BE1019426A3

BE1019426A3 - METHOD AND DEVICE FOR GENERATING ENERGY USING A PLASMA-JET GENERATOR.

Info

Publication number: BE1019426A3
Application number: BE2010/0450A
Authority: BE
Original assignee: Ecoplasma Bvba
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-07-26
Publication date: 2012-07-03

Abstract

Elk type plasma-jet genererend apparaat hetzij gas gestabiliseerd, hetzij water gestabiliseerd, hetzij gas/water gestabiliseerd, extern electrisch gevoed door een voeding. Meer in het bijzonder een plasma-jet genererend apparaat met inbegrip van een toorts centrum elektrode, een toorts mondstuk, een eerste voeding en een vortex debiet/ontlading eenheid. De eenheid omvat een tweede voeding, een gas wisselklep mondstuk en een vortex debiet kamer. De tweede voeding wordt gebruikt om een hoge temperatuur en een hoog vermogen plasma-jet te creëren. De vortex flow generating nozzle is ontworpen om de contacttijd tussen de reactanten en de plasma-jet in belangrijke mate te laten toenemen waardoor de energie noodzakelijk voor de omvorming veel lager is. De vortex flow kamer, samen met het gas wisselklep mondstuk, is ontworpen om de plasma-jet bij het verlaten uit de gas wisselklep mondstuk een thermisch pinch effect te creëren.Any type of plasma jet generating device whether gas stabilized or water stabilized or gas / water stabilized externally electrically supplied from a power supply. More specifically, a plasma jet generating device including a torch center electrode, a torch nozzle, a primary power supply and a vortex flow / discharge unit. The unit includes a second feed, a gas diverter valve nozzle and a vortex flow chamber. The second power supply is used to create a high temperature and high power plasma jet. The vortex flow generating nozzle is designed to significantly increase the contact time between the reactants and the plasma jet, so that the energy required for the transformation is much lower. The vortex flow chamber, together with the gas diverter valve nozzle, is designed to create a thermal pinch effect on the plasma jet as it exits from the gas diverter valve mouthpiece.

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET GENEREREN VAN ENERGIE MET BEHULP VAN EEN PLASMAJET GENERATORMETHOD AND DEVICE FOR GENERATING ENERGY USING A PLASMAJET GENERATOR

ACHTERGROND VAN DE UITVINDINGBACKGROUND OF THE INVENTION

1. Gebied van de uitvinding1. Field of the invention

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op fundamentele wijzigingen op een plasma-jet genererend apparaat, waarbij een nieuwe methode wordt gebruikt met als doel een hoger totaal rendement van de operatie te bekomeaThe present invention relates to fundamental changes to a plasma jet generating device, using a new method with the aim of achieving a higher overall efficiency of the operation.

In een plasma-jet genererend apparaat wordt een elektrische vlamboog gevormd tussen een elektrode en een nozzle (sproeier mondstuk) elektrode. De aldus gevormde elektrische vlamboog is dan gebonden in het mondstuk met de hulp van het werkende gas en onder een thermisch knijp effect voor de lozing van een hoge temperatuur plasma-jet uit de nozzle.In a plasma jet generating device, an electric arc is formed between an electrode and a nozzle (nozzle nozzle) electrode. The electric arc thus formed is then bonded in the nozzle with the aid of the operating gas and under a thermal pinch effect for the discharge of a high temperature plasma jet from the nozzle.

Een plasma-jet kan een zeer hoge energie bevatten, in de vorm van een temperatuur tot 104K en hoger en kan exit center snelheden bereiken tot 104 m/sec. Het gebruik van plasma-jets kan op grote schaal worden toegepast voor de industrie, techniek, en dergelijke. Plasma-jets worden in de industrie gebruikt voor: plasma snijden, lassen van roestvrij staal, legeringen of andere metalen, coaten van metalen en keramiek, smelten en raffineren van zuivere metalen en legeringen, scheikundige hoge temperatuur reacties van polymeren enz., smelten van ertsen in de metalurgje, smelten van metaal draad als voorbehandeling bij coating, productie van thermische energie enz.A plasma jet can contain very high energy in the form of a temperature of up to 104K and higher and can reach exit center speeds of up to 104 m / sec. The use of plasma jets can be widely used for industry, technology, and the like. Plasma jets are used in the industry for: plasma cutting, stainless steel welding, alloys or other metals, coating of metals and ceramics, melting and refining of pure metals and alloys, chemically high temperature reactions of polymers, etc., ore melting in the metalurgy, melting of metal wire as pre-treatment in coating, production of thermal energy, etc.

Recent worden thermische plasma-jet generatoren meer en meer gebruikt voor de omvorming van reactanten zoals het omvormen van toxische grondstoffen tot bruikbare brandstoffen, grondstoffen vergassen tot een synthesegas voor de productie van energie, opwaarderen van rookgassen met als doel de toxische elementen te neutraliseren door de temperatuur van het rookgas te doen stijgen, vernietiging van oorlogsmunitie. Deze plasma-jet genererende apparaten worden ook gebruikt als thermische processen in de nucleaire industrie voor de verwerking, conditionering,.....van nucleair afval en in andere nucleaire toepassingen, enz.. Vele van deze toepassingen betreffen enorme volumes. Optimalisatie van het totale energie gebruik zal tot belangrijke besparingen leiden.Recently plasma plasma generators are increasingly being used for the transformation of reactants such as the transformation of toxic raw materials into usable fuels, gasification of raw materials into a synthesis gas for the production of energy, upgrading of flue gases with the aim of neutralizing the toxic elements by increase the temperature of the flue gas, destruction of war ammunition. These plasma jet generating devices are also used as thermal processes in the nuclear industry for the processing, conditioning, ... of nuclear waste and in other nuclear applications, etc. Many of these applications involve huge volumes. Optimization of the total energy use will lead to important savings.

2. Prior art - Stand der techniek2. Prior art - Prior art

Plasma-jets bereiken hoge temperaturen in het leveren van warmte-energie maar afhankelijk van het type is er een belangrijk energetisch verlies bij de omvorming van electrische naar thermische energie en ook de keuze van de plaats waar de reactanten worden omgevormd, dit is meestal na koeling van de plasma-jet en buiten de plasma-jet generator waardoor opnieuw energie verliezen optreden.Plasma jets reach high temperatures in supplying heat energy, but depending on the type there is an important energy loss in the conversion from electrical to thermal energy and also the choice of the place where the reactants are transformed, this is usually after cooling from the plasma jet and outside the plasma jet generator, causing energy losses again.

In de stand der techniek hebben gas gestabiliseerde plasma-jet generatoren type Ph. Rutberg een energetisch verlies tussen de 15 en 30%. Water en gas/water gestabiliseerde plasma-jet generatoren type M. Hrabovsky hebben een energetisch verlies tot ±50%. De indirekte koeling van de plasma-jet generator is voornamelijk verantwoordelijk voor dit belangrijk rendementsverlies.In the state of the art, gas-stabilized plasma jet generators have type Ph. Rutberg an energetic loss between 15 and 30%. Water and gas / water stabilized plasma jet generators type M. Hrabovsky have an energy loss of up to ± 50%. The indirect cooling of the plasma jet generator is mainly responsible for this important loss of efficiency.

De huidige uitvinding is in feite een verderzetting op het idee waarbij verschillende elektrodes trapsgewijs in tandem worden samengebouwd met als doel een krachtige plasma-jet te produceren zonder de cathode over te belasten. Arata Yoshiaka omschreef dit idee in het applicatie nummer 748.421 (US Patent 4.620.080) (JP 59-132783) met de titel “ Plasmajet generating apparatus with plasma confining vortex generator”. De patentaanvraag BE2009-0545 “Werkwijze en inrichting voor het genereren van energie met behulp van een plasmajet generator” is eveneens een verderzetting volgens dezelfde methode omschreven door Arata Yoshiaka.The present invention is in fact a continuation of the idea that different electrodes are assembled stepwise in tandem with the aim of producing a powerful plasma jet without overloading the cathode. Arata Yoshiaka described this idea in application number 748,421 (US Patent 4,620,080) (JP 59-132783) with the title "Plasma jet generating apparatus with plasma confining vortex generator". The patent application BE2009-0545 "Method and device for generating energy using a plasma jet generator" is also a continuation according to the same method described by Arata Yoshiaka.

De contacttijd tussen de om te vormen reactanten en de hoge temperatuur geproduceerd door de plasma-jet is in de huidige stand der techniek voor vele toepassingen bijzonder kort, als het ware enkele fracties van een seconde. Hoe korter de contacttijd hoe groter de energie noodzakelijk om de omvorming te realiseren. De energie noodzakelijk voor de omvorming van reactanten die zeer veel energie vereisen wordt door de bijzonder korte contacttijd te hoog en te duur.The contact time between the reactants to be converted and the high temperature produced by the plasma jet is particularly short for many applications in the current state of the art, as it were a few fractions of a second. The shorter the contact time, the greater the energy required to realize the transformation. The energy required for the transformation of reactants that require a great deal of energy becomes too high and too expensive due to the particularly short contact time.

Mede door het grote energieverbruik en de steeds stijgende energiekost wordt verwacht dat de vraag naar krachtige plasma-jets met een beter totaal energetisch rendement in de nabije toekomst sterk zal toenemen.Partly due to the high energy consumption and the ever-increasing energy cost, the demand for powerful plasma jets with a better total energy efficiency is expected to increase sharply in the near future.

In “Gasification of biomass in water/gas-stabilized plasma for syngas production”.In "Gasification of biomass in water / gas-stabilized plasma for syngas production".

[Produkce syntetického plynu zplynovânim biomasy v plazmatu stabilizovaném vodou a plynem.] Czechoslovak Journal ofPhysics. Roe. 56, suppl. B (2006), s. 1199-1206. ISSN 0011-4626.[Produkce syntetického plynu zplynovânim biomasy v plazmatu stabilizovaném vodou a plynem.] Czechoslovak Journal ofPhysics. Roe. 56, suppl. B (2006), s. 1199-1206. ISSN 0011-4626.

Hrabovsky, Milan - Konrad, Milos - Kopecky, Vladimir - Hlina, Michal - Kavka,Hrabovsky, Milan - Konrad, Milos - Kopecky, Vladimir - Hlina, Michal - Kavka,

Tetyana - Van Oost, G. - Beeckman, E. - Defoort, B. Is het thermisch rendement van de water/gas gestabiliseerde plasma toorts vermeld.Tetyana - Van Oost, G. - Beeckman, E. - Defoort, B. Is the thermal efficiency of the water / gas stabilized plasma torch stated.

In “Water stabilized plasma torch WSP® and hybrid torch WSP®H”, omschrijft M. Hrabovsky, Institute of Plasma Physics AS CR Praha, Czech Republic, de principes van een gas gestabiliseerde plasma-jet generator, vloeistof (water) gestabiliseerde plasma-jet generator en een water/gas gestabiliseerde plasma-jet generator.In “Water stabilized plasma torch WSP® and hybrid torch WSP®H”, M. Hrabovsky, Institute of Plasma Physics AS CR Praha, Czech Republic, describes the principles of a gas-stabilized plasma jet generator, liquid (water) stabilized plasma jet generator and a water / gas stabilized plasma jet generator.

In ‘Multiphase Stationary Plasma Generators Working on Oxidizing Media” omschrijft Ph. Rutberg, Institute for Electrophysics and Electric Power, Russian Academy of Sciencesl91186, Dvortsovaya nab. 18, St Petersburg, Russia Classification numbers (PACS): 52.75. Hn Plasma torches, 52.50.Dg Plasma sources, het gebruik van de multi phase stationaire gas gestabiliseerde plasma-jet generator.In "Multiphase Stationary Plasma Generators Working on Oxidizing Media" Ph. Rutberg, Institute for Electrophysics and Electric Power, Russian Academy of Sciences191186, Dvortsovaya nab. 18, St Petersburg, Russia Classification numbers (PACS): 52.75. Hn Plasma torches, 52.50.Dg Plasma sources, the use of the multi-phase stationary gas-stabilized plasma jet generator.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDINGSUMMARY OF THE INVENTION

Het doel van deze uitvinding is om een plasma-jet generator te maken met een beter totaal energetisch rendement voor de omvorming van de reactanten dan thans beschikbaar. Het enorme energetisch rendementsverlies wordt voornamelijk veroorzaakt door de indirecte koeling van de plasma-jet, waarbij enerzijds enorm veel warmte samen met de koeling media, meestal water, verloren gaat en anderzijds gebeurt de omvorming van de reactanten buiten het apparaat, hetzij in open lucht, bijvoorbeeld plasma coating van materialen, hetzij in een gesloten reactorvat, bijvoorbeeld, vergassing van biomassa voor de productie van syngas zoals is omschreven in W02007017155 (Liquid or liquid/gas stabilized plasma pyrolysis, gasificatin and vinification of waste material) waardoor opnieuw thermische energie verloren gaat en waardoor de maximale temperatuur waarbij de omvorming gebeurt lager is dan de maximale temperatuur geproduceerd door de plasmajet generator. Een hoge temperatuur plasma-jet generator, met een beduidend beter rendement voor de omvorming van reactanten kan worden geproduceerd door onderhavige uitvinding.The object of this invention is to make a plasma jet generator with a better total energetic efficiency for reacting the reactants than currently available. The enormous loss of energy efficiency is mainly caused by the indirect cooling of the plasma jet, whereby on the one hand an enormous amount of heat is lost together with the cooling media, usually water, and on the other hand the reactants are transformed outside the device, either in the open air, for example plasma coating of materials, or in a closed reactor vessel, for example, gasification of biomass for the production of syngas as described in W02007017155 (Liquid or liquid / stabilized plasma pyrolysis, gasificatin and vinification of waste material) whereby again thermal energy is lost and whereby the maximum temperature at which the transformation occurs is lower than the maximum temperature produced by the plasma jet generator. A high temperature plasma jet generator, with a significantly better efficiency for reactant conversion, can be produced by the present invention.

Om het bovenstaande doel te bereiken heeft de plasma-jet generator van de onderhavige uitvinding verschillende fundamentele kenmerken: A) Meerdere elektrodes worden gebruikt die aan elkaar zijn gekoppeld. De elektrodes zijn als het ware in tandem geplaatst. De eerste electrode gebruikt altijd bij voorkeur een relatief klein vermogen, vb 3kW(indicatief, zonder tot deze beperkt te blijven) voldoende om de plasmajet op te starten. Hierdoor kan het vermogen van de plasma-jet generator modulair worden vergroot zonder dat de kathode overbelast wordt.To achieve the above object, the plasma jet generator of the present invention has several fundamental features: A) Multiple electrodes are used that are coupled to each other. The electrodes are placed in tandem, as it were. The first electrode always preferably uses a relatively small power, for example 3 kW (indicative, without being limited to this) sufficient to start up the plasma jet. As a result, the power of the plasma jet generator can be modularly increased without the cathode being overloaded.

B) Er wordt een hoge snelheid vortex gas flow (stroom) gebruikt. Zo kan een plasma-jet worden gestabiliseerd mede dankzij het thermisch knijp effect teweeggebracht door de vortex gas flow, die de bescherming van elke individuele elektrode van de plasma-jet generator mogelijk maakt.B) A high speed vortex gas flow is used. A plasma jet can thus be stabilized thanks in part to the thermal squeeze effect caused by the vortex gas flow, which makes it possible to protect each individual electrode of the plasma jet generator.

C) Elke elektrode wordt individueel electrisch gevoed door een extern geplaatste voeding.C) Each electrode is individually electrically powered by an externally placed power supply.

D) De koeling van de plasma-jet generator gebeurt direct op de plasma-jet zelf waardoor een belangrijk energetisch verlies veroorzaakt door de indirecte koeling gebruikt in de prior art vermeden wordt.D) The cooling of the plasma jet generator is done directly on the plasma jet itself, thereby avoiding a significant energy loss caused by the indirect cooling used in the prior art.

E) De te behandelen reactant zal direct binnenin de plasma-jet generator worden gevoed waardoor de optredende warmte verliezen in de huidige stand der techniek worden vermeden en dit kan op verschillende manieren: a) de reactant wordt door een boring, gemaakt in de kathode (11) axiaal in het center van de plasma-jet gevoed, b) de reactant zal rechtstreeks worden gevoed in de plasma-jet door openingen gemaakt in de binnenwand (14-2, 14-2’) van de vortex flow koelingkamer terwijl de reactant in de koeling kamer wordt gevoed door de openingen (18-2, 18-2’). De reactant gevoed in de vortex flow koeling kamer zal dus bijkomend functioneren als koeling middel om de plasma-jet generator te stabiliseren.E) The reactant to be treated will be fed directly inside the plasma jet generator, avoiding the heat losses occurring in the prior art and this can be done in various ways: a) the reactant is made through a bore in the cathode ( 11) fed axially into the center of the plasma jet, b) the reactant will be fed directly into the plasma jet through openings made in the inner wall (14-2, 14-2 ') of the vortex flow cooling chamber while the reactant in the cooling room is fed through the openings (18-2, 18-2 '). The reactant fed into the vortex flow cooling chamber will therefore additionally function as a cooling means to stabilize the plasma jet generator.

c) De gaskamer (15) binnenin de plasma-jet generator zal de functie van reactor op zich nemen terwijl de reactanten worden ingebracht door de openingen (17, 17’) van de vortex flow generating nozzle (13, 13’) (stroom generende vortex mondstuk sproeier) en via de openingen (13-1 , 13-1 ’ , 13-2 , 13-2’) rechtstreeks in de gaskamer (15) worden gevoed. De reactant gevoed in de vortex flow generating nozzle zal dus de functie van het werkende gas op zich nemen.c) The gas chamber (15) inside the plasma jet generator will take on the function of reactor while the reactants are introduced through the openings (17, 17 ') of the vortex flow generating nozzle (13, 13') (flow generating vortex nozzle nozzle) and through the openings (13-1, 13-1 ', 13-2, 13-2') directly into the gas chamber (15). The reactant fed into the vortex flow generating nozzle will therefore assume the function of the working gas.

F) De voeding in de plasma-jet binnenin de plasma-jet generator via de vortex flow generating nozzle heeft een belangrijk bijkomend voordeel. Door de vorm van de vortex flow generating nozzle draaien de reactanten aan een grote snelheid tangentieel rond de snel voorbij razende plasma-jet. De vele ronddraaiende bewegingen, in de vorm van een spiraal, van de reactanten rond de aan een grote snelheid voorbijrazende plasma-jet resulteren dat de reactanten een langere tijd in contact blijven met de hoge temperatuur geproduceerd door de plasma-jet. De contacttijd kan makkelijk tot 10 maal langer zijn en zelfs meer.F) The feed into the plasma jet within the plasma jet generator via the vortex flow generating nozzle has an important additional advantage. Due to the shape of the vortex flow generating nozzle, the reactants rotate tangentially at a high speed around the rapidly passing plasma jet. The many circular movements, in the form of a spiral, of the reactants around the high-speed plasma jet result in the reactants remaining in contact with the high temperature produced by the plasma jet for a longer period of time. The contact time can easily be up to 10 times longer and even more.

G) Het geïoniseerde plasmagas of de plasma-jet zelf, geproduceerd vanaf de tweede electrode zal door de derde elektrode en volgende worden gebruikt als werkend gas waardoor vanaf de derde elektrode een zuiver plasma reactie zal optreden resulterend in een grotere omvormingssnelheid en waardoor een veelvoud van reactanten bij eenzelfde vermogen en tijdseenheid kan worden omgevormd wat bijkomend ten gunste is van het totaal rendement van de omvorming.G) The ionized plasma gas or the plasma jet itself produced from the second electrode will be used by the third electrode and the following as a working gas whereby a pure plasma reaction will occur from the third electrode resulting in a higher conversion rate and thereby a multiple of reactants with the same power and unit of time can be converted, which is also in favor of the total efficiency of the transformation.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Het bovengenoemde doel en de kenmerken van de uitvinding zullen duidelijk blijken uit de volgende uiteenzetting van de geprefereerde embodiments met verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen waarin: FIG.l is een dwars doorsnede van een plasma-jet generator overeenstemmend met de embodiment van de onderhavige uitvinding; FIG.2 is een dwarsdoorsnede (2)-(2) uit FIG. 1 ; FIG.3 is een grafiek die de snelheidskarakteristieken van de hoge snelheid vortex stroming van het werkende gas weergeeft; FIG.4 is een grafiek van de relatie tussen de binnendiameter van een gas diverter nozzle (gas wisselklep mondstuk sproeier) en een spanning gebruikt tussen twee mondstukken van een deel van het apparaat; FIG.5 is een grafiek van de relatie tussen het gas debiet in een gas diverter nozzle en een spanning tussen de twee nozzles; FIG.6 is een grafiek van twee kenmerken in verband met de elektrische spanning en stroom; FIG.7 is een dwarsdoorsnede van een plasma-jet generator volgens een tweede belichaming van de onderhavige uitvinding; FIG.8 is een dwarsdoorsnede van een gewijzigd plasma-jet generator gebaseerd op de tweede belichaming van FIG.7; FIG.9 is een grafiek met V-I kenmerken van de plasma-jet; en FIG.l 0 is een perspectief van de vortex flow genererende nozzle (stroom generende vortex mondstuk sproeier).The above object and features of the invention will become apparent from the following explanation of the preferred embodiment with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a cross-sectional view of a plasma jet generator corresponding to the embodiment of the present invention; FIG.2 is a cross-section (2) - (2) of FIG. 1; FIG.3 is a graph showing the velocity characteristics of the high velocity vortex flow of the working gas; FIG.4 is a graph of the relationship between the inside diameter of a gas diverter nozzle (gas diverter nozzle nozzle) and a voltage used between two nozzles of a portion of the device; FIG.5 is a graph of the relationship between the gas flow rate in a gas diverter nozzle and a voltage between the two nozzles; FIG.6 is a graph of two features related to the electrical voltage and current; FIG.7 is a cross-sectional view of a plasma jet generator according to a second embodiment of the present invention; FIG.8 is a cross-sectional view of a modified plasma jet generator based on the second embodiment of FIG.7; FIG. 9 is a graph with V-I characteristics of the plasma jet; and FIG.10 is a perspective view of the vortex flow generating nozzle (flow generating vortex nozzle sprayer).

BESCHRIJVING VAN DE EMBODIMENTS.DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS.

FIG.l is een dwarsdoorsnede van een plasma jet genererend apparaat volgens een eerste embodiment van de uitvinding. Het apparaat van het eerste embodiment is eigenlijk gebouwd als twee onderdelen A en B. Deel A is in wezen dezelfde constructie als een conventionele plasma-jet genererend apparaat. Deel B is een vortex flow/ontladingseenheid.FIG.1 is a cross-sectional view of a plasma jet generating device according to a first embodiment of the invention. The device of the first embodiment is actually built as two parts A and B. Part A is essentially the same construction as a conventional plasma jet generating device. Part B is a vortex flow / discharge unit.

Zoals blijkt uit FIG. 1, bestaat deel A uit een toorts centrum elektrode (11), gemaakt van, bijvoorbeeld, koper, wolfram of een legering, en een toorts mondstuk (12), ook functionerend als elektrode. De elektroden (11-12) zijn aangesloten aan de beide uiteinden van een eerste DC extern geplaatste electrische voeding PSI. Indien van toepassing kan door de elektrode (11) centraal een boring worden gemaakt om via deze weg reactanten axiaal direct in de plasma-jet te voeden, (niet weergegeven opAs is apparent from FIG. 1, part A consists of a torch center electrode (11) made of, for example, copper, tungsten or an alloy, and a torch nozzle (12), also functioning as an electrode. The electrodes (11-12) are connected to both ends of a first DC externally placed electrical supply PSI. If applicable, a bore can be made centrally through the electrode (11) to feed reactants axially directly into the plasma jet through this route (not shown on

Anderzijds omvat deel B een tweede DC extern geplaatste electrische voeding PS2, het ene uiteinde van de voeding is verbonden met de toorts nozzle (12), het andere uiteinde wordt aangesloten op de gas diverter nozzle (14) functionerend als een elektrode en een vortex flow producerende nozzle (13) met openingen (13-1, 13-2), waarin een vortex gas kamer (15) wordt gevormd. Referentie cijfer (14) duidt een gas diverter nozzle met een donut-vormige zijwand (14-1) en een binnenwand (14-2) waardoor kleine openingen zijn gemaakt zodat een direkte koeling van de plasma-jet mogelijk is, (16) een plasma-jet wordt gegenereerd, (17) een inlaat waardoor een werkende gas GS wordt gevoed, (18-1) en (18-2) zijn inlaten waarin het koeling middel wordt gevoed, en (19-1) en (19-2) zijn isolatoren.On the other hand, part B comprises a second DC external power supply PS2, one end of the power supply is connected to the torch nozzle (12), the other end is connected to the gas diverter nozzle (14) functioning as an electrode and a vortex flow producing nozzle (13) with openings (13-1, 13-2), in which a vortex gas chamber (15) is formed. Reference numeral (14) denotes a gas diverter nozzle with a donut-shaped side wall (14-1) and an inner wall (14-2) through which small openings are made so that a direct cooling of the plasma jet is possible, (16) a plasma jet is generated, (17) an inlet through which a working gas GS is fed, (18-1) and (18-2) are inlets where the cooling agent is fed, and (19-1) and (19-2) ) are insulators.

FIG. 2 is een dwarsdoorsnede (2)-(2) meegenomen uit FIG.l. FIG.2 wordt gebruikt voor het begrijpen van de operaties uitgevoerd binnen de vortex flow/ontladingseenheid B. Het werkende gas GS wordt geïnjecteerd door de openingen (13-1) en (13-2) binnenin de vortex flow kamer (15). De vortex flow kamer (15) is van een cilindrische vorm. De gaten in (13-1, 13-2) bij voorkeur gericht in een tangentiële richting ten opzichte van de cirkel van de gerelateerde wand van de kamer (15). Ook de openingen in (13-1, 13-2) zijn symmetrisch gepositioneerd met elkaar met betrekking tot de lengteas van de cilindervormige wand van kamer (15).FIG. 2 is a cross-section (2) - (2) taken from FIG. FIG.2 is used to understand the operations performed within the vortex flow / discharge unit B. The working gas GS is injected through the openings (13-1) and (13-2) within the vortex flow chamber (15). The vortex flow chamber (15) is of a cylindrical shape. The holes in (13-1, 13-2) are preferably directed in a tangential direction relative to the circle of the related wall of the chamber (15). The openings in (13-1, 13-2) are also symmetrically positioned with each other with respect to the longitudinal axis of the cylindrical wall of chamber (15).

De aldus geïnjecteerde werkende gassen, schematisch geïllustreerd met pijlen in FIG. 1-2-7-8, roteren snel om binnenin de vortex flow kamer (15) de hoge snelheid vortex stroming te vormen. Vervolgens worden de geïnjecteerde werkende gassen naar buiten gespuwd door middel van de donutvormige wand (14-1) van de gas diverter nozzle (14) en de binnenwand (14-2) van de nozzle.The operating gases thus injected, schematically illustrated with arrows in FIG. 1-2-7-8, rotate quickly to form the high speed vortex flow inside the vortex flow chamber (15). The injected working gases are then spewed out through the donut-shaped wall (14-1) of the gas diverter nozzle (14) and the inner wall (14-2) of the nozzle.

FIG.3 is een grafiek van de snelheids kenmerken van de hoge snelheid vortex flow van de werkende gassen. In de grafiek van FIG.3, de abscis geeft de straal R en de ordinaat een snelheid V. De karakters ri4 en r15 langs de abscis vertegenwoordigen de radii van de gas diverter nozzle (14, 14-2) en de vortex flow kamer (15). Va geeft de snelheid van het geluid weer. De kromme Ve staat voor de snelheid in de tangentiële richting, terwijl Vr, de snelheid in de radiale richting vertegenwoordigt. Uit de grafiek van de FIG.3 blijkt dat de snelheden van zowel de tangentiële en radiale richting, dit wil zeggen Ve en Vr, stijgt snel. De tangentiële snelheid Ve bereikt de snelheid van het geluid Va te wijten aan een zogenaamde side wall"-effect, dat wil zeggen het opsluiting effect tegen de vortex gasstroom aan de donut-vormige zijkant van de gas diverter nozzle (14). Op dit moment is de stroom snelheid gemeten binnen de (15) kamer stabiel als gevolg van het zogenaamde "viscositeit effect van gas." In dit geval vertoont de binnenkant van de kamer (15) een relatief lage druk, die veroorzaakt een sterke stijging van de gasdruk in de radiale richting. Deze lage druk creëert een vortex gas tunnel. Hoewel de buitenkant van de vortex gasstroom uitgaat van een druk zo hoog als de atmosferische druk, de binnenzijde daarvan kan uitgaan van een druk zo laag als de orde van enkele Torrs. Overigens, de bovengenoemde vortex gas tunnel werd reeds gemeld in de Journal of Physics Society van Japan, volume 43, nr. 3, P.1107 te P.1108 september 1977, getiteld : “Concept of Vortex Gas Tunnel and Application to High Température Plasma Production”FIG.3 is a graph of the velocity characteristics of the high speed vortex flow of the working gases. In the graph of FIG.3, the abscissa gives the radius R and the ordinate a velocity V. The characters ri4 and r15 along the abscissa represent the radii of the gas diverter nozzle (14, 14-2) and the vortex flow chamber ( 15). Va indicates the speed of the sound. The curve Ve represents the velocity in the tangential direction, while Vr, represents the velocity in the radial direction. From the graph of FIG. 3 it appears that the velocities of both the tangential and radial directions, i.e. Ve and Vr, are rising rapidly. The tangential velocity Ve reaches the velocity of the sound Va due to a so-called side wall effect, i.e. the confinement effect against the vortex gas flow on the donut-shaped side of the gas diverter nozzle (14). the flow rate measured within the (15) chamber is stable due to the so-called "viscosity effect of gas." In this case, the inside of the chamber (15) exhibits a relatively low pressure, which causes a sharp rise in gas pressure in radial direction This low pressure creates a vortex gas tunnel Although the outside of the vortex gas flow assumes a pressure as high as atmospheric pressure, the inside thereof can assume a pressure as low as the order of some Torrs. the aforementioned vortex gas tunnel has already been reported in the Journal of Physics Society of Japan, volume 43, no. 3, P.1107 to P.1108 September 1977, entitled: “Concept of Vortex Gas Tunnel and Application to High Température Pl asma Production ”

Aangezien de vortex gas tunnel wordt gevormd langs de centrale as van de gas diverter nozzle (14), een sterk thermisch pinch effect wordt toegepast, te wijten aan convectie in de radiale richting, naar het plasma-jet (16). Bovendien kan de stabiliteit van het plasma-jet opmerkelijk verbeteren door een gas muur daarin vormend een sterke druk stijging, deze sterke druk stijging is afgeleid van de hoge snelheid vortex gas flovv. Daarom is in FIG. 1, waar de piloot boog plasma wordt opgestart door een elektrische ontlading tussen de toorts centrum elektrode (11) en de toorts nozzle (12) en de aldus geproduceerde piloot boog plasma loopt door de vortex gas-tunnel, de piloot boog plasma wordt onderworpen aan grote elektrische energie door middel van een electrische ontlading tussen de toorts nozzle (12) en de gas diverter nozzle (14). Tegelijkertijd is de piloot plasma onderworpen aan een krachtig thermisch pinch effect, omdat het oppervlak van de boog wordt gekoeld door de sterke vortex gas flow. Daarom wordt een plasma-jet gecreëerd met een hoog vermogen en een hoge dichtheid en vervolgens uitgespuwd uit de gas diverter nozzle (14). Wij noemen deze ontlading uit het center van de vortex flow kamer (15) de gas tunnel ontlading.Since the vortex gas tunnel is formed along the central axis of the gas diverter nozzle (14), a strong thermal pinch effect is applied due to convection in the radial direction to the plasma jet (16). In addition, the stability of the plasma jet can remarkably improve by a gas wall therein forming a strong pressure rise, this strong pressure rise is derived from the high speed vortex gas flovv. Therefore, in FIG. 1, where the pilot arc plasma is started by an electrical discharge between the torch center electrode (11) and the torch nozzle (12) and the pilot arc plasma thus produced passes through the vortex gas tunnel, the pilot arc plasma is subjected to large electrical energy through an electrical discharge between the torch nozzle (12) and the gas diverter nozzle (14). At the same time, the plasma pilot is subjected to a powerful thermal pinch effect, because the surface of the arc is cooled by the strong vortex gas flow. Therefore, a plasma jet with a high power and a high density is created and then spewed out of the gas diverter nozzle (14). We call this discharge from the center of the vortex flow chamber (15) the gas tunnel discharge.

Experimenten met behulp van een prototype toestel uitgevoerd door Arata volgens de eerste embodiment FIG.l verstrekten de volgende gegevens. Ten eerste, een plasma-jet met positieve polariteit is bekrachtigd door het gas diverter nozzle (14), aan welke een negatieve polariteit wordt gevoed door de voeding PS2, zoals is geïllustreerd in FIG. 1. In dit geval, een electrisch potentieel van 160V wordt toegepast, na triggering van de piloot boog plasma, naar de gas diverter nozzle (14). Er werd vastgesteld dat een elektrische stroom bij de plasma-jet makkelijk bovenop elkaar kan worden gelegd, (bijvoorbeeld een elektrisch stroom van 1300A bij 160V kan boven de gewone piloot plasma worden gelegd. Zoals 800A bij 35V. Zoals uit het bovenstaande experiment blijkt, een hoog elektrisch vermogen van meer dan 200 kW kan gemakkelijk worden uitgestoten , via de gas diverter nozzle (14) naar de piloot boog plasma met een gewone lage elektrisch vermogen lager dan 30 kW. Zo neemt de gegenereerde plasma-jet sterk toe in lengte en in helderheid.Experiments using a prototype device performed by Arata according to the first embodiment FIG. 1 provided the following data. First, a positive polarity plasma jet is powered by the gas diverter nozzle (14), to which a negative polarity is supplied by the power supply PS2, as illustrated in FIG. 1. In this case, an electrical potential of 160V is applied, after triggering the pilot arc plasma, to the gas diverter nozzle (14). It was found that an electric current at the plasma jet can easily be superimposed on top of each other, (for example an electric current of 1300A at 160V can be placed above the normal pilot plasma. Such as 800A at 35V. As the above experiment shows, a high electrical power of more than 200 kW can be easily emitted, via the gas diverter nozzle (14) to the pilot arc plasma with a normal low electrical power lower than 30 kW, so the generated plasma jet increases greatly in length and in Brightness.

In het plasma-jet genererend apparaat volgens de eerste embodiment van de FIG.l, kan de tweede voeding PS2-DC een positieve spanning naar de gas diverter nozzle wisselklep (14) voeden in plaats van negatieve spanning zoals geïllustreerd in deze figuur. Verder, met betrekking tot de voedings spanning van de tweede DC stroombron PS2, kan het spanningsniveau vrij bepaald worden in overeenstemming met de verschillende parameters, bijvoorbeeld de lengte van vortex flow kamer (15), de binnendiameter van de gas diverter nozzle (14), de soorten werkende gassen voor de vortex flow, en het debiet en de druk van het werkende gas voor de vortex flow. Dit betekent dat er grote vrijheid is om de kracht van de plasma-jet te laten toenemen. Meer specifieke voorwaarden zijn als volgt: (a) Het werkende gas voor de vortex flow wordt samengesteld uit een selectie van de groep bestaande uit, bijvoorbeeld, Ar, He, H2, N2, C02-, lucht en chemisch reactief gas. Bijkomend zullen in deze uitvinding alle mogelijke te vergassen reactanten, hetzij toxisch of niet toxisch, hetzij vast, vloeibaar of gasvormig en inclusief stoom en H20 kunnen worden gebruikt als werkend gas. Het moet hier worden verstaan dat het niet altijd nodig is om hetzelfde materiaal te kiezen, zowel voor het werkende gas GS als voor de vortex flow en het werkende gas GS als het gas voor de oprichting van de piloot boog plasma.In the plasma jet generating apparatus of the first embodiment of FIG. 1, the second power supply PS2-DC can supply a positive voltage to the gas diverter nozzle shuttle valve (14) instead of negative voltage as illustrated in this figure. Furthermore, with respect to the supply voltage of the second DC power source PS2, the voltage level can be freely determined in accordance with the various parameters, for example the length of vortex flow chamber (15), the inner diameter of the gas diverter nozzle (14), the types of working gases for the vortex flow, and the flow and pressure of the working gas for the vortex flow. This means that there is great freedom to increase the power of the plasma jet. More specific conditions are as follows: (a) The working gas for the vortex flow is composed of a selection of the group consisting of, for example, Ar, He, H2, N2, CO2, air and chemically reactive gas. Additionally, in this invention, all possible reactants to be gasified, whether toxic or non-toxic, or solid, liquid or gaseous and including steam and H 2 O may be used as the operating gas. It is to be understood here that it is not always necessary to choose the same material, both for the working gas GS as for the vortex flow and the working gas GS as the gas for establishing the pilot arc plasma.

(b) In deze uitvinding wordt de plasma-jet direct gekoeld door openingen aanwezig in de binnenwand (14-2, 14-2’) (niet uitgevoerd op de fig., maar kan op dezelfde manier begrepen worden als fig. 10) van de koelkamer CM. Als koelmiddel kan behalve water eender welke reactant hetzij vast, vloeibaar of gasvormig, worden gebruikt zolang er voldoende koeling van de plasma-jet optreed. In deze uitvinding wordt de reactant in de koelkamer CM gevoed via de openingen (18-2, 18-2’).(b) In this invention, the plasma jet is directly cooled by openings present in the inner wall (14-2, 14-2 ') (not embodied in the figure, but can be understood in the same way as figure 10) of the cooling chamber CM. In addition to water, any reactant, whether solid, liquid or gaseous, can be used as the coolant as long as there is sufficient cooling of the plasma jet. In this invention, the reactant in the cooling chamber CM is fed through the openings (18-2, 18-2 ").

(c) De beoogde spanning tussen de toorts nozzle (12) en de gas diverter nozzle (14), dat wil zeggen, Vi2.j4, neemt samen toe met de stijging van de vortex flow kamer (15) in lengte.(c) The intended voltage between the torch nozzle (12) and the gas diverter nozzle (14), that is, Vi2.j4, increases together with the increase in length of the vortex flow chamber (15).

(d) De spanningen Vj2.i4 veranderen indirect omgekeerd evenredig tot de verandering van de binnendiameter van de gas diverter nozzle (14). De grafiek in FIG.4 toont de relatie tussen de binnendiameter van de gas diverter nozzle (14) en de spanning Vi2_t4 toegepast tussen de twee nozzles van deel B. Zoals blijkt uit de grafiek van FIG.4, de spanning V12_i4 is indirect evenredig aan de binnendiameter (in mm) van de gas diverter nozzle (14). De relatie van de grafiek is in dit geval verkregen, onder een voorwaarde waar de gasstroom Q ongeveer 400 1/min is en een elektrische stroom I van de voeding PS2 ongeveer 1000 A is.(d) The voltages Vj2.i4 change indirectly inversely proportional to the change in the inside diameter of the gas diverter nozzle (14). The graph in FIG.4 shows the relationship between the inside diameter of the gas diverter nozzle (14) and the voltage Vi2_t4 applied between the two nozzles of part B. As can be seen from the graph of FIG.4, the voltage V12_i4 is indirectly proportional to the inside diameter (in mm) of the gas diverter nozzle (14). The relationship of the graph is obtained in this case, under a condition where the gas flow Q is approximately 400 1 / min and an electric current I of the power supply PS2 is approximately 1000 A.

(e) De spanning V12-14 verandert in directe verhouding tot de verandering van de gasstroom in de gas diverter nozzle (14).(e) The voltage V12-14 changes in direct proportion to the change in gas flow in the gas diverter nozzle (14).

FIG.5 is een grafiek van de relatie tussen het gas debiet GFR in de gas diverter nozzle (14) en de spanning V12-14 tussen de twee nozzles van het deel B. Zoals blijkt uit de grafiek van de FIG. 5. de spanning V12-14 stijgt samen met de stijging van de gasstroom GFR (in 1/min). De relatie van de grafiek is in dit geval verkregen, onder de voorwaarden van een ongeveer 400A elektrische stroom I van de voeding PS2 en een 8 mm binnendiameter d van de gas diverter nozzle (14).FIG.5 is a graph of the relationship between the gas flow GFR in the gas diverter nozzle (14) and the voltage V12-14 between the two nozzles of part B. As can be seen from the graph of FIG. 5. The voltage V12-14 rises together with the rise of the GFR gas stream (in 1 / min). The relationship of the graph is obtained in this case, under the conditions of an approximately 400A electric current I of the power supply PS2 and an 8 mm inner diameter d of the gas diverter nozzle (14).

(f) De spanning V)2-i4 is ook afhankelijk van de variëteit van het werkende gas GS. Bijvoorbeeld, de spanning V12-14 is hoger wanneer N2 wordt gebruikt als werkend gas dan wanneer Ar wordt gebruikt als werkend gas.(f) The voltage V) 2 -4 also depends on the variety of the working gas GS. For example, the voltage V12-14 is higher when N2 is used as the working gas than when Ar is used as the working gas.

(g) De verandering in de druk van het werkende gas induceert ook een verandering in de spanning V12-14 · De verandering blijkt identiek te zijn aan een geval waar de spanning Vj2-i4 wordt veranderd door de verandering van de gasstroom ratio, zoals in FIG. 5.(g) The change in the pressure of the working gas also induces a change in the voltage V12-14. The change appears to be identical to a case where the voltage Vj2-i4 is changed by the change in the gas flow ratio, as in FIG. 5.

Zoals eerder vermeld, is het gemakkelijk voor het plasma-jet apparaat van de onderhavige uitvinding om output te genereren van een zeer hoog vermogen plasma-jet. De reden voor dit zal worden verduidelijkt aan de hand van FIG. 6.As mentioned earlier, it is easy for the plasma jet device of the present invention to generate output from a very high power plasma jet. The reason for this will be clarified with reference to FIG. 6.

FIG. 6 is een grafiek die twee kenmerken weergeeft in relatie tot beiden spanning en elektrische stroom. De ordinate en abscis van de grafiek corresponderen met de spanning V en de elektrische stroom I beiden verschijnen over de plasma-jet. De gebroken curve beduidt een typisch en conventionele V-I karakteristiek voorzien van een prior art plasma-jet genererend apparaat met een constructie vergelijkbaar met deel A in Fig.l. De volle lijn B geeft een eigenschap die wordt gepresenteerd als een kenmerk bereikt in een gas tunnel discharge (ontladings) regio, terwijl de stippel lijn A kan worden gedefinieerd als een kenmerk bereikt in een normale plasma jet regio, die verschijnt in het bereik van de grafiek in Fig.6. Gezien vanaf de grafiek, het bereik (i) vertoont een zogenaamde negatieve kenmerk voor de variabelen V en I. Dit kenmerk is ook verkregen bij het apparaat van FIG. 1 slechts in een eerste stadium waarin de piloot boog plasma het eerst moet worden opgewekt, maar in de prior art plasma-jet genererend apparatuur, is hetzelfde kenmerk verkregen gedurende de gebruikelijke werktijd. Als men probeert om de plasma-jet kracht van de prior art apparaat te verhogen, moet men gebruik maken van een positief kenmerk tussen de variabelen V en I. Deze positieve eigenschap kan worden verkregen, in de grafiek, op het bereik I. Daarvoor is een zeer grote stroom noodzakelijk. De elektroden lijden aan een ongewenste fusie als gevolg van zo'n grote stroom. In tegenstelling tot hierboven, kan de voorgenomen verhoging van het vermogen van de plasma-jet gemakkelijk worden uitgevoerd met behulp van de positieve eigenschap die inherent zijn aan de gastunnel discharge regio, zoals de volle lijn B in de grafiek. Hierbij moet worden opgemerkt dat, in de gas-tunnel discharge regio, de V-I is positief gemaakt ten gevolge van het genoemde sterke thermische pinch effect. Bijgevolg is het apparaat van de onderhavige uitvinding geschikt voor een grote elektrische stroom, bovendien met een spanning in de orde van meer dan 100V, die hoger is dan de werkende spanning van de gebruikelijke plasma-jet, bijvoorbeeld in de grote van 50V.FIG. 6 is a graph showing two characteristics in relation to both voltage and electric current. The ordinate and abscissa of the graph correspond to the voltage V and the electric current I both appear across the plasma jet. The broken curve denotes a typical and conventional V-I characteristic provided with a prior art plasma jet generating device with a construction similar to part A in Fig. 1. The solid line B gives a property that is presented as a feature achieved in a gas tunnel discharge region, while the dashed line A can be defined as a feature achieved in a normal plasma jet region that appears in the range of the graph in Fig.6. Viewed from the graph, the range (i) exhibits a so-called negative characteristic for the variables V and I. This characteristic is also obtained with the device of FIG. 1 only at a first stage in which the pilot arc plasma is to be generated first, but in the prior art plasma jet generating equipment, the same characteristic has been obtained during the usual working time. If one tries to increase the plasma jet power of the prior art device, one must use a positive characteristic between the variables V and I. This positive property can be obtained, in the graph, on the range I. Before that a very large current is necessary. The electrodes suffer from an undesired fusion due to such a large current. In contrast to the above, the intended increase in the power of the plasma jet can be easily performed using the positive property inherent in the gas tunnel discharge region, such as the solid line B in the graph. It should be noted that, in the gas-tunnel discharge region, the V-I was made positive due to the aforementioned strong thermal pinch effect. Consequently, the device of the present invention is suitable for a large electric current, moreover with a voltage in the order of more than 100 V, which is higher than the operating voltage of the conventional plasma jet, for example in the size of 50 V.

FIG. 7 is een dwarsdoorsnede van een plasma-jet generend apparaat op basis van een tweede embodiment van de onderhavige uitvinding. FIG. 7 gebruikt dezelfde componenten als die van FIG. 1 en er worden dezelfde referentie cijfers of tekens (zelfde voor latere cijfers) gebruikt. Zoals begrepen uit de FIG. 7, is de vortex flow/ontladingseenheid B verder aangesloten, in tandem langs de stroomrichting van de plasma-jet (16), met een verdere vortex flow/ontladingseenheid B (of eenheden B’, B "...), met elk bijna identieke constructies. De toegevoegde vortex flow/ ontladingseenheid B (of eenheden B’, B”) is bedoeld om de energie van de plasma-jet (16) te vermenigvuldigen, waardoor een plasma-jet met een ultra hoog vermogen kan worden gecreëerd. Als het plasma-jet genererende apparatuur wordt opgesteld met drie vortex flow/lozing eenheden B, B'en B” (niet volledig afgebeeld) verbonden in tandem, kan het werken als een 3MW aangedreven apparaat met 2kA op l,5kV.FIG. 7 is a cross-sectional view of a plasma jet generating device based on a second embodiment of the present invention. FIG. 7 uses the same components as those of FIG. 1 and the same reference numbers or characters (same for later numbers) are used. As understood from FIG. 7, the vortex flow / discharge unit B is further connected, in tandem along the flow direction of the plasma jet (16), with a further vortex flow / discharge unit B (or units B ', B "...), each with nearly identical constructions The added vortex flow / discharge unit B (or units B ', B ”) is intended to multiply the energy of the plasma jet (16), thereby creating an ultra high power plasma jet. the plasma jet generating equipment is set up with three vortex flow / discharge units B, B 'and B' (not fully shown) connected in tandem, it can work as a 3MW powered device with 2kA at 1.5kV.

FIG. 8 is een dwarsdoorsnede van een gewijzigde plasma-jet genererend apparaat gebaseerd op de tweede belichaming van de FIG.7. In het apparaat van FIG.7, de tweede DC voeding PS2, PS2’, en PS2” van de vortex flow/lozing eenheden B, B' en B” (niet volledig afgebeeld) zijn allen aangesloten op dezelfde polariteit. Echter, in het apparaat van FIG.8, de tweede DC voeding PS2. PS2’, en PS2” voor de vortex flow/lozing eenheden B. B 'en B", zijn respectievelijk afwisselend geplaatst met tegenovergestelde polariteit.FIG. 8 is a cross-sectional view of a modified plasma jet generating device based on the second embodiment of FIG. In the device of FIG.7, the second DC power supply PS2, PS2 ", and PS2" of the vortex flow / discharge units B, B 'and B "(not fully shown) are all connected to the same polarity. However, in the device of FIG. 8, the second DC power supply PS2. PS2 ", and PS2" for the vortex flow / discharge units B. B 'and B ", are placed alternately with opposite polarity.

Het plasma-jet genererend apparaat van FIG.7 is superieur in thermische efficiëntie aan die van de FIG. 8 met verschillende procenten. De reden hiervoor is echter nog niet helemaal duidelijk en is dus theoretisch.The plasma jet generating device of FIG.7 is superior in thermal efficiency to that of FIG. 8 with different percentages. However, the reason for this is not yet entirely clear and is therefore theoretical.

FIG. 9 is een grafiek van de V-I kenmerken van de plasma-jet. De abscis en ordinaat geven de elektrische stroom I in A en de spanning V in volt. In de grafiek, komt de curve A overeen met een prior art plasma-jet genererend apparaat, dat omvat alleen het deel A van de FIG.l, de curve A+B komen overeen met een eentraps plasma-jet genererend apparaat, dat wil zeggen, het apparaat van de FIG. 1 (met vermelding van de spanning van alleen het deel B), en de curve A+2B om een dubbel-traps plasma-jet genererend apparaat, dat wil zeggen, het apparaat van de FIG.7 of FIG.8 (met vermelding van de spanning op de onderdelen B+B' (of B+B') alleen wanneer gebouwd in de vorm van A+B+B' (of A+B+B'), waarin, bijvoorbeeld, de eerste DC voeding had een spanning van 100V en elke tweede DC voeding had een spanning van 500V.FIG. 9 is a graph of the V-I characteristics of the plasma jet. The abscissa and ordinate give the electric current I in A and the voltage V in volts. In the graph, the curve A corresponds to a prior art plasma jet generating device, which comprises only part A of the FIG. 1, the curve A + B corresponds to a single-stage plasma jet generating device, i.e. , the device of FIG. 1 (indicating the voltage of part B only), and the curve A + 2B around a double-stage plasma jet generating device, i.e., the device of FIG.7 or FIG.8 (indicating the voltage on components B + B '(or B + B') only when built in the form of A + B + B '(or A + B + B'), in which, for example, the first DC power supply had a voltage of 100V and every second DC supply had a voltage of 500V.

Zoals uit het bovenstaande begrepen, de vortex flow kamer (15) speelt een belangrijke rol in de onderhavige uitvinding. De kamer (15) is, in werkelijkheid, gevormd door de vortex flow genererende nozzle (13, 13 ') tussen twee nozzles elektrode te plaatsen.As understood from the above, the vortex flow chamber (15) plays an important role in the present invention. The chamber (15) is, in reality, formed by placing the vortex flow generating nozzle (13, 13 ') between two electrode nozzles.

FIG. 10 is een perspectief van de vortex flow genererende nozzle. In FIG. 10, is de betrokken vortex flow kamer gevormd binnen het mondstuk (13, 13’). De binnenste cilinderwand is voorzien van doorlaatgaten, zoals (13-1, 13-Γ, 13.2, 13.2’), voor het injecteren van het werkend gas gevoed door de inlaat (17, 17’) via de passage in de nozzle (13, 13’).FIG. 10 is a perspective view of the vortex flow generating nozzle. In FIG. 10, the vortex flow chamber involved is formed within the mouthpiece (13, 13 "). The inner cylinder wall is provided with passage holes, such as (13-1, 13-Γ, 13.2, 13.2 '), for injecting the working gas fed through the inlet (17, 17') through the passage in the nozzle (13, 13 ').

Zoals hierboven in detail uiteengezet kan het plasma-jet genererend apparaat een grote hoeveelheid van hoge temperatuur plasma-jet stabiel produceren zonder dure, complexe hardware. Dit wordt mogelijk gemaakt door de thermische pinch effect en hoge isolatie vermogen, beiden afkomstig van de bijzondere vortex gasstroom. Het gebruik van een vortex nozzle om de reactanten binnenin de plasma-jet generator te voeden en vooral om tangentieel meerdere malen rond de plasma-jet te draaien waardoor de kontakttijd van de reactant met de hoge temperatuur plasma-jet een veelvoud is met de prior art, resulteerd in een nieuwe methode voor het voeden van reactanten naar plasma-jet generatoren waardoor de energie noodzakelijk voor de omvorming met meer dan 10% en zelfs veel meer daalt.As explained in detail above, the plasma jet generating device can stably produce a large amount of high temperature plasma jet without expensive, complex hardware. This is made possible by the thermal pinch effect and high insulation capacity, both from the special vortex gas flow. The use of a vortex nozzle to feed the reactants within the plasma jet generator and especially to rotate tangentially several times around the plasma jet, so that the contact time of the reactant with the high temperature plasma jet is a multiple with the prior art , resulted in a new method for feeding reactants to plasma jet generators, reducing the energy necessary for the transformation by more than 10% and even much more.

Deze nieuwe methode verbeterd het vermogen en het energetisch rendement voor verschillende toepassingen waarbij extreem hoge temperaturen nodig zijn zoals voor het smelten van harde metalen of het dissociëren van water.This new method improves the power and energy efficiency for different applications where extremely high temperatures are required, such as for melting hard metals or dissociating water.

Directe koeling binnenin de plasma-jet generator door gebruik te maken van dezelfde methode als omschreven in het embodiment kan eveneens worden toegepast bij alle soorten thermische plasma-jet generatoren gekend in de prior art, zoals er zijn: gas gestabiliseerde plasma-jet generatoren hetzij DC gevoed, hetzij AC gevoed, water en/of gas/water gestabiliseerde plasma-jet generatoren beiden DC gevoed, Inductie plasma-jet generatoren hetzij DC gevoed, hetzij AC gevoed.Direct cooling within the plasma jet generator by using the same method as described in the embodiment can also be applied to all types of thermal plasma jet generators known in the prior art, such as: gas-stabilized plasma jet generators or DC powered, either AC powered, water and / or gas / water stabilized plasma jet generators both DC powered, Induction plasma jet generators either DC powered or AC powered.

Het gebruik van één of meerdere vortex flow generating nozzles voor de voeding van het werkend gas, of de reactant rechtstreeks binnenin de plasma-jet generator kan eveneens worden toegepast bij alle soorten thermische plasma-jet generatoren gekend in de prior art, zoals er zijn: gas gestabiliseerde plasma-jet generatoren hetzij DC gevoed, hetzij AC gevoed, water en/of gas/water gestabiliseerde plasma-jet generatoren beiden DC gevoed, Inductie plasma-jet generatoren DC gevoed.The use of one or more vortex flow generating nozzles for feeding the working gas, or the reactant directly within the plasma jet generator, can also be applied to all types of thermal plasma jet generators known in the prior art, such as there are: gas stabilized plasma jet generators either DC powered or AC powered, water and / or gas / water stabilized plasma jet generators both DC powered, Induction plasma jet generators DC powered.

De plasmajet generator is over het algemeen gevoed met electrische stroom, gedeïoniseerd water plasma en secundair de levering van gas via leidingen uit goede bronnen. Aanbevolen voor het optstarten van de plasmajet is een inert gas, bij voorkexir wordt Argon gebruikt om met de eerste electrode de plasma-jet op te starten.The plasma jet generator is generally powered with electric power, deionized water plasma and secondary the supply of gas via pipes from good sources. An inert gas is recommended for starting up the plasma jet, preferably Argon is used to start the plasma jet with the first electrode.

t individuele vermogen van elke electrode, ht aantal electrodes in tandem geplaatst, het aantal tcx flow generating nozzles, de capaciteit van de toevoer van reactanten of het plasmagas, de >otte van de plasma-jet generator, enz. zijn alle variabele en worden bepaald naargelang het type passing en de hoeveelheid en/of verschillende soorten reactanten die dienen verwerkt door het teem.The individual power of each electrode, the number of electrodes placed in tandem, the number of tcx flow generating nozzles, the capacity of the supply of reactants or the plasma gas, the size of the plasma jet generator, etc. are all variable and are determined depending on the type of fit and the amount and / or different types of reactants that must be processed by the plant.

)ORBEELDEN) OR IMAGES

kele voorbeelden illustreren de uitvinding zonder tot deze beperkt te zijn.Some examples illustrate the invention without being limited to it.

orbeeld 1: Het gelijktijdig gebruik van water als koelmiddel, werkgas en reactant sma-jets bevatten een zeer hoge energie, in de vorm van een temperatuur tot 104K en zelfs hoger, water gestabiliseerde plasma-jet generator besproken door Hrabovsky bereikt zelfs pieken tot 000°K. Om water H20 te ontbinden tot zijn atomen H en O zijn hoge temperaturen vereist. Vanaf )0°K wordt H20 volledig ontbonden tot zijn atomen H en O.Example 1: The simultaneous use of water as a coolant, working gas and reactant smajets contains very high energy, in the form of a temperature of up to 104K and even higher, water-stabilized plasma jet generator discussed by Hrabovsky even reaches peaks of up to 000 ° K. High temperatures are required to decompose water H 2 O to its H and O atoms. From) 0 ° K, H20 is completely dissolved to its atoms H and O.

lan Hrabovsky beschrijft de principes van de water gestabiliseerde plasma toorts en de hybride ter/gas gestabiliseerde plasma toorts, beiden DC gevoed in: “Water Stabilized Plasma Torch WSP® [ Hybrid Torch WSP®H „ , Institute of Plasma Physics AS CR Praha, Czech Republic, estai worden plasma-jet generatoren indirect gekoeld door water.lan Hrabovsky describes the principles of the water-stabilized plasma torch and the hybrid ter / gas-stabilized plasma torch, both DC powered in: "Water Stabilized Plasma Torch WSP®", Institute of Plasma Physics AS CR Praha, Czech Republic, estai, plasma jet generators are indirectly cooled by water.

de huidige uitvinding wordt éénzelfde reactant rechtstreeks gevoed aan de plasma-jet binnenin de sma-jet generator op volgende manieren: )e reactant kan via de opening (18-2, 18-2‘)in de koelkamer worden gevoed. De reactant neemt hier functie van het koelmiddel op zich. De reactant functioneerd terzelfdertijd ook als koelmiddel en de dkamer is in feite een vortex en functioneerd als een mogelijkheid voor een direkte toevoer van de étant naar de plasma-jet, door de openingen gemaakt in de binnenwand (14-2, 14-2‘) wordt de étant binnenin de plasma-jet generator gevoed aan een snelheid bij voorkeur hoger dan deze irbij de reactanten worden gevoed via de openig (18-2, 18-2‘) en waarbij door het ontwerp van de ling vortex de reactant aan een grote snelheid tangentiaal rond de voorbijrazende plasma-jet draaid waarbij enerzijds de verkoelende reactant een isolerende film vormt aan de binnenwand (14-2,14-van de koeling vortex waardoor de plasma-jet generator stabiel wordt gehouden en terzelfdertijd de :tant direct in kontakt komt met de hoge temperatuur van de plasma-jet gedurende een veelvoud in vergeleken met de extreem korte kontakttijd in prior art. Het aantal openingen of de totale lervlakte van de openingen gemaakt in de binnenwand (14-2,14-2‘) is bij voorkeur kleiner dan de Je oppervlakte van de openingen (18-2, 18-2‘). Via de indirekte koeling gebruikt in de prior art 2, een belangrijke hoeveelheid van de energie verbruikt door de plasmajetgenerator verloren. De :kte koeling gebruikt in deze uitvinding absorbeerd de energie en wordt samengevoegd met de ;ma-jet terwijl het koelmiddel dat ook functioneerd als reactant door de plasma-jet wordt gevormd binnenin de plasma-jet generator en de atomaire energie die door de omvorming vrijkomt neens aan de plasma-jet wordt toegevoegd en dit alles bij de meest beschikbare energie waardoor omzetting van de reactant optimaal kan worden uitgevoerd.In the present invention, the same reactant is fed directly to the plasma jet within the sma-jet generator in the following ways: The reactant can be fed into the cooling chamber via the opening (18-2, 18-2 "). The reactant takes on the function of the coolant. The reactant also functions as a coolant at the same time and the chamber is in fact a vortex and functions as a possibility for a direct supply of the etant to the plasma jet through the openings made in the inner wall (14-2, 14-2 ') the etant within the plasma jet generator is fed at a speed preferably higher than this when the reactants are fed via the opening (18-2, 18-2 ') and wherein due to the design of the vortex ling the reactant is fed to a large speed tangentially revolves around the passing plasma jet whereby on the one hand the cooling reactant forms an insulating film on the inner wall (14-2,14-of the cooling vortex whereby the plasma jet generator is kept stable and at the same time the tant comes into direct contact with the high temperature of the plasma jet during a multiple compared to the extremely short contact time in prior art The number of openings or the total surface area of the openings made in the inner wall (14-2,14-2 ') is preferably smaller than the Je area of the openings (18-2, 18-2 "). Through the indirect cooling used in the prior art 2, a significant amount of energy consumed by the plasma jet generator is lost. The cooling used in this invention absorbs the energy and is combined with the jet while the coolant that also acts as a reactant is formed by the plasma jet within the plasma jet generator and the atomic energy released by the transformation neens is added to the plasma jet and all this with the most available energy so that conversion of the reactant can be performed optimally.

3e reactant kan via de opening (17-17‘) in de vortex flow generating nozzle (13-13‘) worden oed. De reactant neemt hier de functie van het werkgas op zich terwijl de vortex flow generating zie als een mogelijkheid wordt gebruikt voor een direkte toevoer van de reactant naar de plasma-jet ïenin de plasma-jet generator. Binnenin de vortex flow generating nozzle beweegt de reactant in ronddraaiende beweging bepaald door de design van de vortex flow generating nozzle.3rd reactant can be fed through the opening (17-17 ") in the vortex flow generating nozzle (13-13"). The reactant here assumes the function of the working gas while the vortex flow generating is used as a possibility for a direct supply of the reactant to the plasma jet in the plasma jet generator. Inside the vortex flow generating nozzle, the reactant moves in a circular motion determined by the design of the vortex flow generating nozzle.

Vervolgens wordt de reactant door de opening (13-1, 13-Γ en 13-2, 13-2‘) in de gaskamer (15) oed aan een snelheid bij voorkeur hoger dan deze waarbij de reactanten worden gevoed via de ning (17-17‘) en waarbij de reactant binnenin de gaskamer (15) aan de binnenwand van de vortex v generating nozzle aan een hoge snelheid tangentiaal rond de plasma-jet raast, dus opnieuw ïenin de plasma-jet generator. Deze snel rond draaiende beweging van de verkoelende reactant tangentiaal op de plasma-jet beschermd enerzijds de plasma-jet generator tegen de enorme hitte geproduceerd door de plasma-jet en anderzijds is de kontakttijd met de hoge temperatuur van de plasma-jet een veelvoud in vergelijking met de in de prior art beschikbare kennis, waardoor een veel efficientere omvorming van de reactant mogelijk is.The reactant then passes through the opening (13-1, 13-Γ and 13-2, 13-2 ') in the gas chamber (15) at a speed preferably higher than that at which the reactants are fed via the ning (17 -17 ') and wherein the reactant within the gas chamber (15) on the inner wall of the vortex generating nozzle rages tangentially around the plasma jet at a high speed, i.e. again in the plasma jet generator. This rapidly revolving movement of the cooling reactant tangentially on the plasma jet protects the plasma jet generator against the enormous heat produced by the plasma jet and on the other hand the contact time with the high temperature of the plasma jet is a multiple compared with the knowledge available in the prior art, which makes a much more efficient conversion of the reactant possible.

Wanneer uitsluitend water gebruikt wordt als werkend gas, reactant en koeling media, zal het geproduceerde gas enkel waterstof en zuurstof bevatten en mogelijks Argon indien gebruikt voor het opstarten en kan het gas worden gebruikt voor de productie van waterstof of voor de productie van thermische energie waarbij na afkoeling het gas opnieuw stoom of water zal vormen en dat op zijn beurt opnieuw als het ware in een gesloten circuit kan worden gebruikt als werkend gas, reactant en koling media.When only water is used as working gas, reactant and cooling media, the gas produced will only contain hydrogen and oxygen and possibly Argon if used for start-up and the gas can be used for the production of hydrogen or for the production of thermal energy where after cooling, the gas will again form steam or water, which in turn can, as it were, be used in a closed circuit as working gas, reactant and koling media.

Voorbeeld 2: Omvorming van CO2 tot een vloeibare brandstof door het gelijktijdig voeden van C, CO2 en water als reactant in de plasma-jet generator.Example 2: Transformation of CO2 into a liquid fuel by simultaneously feeding C, CO2 and water as a reactant in the plasma jet generator.

Plasma-jets bevatten een zeer hoge energie, in de vorm van een temperatuur tot 104K en zelfs hoger. De water gestabiliseerde plasma-jet generator besproken door Hrabovsky bereikt zelfs pieken tot 28.000°K. Om water H20 te ontbinden tot zijn atomen H en O zijn hoge temperaturen vereist. Vanaf 4500°K wordt H20 volledig ontbonden tot zijn atomen H en O.Plasma jets contain a very high energy, in the form of a temperature of up to 104K and even higher. The water-stabilized plasma jet generator discussed by Hrabovsky even reaches peaks of up to 28,000 ° K. High temperatures are required to decompose water H 2 O to its H and O atoms. From 4500 ° K, H20 is completely dissolved to its atoms H and O.

Milan Hrabovsky beschrijft de principes van de water gestabiliseerde plasma toorts en de hybride water/gas gestabiliseerde plasma toorts, beiden DC gevoed in: “Water Stabilized Plasma Torch WSP® and Hybrid Torch WSP®H „ , Institute of Plasma Physics AS CR Praha, Czech Republic.Milan Hrabovsky describes the principles of the water-stabilized plasma torch and the hybrid water / gas-stabilized plasma torch, both DC powered in: "Water Stabilized Plasma Torch WSP® and Hybrid Torch WSP®H", Institute of Plasma Physics AS CR Praha, Czech Republic.

Meestal worden plasma-jet generatoren indirect gekoeld door water.Plasma jet generators are usually cooled indirectly by water.

GB0822869.4 omschrijft verschillende toepassingen waarbij water wordt gebruikt als reactant voor de productie van thermische energie.GB0822869.4 describes different applications where water is used as a reactant for the production of thermal energy.

In de huidige uitvinding worden drie verschillende reactanten rechtstreeks gevoed aan de plasma-jet binnenin de plasma-jet generator met als doel de oorspronkelijk gevoedde reactanten te ontbinden tot hun atomen en vervolgens een omvorming te bekomen tot een bruikbare brandstof en dit op de volgende manieren: a. Een eerste reactant, een specifieke hoeveelheid vaste coolstof C(Soi) kan via de opening in de cathode (niet aangeduid op de tekening) worden gevoed rechtstreeks in het center van de plasma-jet waarbij de vaste coolstof wordt opgewarmd en omgevormd tot een gasvormige coolstof C (Gas) b. Een tweede reactant, een specifieke hoeveelheid gasvormige CO2 (Gas) kan via de opening (18-2, 18-2‘) in de koelkamer worden gevoed. De reactant CO2 neemt hier de functie van het koelmiddel op zich. De reactant functioneerd terzelfdertijd ook als koelmiddel en de koelkamer is in feite een vortex en functioneerd als een mogelijkheid voor een direkte toevoer van de reactant naar de plasma-jet, door de openingen gemaakt in de binnenwand (14-2, 14-2‘) wordt de reactant binnenin de plasma-jet generator gevoed en waarbij door het ontwerp van de koeling vortex de reactant aan een grote snelheid tangentiaal rond de voorbijrazende plasma-jet draaid en waarbij enerzijds de verkoelende reactant een isolerende film vormt aan de binnenwand (14-2,14-2‘) van de koeling vortex waardoor de plasma-jet generator stabiel wordt gehouden en terzelfdertijd de reactant direct in kontakt komt met de hoge temperatuur van de plasma-jet gedurende een veelvoud in tijd vergeleken met de extreem korte kontakttijd in prior art. De direkte koeling gebruikt in deze uitvinding absorbeerd de energie en wordt samengevoegd met de plasma-jet terwijl het koelmiddel dat ook functioneerd als reactant door de plasma-jet wordt omgevormd binnenin de plasma-jet generator en de atomaire energie die door de omvorming vrijkomt eveneens aan de plasma-jet wordt toegevoegd en dit alles bij de meest beschikbare energie waardoor de omzetting van de reactant CO2 optimaal kan worden uitgevoerd.In the present invention, three different reactants are fed directly to the plasma jet within the plasma jet generator with the aim of decomposing the originally fed reactants to their atoms and then obtaining a conversion into a usable fuel in the following ways: a. A first reactant, a specific amount of solid coolant C (Soi) can be fed through the opening in the cathode (not shown in the drawing) directly into the center of the plasma jet where the solid coolant is heated and transformed into a gaseous coolant C (Gas) b. A second reactant, a specific amount of gaseous CO2 (Gas) can be fed into the cooling chamber via the opening (18-2, 18-2 "). The reactant CO2 assumes the function of the coolant. The reactant also functions as a coolant at the same time and the cooling chamber is in fact a vortex and functions as a possibility for a direct supply of the reactant to the plasma jet through the openings made in the inner wall (14-2, 14-2 ') the reactant is fed inside the plasma jet generator and whereby the design of the cooling vortex turns the reactant tangentially around the passing plasma jet at a high speed and on the one hand the cooling reactant forms an insulating film on the inner wall (14-2) , 14-2 ') of the cooling vortex whereby the plasma jet generator is kept stable and at the same time the reactant directly contacts the high temperature of the plasma jet for a multiple in time compared to the extremely short contact time in prior art . The direct cooling used in this invention absorbs the energy and is combined with the plasma jet while the coolant that also acts as a reactant is transformed by the plasma jet inside the plasma jet generator and the atomic energy released by the transformation also to the plasma jet is added and all this with the most available energy so that the conversion of the reactant CO2 can be carried out optimally.

c. Een derde reactant vloeibaar water H2O (Liq) kan via de opening (17-17‘) in de vortex flow generating nozzle (13-13‘) worden gevoed. De reactant neemt hier de functie van het werkgas op zich terwijl de vortex flow generating nozzle als een mogelijkheid wordt gebruikt voor een direkte toevoer van de reactant naar de plasma-jet binnenin de plasma-jet generator. Binnenin de vortex flow generating nozzle beweegt de reactant cirkelvormig.c. A third reactant liquid water H2O (Liq) can be fed through the opening (17-17 ") in the vortex flow generating nozzle (13-13"). Here, the reactant assumes the function of the working gas while the vortex flow generating nozzle is used as a possibility for a direct supply of the reactant to the plasma jet within the plasma jet generator. Inside the vortex flow generating nozzle, the reactant moves in a circular fashion.

d. Vervolgens wordt de reactant door de opening (13-1, 13-Γ en 13-2, 13-2‘) in de gaskamer (15) gevoed waarbij de reactant binnenin de gaskamer (15) aan de binnenwand van de vortex flow generating nozzle aan een hoge snelheid tangentiaal rond de plasma-jet raast, dus opnieuw binnenin de plasma-jet generator. Deze snel rond draaiende beweging van de verkoelende reactant tangentiaal op de plasma-jet beschermd enerzijds de plasma-jet generator tegen de enorme hitte geproduceerd door de plasma-jet en anderzijds is de kontakttijd met de hoge temperatuur van de plasma-jet een veelvoud in vergelijking met de in de prior art beschikbare kennis, waardoor een veel efficientere omvorming van de reactant mogelijk is.d. The reactant is then fed through the opening (13-1, 13-Γ and 13-2, 13-2 ') into the gas chamber (15), the reactant inside the gas chamber (15) on the inner wall of the vortex flow generating nozzle tangentially rages around the plasma jet at a high speed, so again inside the plasma jet generator. This rapidly revolving movement of the cooling reactant tangentially on the plasma jet protects the plasma jet generator against the enormous heat produced by the plasma jet and on the other hand the contact time with the high temperature of the plasma jet is a multiple compared with the knowledge available in the prior art, which makes a much more efficient conversion of the reactant possible.

CO2 en H2O vormen de basis verbindingen voor methanol CH3OH. In de plasma-jet generator treden volgende reacties op: - Vaste coolstof C (Sol) wordt opgewarmd boven de 4500°C en wordt gasvormig => C (Gas) - Gasvormige CO2 (Gas) wordt opgewarmd - C (Gas) + C02 (Gas) => 2 CO(Gas) - CO(Gas) + H20(Liq) worden opgewarmd boven de 4500°C => (CH3OH + 02)(Gas) - Vervolgens kan het geproduceerde gas (CH3OH + O2) (Gas) buiten de plasma-jet generator worden afgekoeld tot omgevingstemperatuur en waarbij CH3OH (Liq) wordt gevormd + O2 (Gas) en waarbij het gasvormige zuurstof met technologie gekend in de stand der techniek kan worden afgescheiden van het vloeibare mengsel waardoor finaal vloeibare methanol of CH3OH wordt gevormd.CO2 and H2O form the basic compounds for methanol CH3OH. The following reactions occur in the plasma jet generator: - Solid coolant C (Sol) is heated above 4500 ° C and becomes gaseous => C (Gas) - Gaseous CO2 (Gas) is heated - C (Gas) + C02 ( Gas) => 2 CO (Gas) - CO (Gas) + H2 O (Liq) are heated above 4500 ° C => (CH3OH + 02) (Gas) - Then the gas produced (CH3OH + O2) (Gas) are cooled outside to the plasma jet generator to ambient temperature and in which CH3OH (Liq) is formed + O2 (Gas) and in which the gaseous oxygen can be separated from the liquid mixture with technology known in the art, whereby finally liquid methanol or CH3OH becomes formed.

Voorbeeld 3: Vernietiging van bijzonder toxisch afvalExample 3: Destruction of particularly toxic waste

Wanneer bijzonder toxische stoffen onschadelijk dienen gemaakt te worden is het belangrijk dat zij gegarandeerd worden blootgesteld aan voldoende hoge temperaturen en dit gedurende een voldoende lange periode.If particularly toxic substances are to be made harmless, it is important that they are guaranteed to be exposed to sufficiently high temperatures for a sufficiently long period.

Wanneer je de werking van de plasma-jet generator uiteengezet in voorbeeld 1. volgt wordt het duidelijk dat de reactant, dus de bijzonder toxische stoffen, aan de hoogst mogelijke temperaturen binnenin de plasma-jet generator van de plasma-jet worden onderworpen. Het is voornamelijk de tangentiaal ronddraaiende beweging rond de plasma-jet, teweeggebracht door de vortex flow generating nozzle, die ervoor zal zorgen dat de toxische stoffen een maximale tijd direkt in kontakt zullen zijn met de enorme hitte geproduceerd door de plasma-jet.Following the operation of the plasma jet generator set forth in Example 1. it becomes clear that the reactant, i.e. the particularly toxic substances, is subjected to the highest possible temperatures within the plasma jet generator of the plasma jet. It is primarily the tangential rotating movement around the plasma jet triggered by the vortex flow generating nozzle that will ensure that the toxic substances will be in direct contact with the enormous heat produced by the plasma jet for a maximum time.

Bijkomend en alleen indien noodzakelijk kunnen de toxisch stoffen axiaal in het center van de plasma-jet gevoed worden door een opening gemaakt in de toorts center elektrode, de kathode 11. (Niet afgebeeld op de tekeningen)Additionally and only if necessary, the toxins can be fed axially into the center of the plasma jet through an opening made in the torch center electrode, the cathode 11. (Not shown on the drawings)

Claims

A plasma jet generating device consisting of two or more electrodes comprising: a first electrode comprising: a torch center electrode (11) and a torch nozzle (12) with a first and second end and wherein said torch center electrode is oriented to the first end, a first electrical supply is connected to the ends of the torch center electrode and to the torch nozzle (12) of the first electrode to produce a plasma jet in conjunction with a working gas with the plasma jet flows through the torch nozzle, a second electrode is formed with a vortex flow / discharge unit (13) enclosed between the first torch nozzle (12) and the second torch nozzle (14) through which the gas chamber (15) is formed and connected to a second electrical supply whose one end is connected to said torch nozzle (12) and the other end to the torch nozzle (14), and wherein the openings (1 8-1, 18-2, 18-2 ') serve as feed to bring the cooling agent into the cooling space CM and then directly the cooling agent through the evenly distributed holes in the inner wall (14-2, 14-2') to bring into contact with the plasma jet, and wherein the openings (17, 17 ') are the feed to bring the working gas inside the vortex flow generating nozzle (13, 13') and then through the holes in the inner wall (13) -1, 13-1 ') into the gas chamber (15)

A plasma jet generating device as claimed in claim 1 and wherein a third electrode is formed with a vortex flow / discharge unit (13 ') enclosed between the preceding torch nozzle (14) and the following torch nozzle (14') through which the gas chamber (15 ') is formed and connected to a third electrical supply, one end of which is connected to said torch nozzle (14) and the other end to torch nozzle (14')

A plasma jet generating device as claimed in claims 1 and 2 wherein the first electrode is individually electrically powered by an external power supply

A plasma jet generating device as claimed in claims 1, 2 and 3 wherein the first electrode starts the plasma jet

A plasma jet generating device as defined in all preceding claims and wherein the first electrode has the smallest power of all electrodes of the plasma jet generator for the purpose of protecting the cathode (11) against overload

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the working gas is fed through the openings (17, 17 ") in the vortex

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the working gas contained within the vortex is fed through the aforementioned holes in the inner wall (13-1, 13-Γ) within the plasma jet reactor

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the inner wall (14-2, 14-2 ") of the cooling chamber contains openings through which the coolant can directly cool the plasma jet

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the openings (18-2, 18-2 ') function as feed for the reactant within the cooling chamber and subsequently the reactant through the holes in the inner wall (14-2) , 14-2 ') is fed directly into the plasma jet

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the reactant functions as a coolant

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the openings (17, 17 ') function as a feed to feed the reactant within the vortex flow generating nozzle (14, 14') and wherein subsequently the reactant through the openings ( 13-1, 13-Γ) are fed tangentially to the plasma jet

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the reactant functions as working gas

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the reactant comprises all kinds of substances, whether toxic or non-toxic, solid, liquid or solid

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the reactant is water

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the reactant is steam

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the space for the coolant is used to directly feed the coolant through the openings on the inner wall to the plasma jet

A plasma jet generator as defined in all preceding claims, wherein the space for the coolant is used to directly feed the reactants through the openings on the inner wall to the plasma jet

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the vortex flow generating nozzle is used as a direct feed for the reactants to the plasma jet

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein from the third electrode the ionized plasma gas produced by the second electrode is used as the working gas

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the plasma jet is directly cooled through the openings made in the inner wall 14-2, 14-2 "of the cooling chamber

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the reactant transformation is within the plasma jet generator

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the feeding of the reactant within the plasma jet generator occurs axially in the center of the plasma jet through the bore in the cathode

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the feeding of the reactant within the plasma jet generator is done tangentially through the openings made in the inner wall (14-2, 14-2 ") of the cooling chamber

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the feeding of the reactant within the plasma jet generator is done tangentially via the vortex flow generating nozzle (17-17 ")

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the feeding of the reactant within the plasma jet generator can occur simultaneously, axially through the bore in the cathode in the center of the plasma jet, made tangentially through the openings in the inner wall (14-2, 14-2 ') of the cooling chamber and tangentially via the vortex flow generating nozzle

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the feeding of the reactant within the plasma jet generator can occur simultaneously, made axially through the bore in the cathode in the center of the plasma jet and made tangentially through the openings in the inner wall (14-2, 14-2 ') of the cooling chamber

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the feeding of the reactant within the plasma jet generator can occur simultaneously, axially through the bore in the cathode in the center of the plasma jet and tangentially via the vortex flow generating nozzle (17-17 ')

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the feeding of the reactant within the plasma jet generator can occur simultaneously, tangentially through the openings made in the inner wall (14-2, 14-2 ') of the cooling chamber and tangentially via the vortex flow generating nozzle (17-17 ')

A plasma jet generator as defined in all preceding claims wherein the feeding of the reactant within the plasma jet generator can be done through the openings (18-2, 18-2 ') of the vortex flow generating nozzle and then the reactant to be fed through the openings (13-1,13-1 ') where the reactant races tangentially and at a high speed around the plasma jet so that the contact time with the high temperature produced by the plasma jet and the reactant, inside the plasma jet generator, is a multiple compared to what is known in the prior art and in which the reaction temperature of the plasma jet is much higher than if the supply were to occur outside the plasma jet generator

A method for the transformation of reactants, waste materials by plasma pyrolysis, gasification and vitrification, the method comprising providing a plasma jet generator according to any preceding claim

A method according to claim 30, wherein the cooling agent is supplied directly within the plasma jet generator

A method according to claims 30-31 wherein the coolant is water

A method according to claims 30-31 wherein the coolant is steam

A method according to claims 30-34 wherein the reactants are fed directly inside the plasma jet generator with a vortex flow generating nozzle

A method according to claims 30-34 wherein the circular motions of the reactants around the plasma jet caused by the vortex flow generating nozzle ensure a longer contact time and a better transformation at a lower energy consumption.

A method according to claims 30-35 and wherein the reactant is a gas

A method according to claims 30-35 and wherein the reactant is a liquid

A method according to claims 30-35 and wherein the reactant is a solid

A method according to claims 30-35 and wherein the reactant fed into the second electrode by the third electrode is used as the operating plasma gas

A method according to claim 37 and wherein said liquid is water

A method according to claim 37 and wherein said liquid is steam

A method according to claims 30-41 and wherein the same reactant can be fed in the different feeding options

A method according to claim 41 wherein this reactant is water

A method according to claim 41 wherein this reactant is steam

A method according to claims 30-44 wherein the gas produced forms steam after cooling

A method according to claims 30-44 wherein the gas produced forms water after cooling

A method according to claims 30-46 wherein the gas produced are the basic compounds for the production of methanol

A method according to claims 30-47 and wherein the gas produced forms the basis for the production of hydrogen

The use of a plasma jet generator according to any preceding claim wherein each electrode is individually electrically powered by an external power supply for the pyrolise, gasification and vitrification of reactants, whether solid, liquid or gaseous

The use of a plasma jet generator according to any preceding claim wherein a vortex flow generating nozzle is used for the direct feeding of the reactants within the plasma jet generator

The use of a plasma jet generator according to any preceding claim wherein the circular motions of the reactant around the plasma jet caused by the design of the vortex flow generating nozzle, the contact time between the fed reactants and the high temperature plasma jet has been used a multiple compared to the prior art

The use of a plasma jet generator according to any preceding claim wherein the liquid reactant is water

The use of a plasma jet generator according to any preceding claim wherein the liquid reactant is steam

54. The use of a gas product produced according to the method and claims claims described in all the preceding claims are basic compounds for the production of methanol

55. The use of a gas product produced according to the method and claims claims described in all the preceding claims are basic compounds for energy production

56. The use of a gas product produced according to the method and claims claims described in all the preceding claims form the basis for the production of hydrogen