichtung bei gewissen Genera toren von Nutzen sein kann, eine vollständige Lösung der Aufgabe, die stromaufseitigen Wirbelstromverluste auf diese Weise zu vermindern, nicht erwünscht sein kann. Es sei noch bemerekt, dass eine mässige Ver längerung sich über eine Strecke erstrecken würde, die im Vergleich zum Durchmesser des Kanals an den ersten Elektroden klein ist.
Das Einführen der Zusatzsubstanzen in den Kanal in der in der Fig. 2 dargestellten Weise zwecks Ver minderung der Wirbelströme stromauf von der ersten Elektrode in einer Entfernung von ungefähr einem Durchmesser des Kanaleinlasses ist zwar wirksam, führt jedoch nicht zur wirksamsten Dispersion der Zusatzsubstanzen im Gas. Es wäre höchst erwünscht, wenn die Verteilung der Zusatzsubstanzen verbessert werden könnte ohne eine unverhältnismässig grosse oder überhaupt eine Verstärkung der Wirbelströme gegenüber den sonst möglichen zu bewirken. Offen sichtlich arbeitet der Generator wirksamer, wenn eine bessere Verteilung der Zusatzsubstanzen erreicht wird.
Die Fig. 5 zeigt eine Anordnung, mit der gegen über der Ausführung nach der Fig. 2 eine wirksamere Verteilung der Zusatzsubstanzen im Gas erzielt wird.
Die Figuren 5 und 6 zeigen einen Generator mit einem Kanal, Elektroden und einer Wicklung, welche Elemente denen in der Fig. 2 dargestellten gleichen. Die beiden Figuren 5 und 6 zeigen als Beispiel drei Rohre 35, die sich quer über den Einlass 22 des Kanals hinweg auf der Stromaufseite der Elektroden 24 er strecken. Die Rohre 35 können aus einem Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit hergestellt wer den und sind an der Stromabseite mit Austrittsöffnun gen 36 versehen, welche Rohre sich durch die gegen überliegenden Seiten 37 und 38 des Kanals hindurch erstrecken und an den Einlassverteiler 39 bzw. an den Auslassverteiler 40 angeschlossen sind.
Um den Einlass nicht unzulässigerweise zu veren gen, soll der gesamte Querschnittsbezirk der Rohre 35 so klein wie praktisch durchführbar bemessen werden. Als Beispiel sei angegeben, dass der gesamte Quer schnittsbezirk der Einlassmittel, beispielsweise der Rohre 35 ungefähr 2 % des gesamten Querschnitts bezirks des Kanaleinlasses betragen kann, welche An gabe jedoch nicht als Einschränkung zu werten ist. Die Rohre 35 sind in den Figuren 5 und 6 vergrössert dargestellt, um die Beschreibung der Erfindung zu erleichtern.
Wie am besten aus der Fig. 6 zu ersehen ist, wird die Zusatzsubstanz aus einer (nicht dargestellten) Quelle unter Druck (Pfeile 41) zu den Verteilern 39 und 40 geleitet, strömt von beiden Enden aus in die Rohre 35 und wird danach durch die Austrittsöffnun gen 36 an den Rohren 35 in den Kanal eingelassen. Die Austrittsöffnungen 36 weisen die herkömmliche Form auf und bewirken, dass die Zusatzsubstanz längs eines jeden Rohres gleichmässig austritt. Wenn gewünscht, können die Austrittsöffnungen 36 an der Stromaufseite der Rohre 35 angeordnet werden.
Die Anordnung der Austrittsöffnungen an der Stromauf seite der Rohre kann beispielsweise zu einer verstärk ten Erhitzung der Rohre führen, wenn als Träger für die Zusatzsubstanz ein brennbarer Stoff verwendet wird, hat jedoch den wichtigen Vorzug, dass die Zu satzsubstanz sich im Gas besser verteilt.
Wenn die Zusatzsubstanz von jedem Rohr aus stromab wandert, vermischt sie sich mit dem Gas unter Bildung des Plasmas. Die Anzahl der Rohre, deren Abstand von einander, die Austrittsöffnungen, der Gesamtquerschnittsbezirk und das Volumen der in den Kanal einzulassenden Zusatzsubstanz werden anhand von Berechnungen und Versuchen so gewählt, dass die Wirtschaftlichkeit mit dem elektrischen Wirkungs grad in Einklang gebracht wird. Die an den Rohren vorgesehenen Austrittsöffnungen können verschiedene Formen aufweisen.
Wird die Zusatzsubstanz beispiels weise an beiden Enden in die Rohre geleitet, wie in der Fig. 6 durch die Pfeile 41 angedeutet wird, so können die Austrittsöffnungen sich über die Länge der Rohre hinweg erstrecken und einen sich zur Mitte des Kanals hin allmählich vergrössernden Durch- messer aufweisen, wie in der Fig. 6 dargestellt ist, um ein gleichmässiges Ausströmen der Zusatzsubstanz längs eines jeden Rohres zu bewirken.
Wird anderer seits die Zusatzsubstanz in die Rohre nur von einem Ende aus eingeführt, so können Durchlässe oder eine Austrittsöffnung vorgesehen werden, die sich in einer zur Längsachse der Rohre senkrechten Richtung von der einen Seite zur anderen Seite des Kanals hin, an der die Rohre verschlossen sind, vergrössert. Wenn gewünscht, können die Rohre weiterhin mit einem aerodynamisch günstigen Querschnitt versehen wer den, um deren Beanspruchung zu vermindern.
Die Fig. 7 zeigt ein doppelwandiges Rohr zum Einlassen der Zusatzsubstanz in den Kanal, welches Rohr gekühlt wird. Wie in dieser Figur dargestellt, ist das doppelwandige Rohr 45 an der Stromaufseite mit Austrittsöffnungen 46 versehen, so dass die Zusatzsub stanz, wie durch die Pfeile 41 angedeutet, von dem durch den Pfeil 23 dargestellten Gas veranlasst wird, nach rückwärts über die Aussenwandung 47 des Rohres hinweg zu strömen. Die Zusatzsubstanz wird unter Druck in den Mittelteil 48 des Rohres einge lassen und strömt durch die Austrittsöffnungen 46 in den Kanal hinein.
Durch den aussenliegenden Teil 49; der von dem innenliegenden Teil 48 durch eine Innenwandung 50 getrennt ist, wird ein Kühlmittel geleitet, das das Rohr auf einer sicheren Temperatur hält.
Die Figuren 8 und 9 zeigen eine Abwandlung der in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsform. Wie in diesen Figuren dargestellt, wird die durch die Pfeile 41 bezeichnete Zusatzsubstanz in den Kanal 21 aus meh reren Einlassköpfen 61, 62, 63 und 64 eingelassen. Jeder Einlasskopf ist mit Austrittsöffnungen 65 ver sehen. Die in einem flüssigen brennbaren Träger ent haltene Zusatzsubstanz kann den Einlassköpfen 61 und 62 über den Verteiler 66 und die Rohre 67 und 68 zugeführt werden und den Einlassköpfen 63 und 64 über den Verteiler 69 und die Rohre 70 und 71.
Die Einlassköpfe 61-64 weisen die herkömmliche Aus führung auf und wirken in derselben Weise wie Brau seköpfe, wobei die Zusatzsubstanz und der Träger in den Kanal in Form von auseinanderstrebenden Sprühstrählen eingespritzt wird, die im wesentlichen den gesamten Einlassbezirk des Kanals ausfüllen.
Da der Träger und die Zusatzsubstanz in das Gas in Form von verhältnismässig feinen Sprühstrählen ein geführt wird, so ist einzusehen, dass eine vollständige Verbrennung des Trägers und damit eine Ionisation der Zusatzsubstanz über im wesentlichen den gesam ten Einlassbezirk des Kanals an der für diesen Zweck günstigsten Stelle bewirkt wird, wie zuvor beschrieben.
Die Einlassköpfe sind im Kanaleinlass mit Abstand symmetrisch angeordnet um die beste Dispersion der Zusatzsubstanz zu sichern. Obwohl nach der Dar stellung vier Einlassköpfe vorgesehen sind, kann selbst verständlich eine grössere oder eine kleinere Anzahl verwendet werden. Ungeachtet der Anzahl der ver wendeten Einlassköpfe, und wie bei der Ausführungs form nach der Fig. 5 bemerkt, soll der gesamte Quer- schnittsbezirk der Einlassköpfe und der Rohre so klein wie praktisch durchführbar bemessen werden. Wird ein einzelner Einlasskopf verwendet, so müsste dieser offenbar auf der Längsachse des Kanals angeordnet werden.
Obwohl die in den Figuren 8 und 9 dargestellte Ausführungsform gegenüber den zuvor beschriebenen gewisse Vorzüge aufweist, so wirkt sie doch im we sentlichen in derselben Weise, wie in Verbindung mit der Fig. 5 beschrieben und vermindert oder beseitigt die stromaufseitigen Kurzschlussendeffekte. Der gröss- te Vorzug der Ausführungsform nach den Figuren 8 und 9 ist in der Verkleinerung des Aufbaus im Kanal- einlass und der besseren Dispersion der Zusatzsub stanz zu sehen.