Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die laminare Grenzschicht von dem schnelllaufenden Material abzulösen, ohne eine Hochspannungselektrode direkt in den Bereich der Materialbahn zu bringen. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Ablösen einer gasförmigen laminaren Grenzschicht von schnelllaufendem Material vorgeschlagen; welches durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

• (a) ein Teil der Gasmoleküle, aus denen die laminare Grenzschicht besteht, wird ionisiert;
• (b) die gasförmige laminare Grenzschicht wird einem Magnetfeld ausgesetzt, welches eine Kraftwirkung auf die in der gasförmigen laminaren Grenzschicht enthaltenen geladenen Teilchen ausübt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden innerhalb der laminaren Grenzschicht Ionen erzeugt, die nachfolgend ebenfalls innerhalb der laminaren Grenzschicht beschleunigt werden und auf diese Weise Turbulenz erzeugen und den Luftaustausch zwischen der Oberfläche des schnelllaufenden Materials und der Umgebung erheblich verbessern.

Die Ionisierung eines Teils der Moleküle der laminaren Grenzschicht kann in mehreren Schritten erfolgen. So ist es vorteilhaft, zunächst eine Initialionisierung von Gasmolekülen vorzunehmen und diese ionisierten Gasmoleküle in einem elektrischen Feld dann stark zu beschleunigen. Auf diese Weise findet eine Stoßionisation weiterer Moleküle statt. Stoßionisation ist ein exponentieller Vorgang, so dass die Zahl der ionisierten Moleküle sich rasch erhöht, was vorteilhaft für die Turbulenzerzeugung ist.

Um den apparativen Aufwand einer Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu reduzieren, ist es vorteilhaft, wenn das Feld, das zur Beschleunigung der Moleküle zur Durchführung der Stoßionisation verwandt wird, auch gleich zur Turbulenzerzeugung mitbenutzt wird.

Aus verschiedenen Gründen kann es jedoch auch angezeigt sein, die Stoßionisation und die weitere Beschleunigung der Moleküle von verschiedenen Feldern beziehungsweise von einem Feld mit unterschiedlichen Richtungskomponenten durchführen zu lassen. Auf diese Weise ist es möglich, den Molekülen in einer Bewegungsrichtung zumindest die zur Stoßionisation notwendige Energie zu vermitteln, während die Energie in einer anderen Bewegungsrichtung nach Belieben, beispielsweise zur optimalen Turbulenzerzeugung, eingestellt werden kann.

Wenn ein direkter Beschuss der Oberfläche des schnelllaufenden Materials durch die zur Stoßionisation beschleunigten Moleküle vermieden werden soll, kann die zur Stoßionisation dienende Beschleunigung der Moleküle parallel zur Oberfläche des Materials stattfinden, während ein zweites Feld den Teilchen auch Kraftkomponenten vermittelt, die orthogonal zur Oberfläche des Materials gerichtet sind.

Weiterhin ist es vorteilhaft, die Bewegung der Teilchen parallel zur Oberfläche des schnelllaufenden Materials zumindest einmal durch Sperrwände zu begrenzen. Diese Sperrwände können mit den Elektroden, die das zur Beschleunigung zur Stoßionisation notwendige elektrische Feld erzeugen, identisch sein. Auf diese Weise prallen die beschleunigten Gasmoleküle nach den Stoßgesetzen unter Beibehaltung eines Großteils ihrer kinetischen Energie von diesen Wänden ab und nehmen weitere Stoßionisationen vor. Um diese Form der Ionisation zu optimieren, kann auch eine periodische Umkehr der Ladung der Elektroden vorgenommen werden.

Auf diese Weise werden sehr viele Ionen erzeugt, die sich vorwiegend orthogonal zur Bewegung der laminaren Grenzschicht bewegen und damit ebenfalls zur Turbulenzerzeugung beitragen. Diese Art der Ionisierung ist sowohl mit als auch ohne Initialionisierung vorteilhaft anwendbar. Findet eine Initialionisierung statt, so stehen sofort relativ viele Ionen als Auslöser der Kettenreaktion bereit. Allerdings befinden sich auch in normaler Atemluft in geringer Konzentration Ionen, die die ionisierende Kettenreaktion auslösen können.

Bei Bedarf kann eine weitere Beschleunigung der Teilchen durch Kräfte in einer Richtung orthogonal zur Oberfläche der Bahn erfolgen, um mehr Turbulenz zu erzeugen und den Luftaustausch zwischen der Materialoberfläche und der Umgebung weiter zu verbessern.

Es ist vorteilhaft, zur Ionisierung oder Initialionisierung eines Teils der Moleküle, aus denen die laminare Grenzschicht besteht, UV-Strahlen, hinreichend kurzwellige Laserstahlen, Kathodenstahlen, sowie Röntgen- oder &ggr;-Strahlen einzusetzen. In Bezug auf die Laserstahlen sei erwähnt, dass es mittlerweile möglich ist, relativ kurzwellige Strahlung beispielsweise mit Excimerlasern bereitzustellen. Des weiteren werden längerwelligen Laserquellen wie beispielsweise Laserdioden oft Vorrichtungen, die die Erzeugung kurzwelliger Strahlung beispielsweise durch Photolumineszenz vornehmen, nachgeschaltet. Auch die auf diese Weise bereitgestellten Strahlen werden im Rahmen dieser Anmeldung mit Laserstrahlen bezeichnet.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit der Bereitstellung von Ionen in der laminanen Grenzschicht besteht in der Injektion von Gasmolekülen, die leichter zu ionisieren sind als die ausgesprochen stabilen Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle, die in der Regel in der Umgebungsluft vorherrschend sind. Vorteilhafte Methoden zur Bereitstellung eines Magnetfeldes liegen in der Verwendung von Elektromagneten, Dauermagneten sowie einer Kombination beider Magnetentypen. Gerade die ausschließliche oder auch ergänzende Verwendung von Dauermagneten ist bei vielen Anwendungsfällen vorteilhaft, da sich mittlerweile durch geeignete Legierungen, die in der Regel Seltenerdmetalle enthalten, erhebliche Feldstärken erreichen lassen, ohne dass elektrische Leistung aufgewendet werden muss.

Die Frage, welchen zeitlichen Verlauf das Magnetfeld haben soll, um Turbulenz zu erzeugen, ist je nach Anwendungsgebiet zu entscheiden. Daher können Gleich und Wechselfelder sowie Überlagerungen beider Feldtypen von Vorteil sein. Wechselfelder haben gegenüber Gleichfeldern den Vorteil, durch die mit ihnen verbundene Umkehr der Kraftwirkung des Feldes zu mehr Unordnung in der laminaren Strömung zu führen. Der Vorteil von Gleichfeldern liegt in der dauerhaften Kraftwirkung, die eine längere Beschleunigungsphase in einer Richtung erlaubt.