DEVICE FOR GENERATING A DIRECTED CURRENT OF A GAEOUS MEDIUM

Abstract: 1. Device for generating a directed current of a gaseous medium, utilizing the electric wind, a discharge electrode 1 being provided for the purpose of forming gas ions and having a high electrical voltage compared with a counter-electrode 3, in order to ensure a discharge current at atmospheric pressures in the range of the Townsend discharge or glow discharge, so that the ions move in a preselected direction 5 or in a preselected sector, with an aperture angle of less than 180 degrees of the imaginary spherical sectors around the emission points of the discharge electrode 1, characterised by the fact that the discharge electrode 1 takes the form of a wire, that corresponding to each discharge electrode there are at least two mutually parallel counter-electrodes 3 present to one side of the discharge electrode and at an equal distance from the latter, the nearest edge of each one extending parallel to the wire-shaped discharge electrode 1, and that the discharge current is between 10**-6 A/cm**2 and 10**-1 A/cm**2 .

Description: Vorrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Strömung eines gasförmigen Mediums Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Strömung eines gasförmigen Mediums, z.B. eines Luftstromes unter Ausnützung des elektrischen Windes. Im Bereich des normalen atmosphärischen Druckes werden Luftströmungen heute ausnahmslos mechanisch erzeugt, obwohl eine Reihe physikalischer Effekte bekannt sind, die zu einer Bewegung von Luft führen. So ist das Pumpen von Gasen durch Adsorption, durch Abkühlung und Erwärmung, durch Diffusion und durch elektrische Ladungen (elektrischer Wind, vergl. etwa Bergmann Schaefer Bd.II, Seiten 10 und 474) bekannt und wird zu Sonderzwecken auch durchgeführt, hat aber technisch keine Bedeutung erlangt. Man verlässt sich bei atmosphärischen Drücken nach wie vor auf mechanische Gebläse der verschiedensten Bauart, zu denen auch Flüssigkeitspumpen wie Wasserstrahlpumpen u.dgl. zählen. Anders sieht dies in Bereichen verminderten Druckes aus. Hier werden eine Reihe verschiedener physikalischer Effekte ausgenützt, wie etwa bei den Adsorptionspumpen verschiedenster Konstruktion, Ionengitterpumpen, Diffusionspumpen, Kryopumpen etc. Auch der elektrische Wind wurde bei geringen Drucken, etwa im Bereich zwischen Vorvakuum und Hochvakuum zum Gastransport vorgeschlagen (vgl. z.B. Deutsche Patentschrift 265 534). Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs erwähnteVor- richtung so auszubilden, dass sie bei atmosphärischen Drücken anwendbar ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Ionen eine unter hohem elektrischen Feld stehende Elektrode, etwa ein Draht vorgesehen ist, an welchem im Bereich der Townsendentladung oder der Glimmentladung ein Entladungsstrom vorzugsweise zwischen 10 5A/cm2 und 10 3A/cm2 fliesst, dass eine vorzugsweise aus Leitflächen eines Ströungskanals gebildete Gegenelektrode angeordnet ist, dass die Kanten der Leitflächen parallel zu den Entladungsdrähten verlaufen, sodass sich die Ionen in eine Richtung oder zumindest in einem-Sektor der um die Emissionspunkte der Entladungselektrode gedachten Kugeln mit einem Off- nungswinkel, der weniger als 1800 beträgt, bewegen. Wenn die Feldstärke am Draht so bemessen ist, dass sich eine Townsendentladung oder eine Glimmentladung ausbildet, so -fliessen Anodenströme zwischen 10-6A/cm2 und lO-1Ajcm2. Soll.der Pumpvorgang in Luft ohne zu grosse Geräuschentwicklung und Ozonbildung ablaufen, so wird der Entladungsstrom vorzugsweise im Bereich zwischen 1Q 5A/cm2 und 10 3A/cm2 liegen. Bemerkenswert ist der günstige Wirkungsgrad, da durch die Übereinstimmung von Ionenbewegung und Gebläserichtung keine Turbulenzen im Gas erzeugt werden, was jedoch bei mechanischen Gebläsen prinzipiell nicht vermeidbar ist. Erste Versuche ergaben, dass die Leistungsaufnahme eines solchen Ionengebläses unter den Wert von 1 Watt je bewegter Luftmenge von 1 l/s gesenkt werden kann, wenn keine zu hohen Luftgeschwindigkeiten oder Druckdifferenzen not wendet sind. Eine vorzugsweise Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass auf der der Gegenelektrode abgewandten Seite der Entladungselektrode eine Hilfselektrode angeordnet ist, welche auf oder in der Nähe des Potentials der Entladungselektrode liegt und dass die Ionen an einem unter Hochspannung stehenden Draht erzeugt werden und von diesem Entladungsdraht zu einer geerdeten Gegenelektrode driften, die vorzugsweise aus einem oder mehreren Leitblechen besteht, deren Kanten zu dem Entladungsdraht parallel verlaufen, und dass die Hilfselektrode ebenfalls aus einem Leitblech mit zu dem Entladungsdraht parallelen Kanten besteht. Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch an Hand beispielsweiser Ausführungsformen näher veranschaulicht, wobei Fig. 1 eine Darstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung mit Elektrode und Gegenelektrode, Fig. 2 eine serienweise Schaltung von Elektrode und Gegenelektrode, Fig. 3 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung mit einer serienweisen Schaltung von Elektrode und Gegenelektrode und Fig. 4 eine spezielle Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung mit hintereinander und nebeneinander angeordneten Entladungsstrecken zeigen. Gemäss Fig. 1 werden die Ionen innerhalb eines Führungsrohres 3 für den zu erzeugenden Gas oder Luftstrom durch ein radioaktives J-Präparat 1 erzeugt, wobei die Unipolarität durch die Aufladung eines Rohres oder eines Plattenpaares 2 erzielt wird, in dem sich Ionen der gleichen Polarität nicht entladen. Diesem Plattenpaar 2 gegenüber befindet sich im Führungsrohr 3 eine vorzugsweise geerdete ring- oder plattenförmige Gegenelektrode Lt, sodass sich ein gerichtetes Feld ausbildet, längs dessen Feldlinien 5 die unipolaren Gasionen in Richtung der Gegenelektrode 4 wan dern und durch Stossprozesse mit neutralen Gasmolekülen, wobei vorzugsweise eine Impulsübertragung in der Bewegungsrichtung der Ionen stattfindet, eine makroskopische Bewegung des Gases in Feldrichtung einleiten. Gemäss Fig. 2 werden die Ionen über eine Spitzenentladung erzeugt, wobei aus dem Plasmabereich um die hochaufgeladene Spitze l1 nur Ionen der gleichen Polarität austreten. Die Spitze 11 ist so geformt, dass die Feldlinien aus dem Plasmabereich der Spitze nur in Richtung der rechts von der Spitze 1' liegenden ringförmigen Gegenelektrode 2' laufen, sodass sich durch ein isolierendes Führungsrohr 3 eine gerichtete Gas- oder Luftströmung 4 ausbilden kann. Durch Hintereinanderschaltung mehrerer Ionenstrecken kann neben einer Verstärkung der Gebläsewirkung auch die Bewältigung höherer Druckdifferenzen erreicht werden. In Fig. 3 ist eine ähnliche Anordnung mit Entladungsdrähten 1" realisiert. Die einseitige Ionenbewegung bei Serienschaltung mehrerer Ionenstrecken wird durch eine Hilfselektrode 2" der gleichen Polarität und Spannung erreicht, während das Feld durch zwei geerdete Gegenelektroden 3" aufgebaut wird. So kann sich durch isolierende Führungsplatten 4" wieder eine Luftströmung 5' ausbilden, die durchaus mit der Gebläseleistung kleiner Zimmerventilatoren vergleichbar ist. In Fig. 4 ist eine technische Ausführung des in Fig. 3 dargelegten Prinzips beschrieben. Dabei werden mehrere Ebenen von Ionenstrecken übereinander angeordnet. Die geerdeten Gegenelektroden lttt sowie die Hilfselektroden 2"' auf Drahtspannung können aus einem Blech gestanzt sein, wobei auch die Entladungsdrähte an der Hilfselektrode 2"' mit Punktschweissung 7 befestigt sind. Diese Anordnung setzt sich in Schichten übereinander fort: 3111, 4', 51t1, 8. Eine Ab schlusselektrode 6 regelt die Menge der aus dem Gebläse austretenden Restionen (Pfeil). Eine isolierende Zwischenplatte 9 ermöglicht den Aufbau eines zweiten Gebläses, das mit Ionen der zweiten Polarität betrieben wird, um statische Aufladungen des gepumpten Gases zu vermeiden und einen Fehlstrom im Versorgungsnetz zu verhindern.

Claims: Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Strömung eines gasförmigen Mediums., z.B. eines Luftstromes unter Ausnützung des elektrischen Windes, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Bildung der Ionen eine unter hohem elektrischen Feld stehende Elektrode (2), etwa ein Draht vorgesehen ist, an welchem bei atmosphäri schen Drücken im Bereich der Townsendentladung oder der Glimmentladung ein Entladungsstrom zwischen 10-6A/cm2 und 10-1A/cmê, vorzugsweise zwischen 10-5A/cmê und lO 3A/cm2 flieht, dass eine vorzugsweise aus Leit flächen eines Strömungskanals (3) gebildete Gegenelek trode (4) angeordnet ist, dass in bevorzugter Weise die Kanten der Leitflächen (4) im wesentlichen parallel zu den Entladungsdrähten (2) verlaufen, sodass sich die Ionen in eine Richtung (5) oder zumindest in einem Sektor der um die Emissionspunkte der Entladungselek trode (2) gedachten Kugeln mit einem öffnungswinkel, der weniger als 1800 C beträgt, bewegen (Fig. l). 2. Vorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Gegene'lektrode (3") abgewandten Seite; der Entladungselektrode (1") eine Hilfselektrode (2") angeordnet ist, welche auf oder in der Nähe des Poten tials der Entladungselektrode (1") liegt (Fig. 3). 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionen an einem unter Hoch spannung stehenden Draht (l") erzeugt werden und von diesem Entladungsdraht (1") zu einer geerdeten Gegen elektrode (3") driften, die vorzugsweise aus einem oder mehreren Leitblechen besteht, deren Kanten zu dem Entladungsdraht (1!!) parallel verlaufen, und dass die Hilfselektrode (2) ebenfalls aus einem Leitblech mit zu dem Entladungsdraht (1!!) parallelen Kanten besteht (Fig. 3). 4.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode und vorzugsweise auch die Hilfselektrode aus Drähten bestehen, deren Durchmesser grösser sind, als der Durchmesser des Ent ladungsdrahtes, oder deren Temperatur tiefer ist, als die des Entladungsdrahtes, oder die in mehrfacher Zahl vorhanden sind. 5.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Potentiale der Anordnung gespiegelt sind, d.h. Entladungs- und Hilfselektrode auf oder in der Nähe des Erdpotentials und Gegenelektrode auf Hochspannungspotential liegen. 6.Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Nähe des Erdpotentials befindliche Entladungs elektrode als Widerstandsdraht oder als Widerstandsband ausgebildet und beheizt ist. 7.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Kilfselektrode, Entladungselektrode und Gegenelektrode in verschiedenen Kombinationen mehrfach neben- und hintereinander bzw. übereinander angeordnet sind.

Inventors: FLECK, CARL MARIA, DR.
Applicants: FLECK, CARL MARIA, DR.
Application year: 1980
Main classification: H01J41
IPC codes: H01J41, H01T23, F04F99