磁流体发电机、涡轮发动机以及发电的磁流体方法技术

本发明专利技术涉及磁流体发电机领域，更具体说是涉及这种发电机(10)，其包括一个由第一壁(12)和第二壁(13)分隔的工作流体的流动通路(11)，工作流体的电离装置(14)、一对臂(15)，每个所述臂都在所述电离装置(14)的下游将第一壁(12)和第二壁(13)连接在一起，从而在所述臂(15)与所述第一壁(12)、第二壁(13)之间限定一个在流动通路(11)中的通道(16)，所述通道(16)被布置为在工作流体的一部分被电离后使该部分工作流体穿过，一个用于产生垂直于通道(16)中工作流体流动方向的磁场(B)的磁体，所述工作流体由所述臂(15)和所述第一壁(12)、第二壁(13)分隔，以及至少一对电极(17)。每对电极(17)中的每个电极均被布置在由所述成对的臂(15)和所述第一壁(12)、第二壁(13)分隔的通道(16)的一侧上。每对电极(17)中的电极均沿垂直于所述磁场(B)以及垂直于通过由该对臂(15)和所述第一壁(12)、第二壁(13)限定的通道(16)的工作流体的流动方向彼此间隔。

Magnetohydrodynamic generator

The present invention relates to the field of magnetohydrogenerators, and more specifically to the generator (10), which includes a flow pipe (11), a working fluid ionization device (14), a pair of arms (15), and the first and second walls (12) in the ionization device (14), which are downstream of the ionization device (14). The 13) is connected so that a channel (16) in the flow pipe (11) is defined between the arm (15) and the wall (12, 13), and the channel (16) is arranged so that some working fluids are passed through it after it is ionized, and a magnet for producing a magnetic field (B) that is perpendicular to the channel (16) of the working fluid flow (16). The working fluid flow is separated by the arm (15) and the wall (12, 13), and at least a pair of electrodes (17). Each pair of electrodes (17) is arranged on one side of the channel (16) separated by the paired arms (15) and the walls (12, 13). Each pair of electrodes (17) is vertically spaced apart from the magnetic field (B) and the channel (16) separated by the arm (15) and the wall (12, 13).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁流体发电机
本专利技术涉及磁流体领域，更特别地涉及其在涡轮的工作流体中回收至少一部分剩余能量的使用。
技术介绍
术语“涡轮”用于表示一种旨在使用工作流体的能量以致使旋转轴旋转的旋转装置。由其速度及其焓表征的工作流体的能量因此部分地转化成可由转轴提取的机械能。然而，在涡轮的下游，工作流体通常保留大量的剩余能量。在以下的描述中，相对于工作流体的正常流动方向限定了术语“上游”和“下游”。法国专利申请FR2085190已经提出了使用除涡轮之外的磁流体发电机用于回收涡轮的工作流体所包含的能量。在这种磁流体发电机中，当在与被电离流体的流量垂直的方向中受到磁场时，电离流体的流量在彼此间隔的两个电极之间在与被电离流体的流量以及与磁场垂直的另一方向中产生电流。然而，实际上，在涡轮中集成这种磁流体发电机不是没有缺点，特别地涉及以及用于在涡轮的工作流体的流通路中产生磁场的电极布置和设备。
技术实现思路
通过提出一种可更简单地集成在一种包括由相同工作流体驱动的涡轮的组件中的磁流体发电机，本专利技术寻求弥补这些缺陷。在至少一个实施例中，通过以下事实实现该目的，包括由第一壁和第二壁限定的工作流体流通路以及用于电离工作流体的电离装置的磁流体发电机另外还包括至少一对臂，每个都在所述电离装置下游将第一和第二壁连接在一起，从而在流体通道内限定一个在所述臂和所述壁之间的通道，所述通道被布置成在工作流体的一部分被电离后由其横穿，一个用于产生磁场的磁体，所述磁场在与通过由所述成对臂和所述壁限定的通道的工作流体流垂直的方向中被定向，以及至少一对电极，每对中的每个电极都被布置在由所述成对臂和所述壁限定的通道的相应侧面上，每对中的电极在与所述磁场以及与通过由所述成对臂和由所述壁限定的通道的工作流体的流动方向垂直的方向中彼此间隔。磁体可以是电磁体，任选地具有一个可有利地具有导电性的螺线管，通过将碳纳米管集成在导体芯体中，或者通过超导材料来改进所述导电性，但其也可以是永久磁体。在任一种情况下，它都可具有层压的芯体。通过这些配备，更容易沿两个基本互相垂直并且相对于工作流体流垂直的轴线布置电极和磁体的磁极。此外，可以从涡轮的仅一部分工作流体发电，如果需要的话，例如如果涡轮用于输送相对大量的机械力，同时磁流体发电机用于提供明显更少量的电力，用于辅助目的。具体地，每对电极的每个电极可被布置在所述成对臂的相应臂上。在这种情况下，为了在电极彼此间隔的方向中产生一种与工作流体流垂直的磁场，磁体可包括一个安装在所述臂之一内侧的芯体。然而，也可以设想一种替代装置，其中每对的每个电极被布置在限定该流通路的相应一个壁上，所述磁体然后被布置成产生一种在所述臂彼此间隔的方向中定向的磁场。为了在由诸多壁以及由诸多臂限定的通道中加速流体流，从而提高磁流体发电机的效率，第一和第二壁可在燃烧气体的流动方向中在位于所述成对臂上游的流体通道的至少一个分段上朝彼此会聚。在这种情况下，并且为了避免大量的反推力，特别地当磁流体发电机被安装在涡轮轴发动机的出口喷嘴中时，特别地旋翼飞行器的涡轮轴发动机，第一和第二壁可在工作流体的流动方向中在位于所述成对臂下游的流体通道的至少一个第二分段上彼此发散，从而再次降低了流量速度。为了确保工作流体并且特别地气态工作流体的有效电离，所述电离装置可以是等离子体炬形式。这种等离子体炬可特别地包括一对电极，所述电极被连接到一种用于在该对电极之间产生直流电(DC)或交流电(AC)电势的装置，所述电势大于或等于工作流体的电离电势。然而，还可以设想其它类型的电离装置，诸如例如用于通过喷射微波、通过螺旋放电或通过感应连接而电离的装置。此外，为了便于电离该工作流体，发电机可包括一种用于从所述电离装置上游喷射低电离电势元素的装置，任选地连同用于从由诸多壁以及诸多臂限定的通道下游回收低电离电势元素的过滤器一起。在由成对臂和壁所限定的通道中在相对的磁极与电极之间的相对较短距离可有利于磁流体发电机的输出和效率。为了增加用于磁流体产生的工作流体量，同时限制尺寸，发电机可包括多对臂，每个都在所述电离装置下游将第一和第二壁连接在一起，并且对于每对臂，它可包括一个相应磁体和一对电极。通过在多个通道之间使磁流体发电分开，可以在保持每个通道很小流量截面的同时增加电力。每个通道中的成对电极可以串联或并联地电性连接。为了使磁流体发电机更容易地适用于涡轮，所述流通路可以是环形，所述第一和第二壁绕所述流通路的中心轴同轴，并且所述臂为径向。本专利技术还涉及一种涡轮发动机，包括这种磁流体发电机以及至少一个被布置成由与所述磁流体发电机相同的工作流体驱动的涡轮。例如，所述磁流体发电机可用于回收涡轮不能使用的工作流体的剩余能量的至少一部分。涡轮发动机可特别地包括一个在涡轮以及在磁流体发电机上游的燃烧室，从而产生高焓燃烧气体，所述高焓燃烧气体形成由此下游的涡轮和磁流体发电机的工作流体并且具有促进电离的高温。此外，为了提高燃烧气体的焓并驱动其流量，该涡轮发动机可包括在燃烧室上游的至少一个压缩机以及经由第一旋转轴连接到所述压缩机以对其驱动的第一涡轮。它还可包括第二涡轮。在这种情况下，可特别地位于第一涡轮下游但还在磁流体发电机上游的第二涡轮可连接到输出轴，从而形成涡轮轴发动机，诸如例如旋翼飞行器的涡轮轴发动机。为了能够更好地使用涡轮不能使用的工作流体的剩余能量，所述磁流体发电机可被布置在所述涡轮下游的出口喷嘴中。本专利技术还提供了一种发电的磁流体方法，其中，工作流体至少部分地由一种在由第一和第二壁限定的通道中的电离装置所电离，并且工作流体的电离部分穿过一个在流通路中由所述壁以及由一对臂限定的通道，并受到由磁体产生的磁场，每个所述臂都在所述电离装置下游将第一和第二壁连接在一起，所述场在通道中在与工作流体流垂直的方向中延伸从而在至少一对电极的电极之间产生电流，每对的每个电极被布置在一个由所述成对臂和所述壁限定的通道的相对侧面上，每对的电极在与所述磁场以及与通道中燃烧气体流垂直的方向中彼此间隔。该发电的磁流体方法可特别地用于回收先前已用于驱动至少一个涡轮的工作流体的剩余能量。特别地，在由涡轮发动机驱动的车载车辆上，该磁流体方法可用于产生用于驱动除涡轮发动机以外的车辆辅助设备的电。附图说明可以很好地理解本专利技术，并且在阅读作为非限制性示例给出的实施例的以下详细描述时，其优点更清楚地显而易见。说明书参考附图，其中：—图1是带有一种具有磁流体发电机的一个实施例的涡轮轴发动机的旋翼飞行器的图解透视图；—图2是图1发动机之一的示意性纵剖视图；—图3A是图2发动机的磁流体发电机的一部分的图解透视图；—图3B示出了图3A的细节；—图4是在第二实施例中磁流体发电机的图解透视图；—图5是在第三实施例中的磁流体发电机的图解透视图；—图6是在第四实施例中的涡轮轴发动机的图解纵剖视图；以及—图7是在第五实施例中涡轮轴发动机的图解视图。具体实施方式图1显示一种旋转翼飞行器，更准确说显示一种直升机100，其具有一个用于经由变速箱104驱动其主旋翼102及其尾桨103的涡轮轴发动机101。发动机101包括一个用于供电到直升机1上载有的多种耗电设备的磁流体发电机10的实施例。如图2更详细示出的，发动机101包括一个气体发电机，其沿气流方向中具有：压缩机201；具有连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁流体发电机(10)，包括至少：由第一壁(12)和第二壁(13)限定的工作流体的流通路(11)；用于电离所述工作流体的电离装置(14)；一对臂(15)，每个所述臂都在所述电离装置(14)的下游将第一和第二壁(12、13)连接在一起，从而在所述流通路(11)内限定一个在所述臂(15)和所述壁(12、13)之间的通道(16)，所述通道(16)被布置成在其被电离后由所述工作流体的一部分横穿；用于产生磁场(B)的磁体，所述磁场沿与通过由该对臂(15)和所述壁(12、13)限定的通道(16)的工作流体的流垂直的方向定向；和至少一对电极(17)，在每对电极中每个电极(17)被布置在由该对臂(15)和所述壁(12、13)限定的通道(16)的各自的侧面上，每对中的所述电极(17)沿垂直于所述磁场(B)以及垂直于通过由该对臂(15)和所述壁(12、13)限定的通道(16)的工作流体的流动方向彼此间隔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.04 FR 15582321.一种磁流体发电机(10)，包括至少：由第一壁(12)和第二壁(13)限定的工作流体的流通路(11)；用于电离所述工作流体的电离装置(14)；一对臂(15)，每个所述臂都在所述电离装置(14)的下游将第一和第二壁(12、13)连接在一起，从而在所述流通路(11)内限定一个在所述臂(15)和所述壁(12、13)之间的通道(16)，所述通道(16)被布置成在其被电离后由所述工作流体的一部分横穿；用于产生磁场(B)的磁体，所述磁场沿与通过由该对臂(15)和所述壁(12、13)限定的通道(16)的工作流体的流垂直的方向定向；和至少一对电极(17)，在每对电极中每个电极(17)被布置在由该对臂(15)和所述壁(12、13)限定的通道(16)的各自的侧面上，每对中的所述电极(17)沿垂直于所述磁场(B)以及垂直于通过由该对臂(15)和所述壁(12、13)限定的通道(16)的工作流体的流动方向彼此间隔。2.根据权利要求1所述的磁流体发电机(10)，其中，每对电极(17)中的每个电极(17)被布置在该对臂(15)的各自的臂(15)上。3.根据权利要求2所述的磁流体发电机(10)，其中，所述磁体包括一个被容纳在一个所述臂(15)内侧的芯体(18c)。4.根据任一前述权利要求所述的磁流体发电机(10)，其中，在位于该对臂(15)的上游的流通路(11)的至少一个第一分段(11a)上，所述第一和第二壁(12、13)沿所述工作流体的流动方向相互会聚。5.根据权利要求4所述的磁流体发电机(10)，其中，在位于该对臂下游的流通路的至少一个第二分段上，所述第一和第二壁(12、13)沿所述工作流体的流动方向相互分离。6.根据任一前述权利要求所述的磁流体发电机(10)，其中，所述电离装置(14)为等离子体炬的形式。7.根据任一前述权利要求所述的磁流体发电机(10)，包括一用于在所述电离装置(14)的上游喷射低电离电位的元素的装置。8.根据任一前述权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯莫·塞尔吉耶，托马斯·克洛诺夫斯基，斯特凡·贝多克，斯特凡·理查德，
申请(专利权)人：赛峰直升机发动机，
类型：发明
国别省市：法国,FR