CH371434A - Vorrichtung zur Durchführung von Reaktionen unter dem Einfluss von elektrischen Gasentladungen und Verfahren zum Betrieb derselben - Google Patents

Vorrichtung zur Durchführung von Reaktionen unter dem Einfluss von elektrischen Gasentladungen und Verfahren zum Betrieb derselben

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CH371434A
CH371434A CH5967758A CH5967758A CH371434A CH 371434 A CH371434 A CH 371434A CH 5967758 A CH5967758 A CH 5967758A CH 5967758 A CH5967758 A CH 5967758A CH 371434 A CH371434 A CH 371434A
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CH5967758A
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Berghaus Bernhard
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Berghaus Elektrophysik Anst
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes

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Description


  Vorrichtung zur Durchführung von Reaktionen unter dem     Einfluss     von elektrischen Gasentladungen und Verfahren zum Betrieb derselben    Die vorliegende Erfindung; bezieht sich auf eine       Vorrichtunc,    zur Durchführung von Reaktionen an       gasförinigen        und/oder        feindispersen    flüssigen     und/oder     festen Stoffen unter dem     Einfluss    elektrischer Gas  entladungen in einem Reaktionsraum mit einem min  destens eine Düse aufweisenden     Zuführu#ngsorgan    und  auf ein Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung.  



  Es sind bereits verschiedene Verfahren und Ein  richtungen dieser Art     bekan#nt,    bei denen in einem       (Teeigneten    Gefäss zwischen     spannungführenden        El#ek-          troden    eine     Glimmentladu#ng    erzeugt wird, die auf  einen Gasstrom einwirkt     und    in diesem Reaktionen  verursacht.

   Bei der Durchführung von Reaktionen  an     gasförtnigen,        dampfarfigen    oder     feindispersen     Stoffen ist aber die meist unvermeidliche Einwirkung  des     Elektrodenmaterials    auf die Reaktion häufig  unerwünscht, jedoch sind einigermassen energie  reiche Gas- oder Glimmentladungen im freien Raum  zwischen den Elektroden bisher unbekannt. Auch der  Vorschlag, diese Schwierigkeiten durch Verwendung  von     Hochfrequenz-Gasentladungen    zu umgehen, hat  nicht zum     Erfoh,        -eführt.     



  <B> & </B>     ZD     Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Durchfüh  rung von Gasreaktionen in einem schmalen Spalt  zwischen     spannungführenden    Metallwänden hat sich  insofern als unzweckmässig herausgestellt, als infolge  des hohen Strömungswiderstandes die     VeTweilzeit    der  Reaktionspartner zu wenig     beeinflussbar    ist.

   Dagegen  ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei welchem  ein oder mehrere düsenartige Zuführungsorgane für  die Reaktionspartner vorhanden sind und dieselben in  Form von Strahlen in den Reaktionsraum, eingeleitet  werden (Patent     Nr.   <B>357.377).</B> Dieses Verfahren ver  meidet die     obengenannten    Mängel und gestattet ins  besondere, für die als Strahl eingeleiteten Reaktions  partner eine vorbestimmte     Verweilzeit    innerhalb, der    elektrisch     beeinflussten        Raurnteile        bzw.    der wirksamen  Zonen des Strahls zu erreichen,

   was für     die        Erzeu-          Olung    ganz bestimmter Reaktionsprodukte von Bedeu  tung ist.  



  Bei der weiteren Entwicklung dieses Verfahrens  mit dem Ziel, grössere     Durchsatzmengen    zu erreichen,  hat sich gezeigt,     dass    sich mit grösser werdendem       Strahlquerschnitt    die Ausbeute und der Reaktions  ablauf in ungünstigem Sinne ändern. Diese Schwierig  keit kann durch Verwendung der erfindungsgemässen  Vorrichtung behoben worden.  



  Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchfüh  rung von Reaktionen an gasförmigen     und/oder        fein-          dispersen    flüssigen     und/oder    festen Stoffen     u#nter    dem       Einfluss    elektrischer Gasentladungen in einem Reak  tionsraum mit einem mindestens eine Düse aufwei  senden     Zuführorgan    kennzeichnet sich dadurch,     dass     der     Gesamtaustrittsquerschnitt    des     Zuführorgans    der  art gestaltet     undloder    aufgeteilt ist,

       dass    mindestens  in einem     Strahlabschnitt    an der Düsenmündung das  für die Summe aller von dem     Zuführorgan    ausgehen  den Strahlen gebildete Verhältnis     StrahlobeXfläche:          Strahlquerschnitt    grösser als bei einer Düse mit einer  einzelnen kreisförmigen     öffming    gleichen Gesamt  querschnittes ist.  



  Ein Verfahren zum Betrieb der     erfindungsgemÜ-          ssen    Vorrichtung ist erfindungsgemäss dadurch<B>ge-</B>  kennzeichnet,     dass    längs des Strömungsweges durch  das     Zuführorgan    und den Reaktionsraum ein derarti  ges Druckgefälle eingestellt wird,     dass    sich eine der  gewünschten Reaktion     angepasste        Durchlaufzeit    der  in Reaktion zu bringenden Stoffe durch die elektrische  Gasentladung im Reaktionsraum, ergibt.  



  Die Erfindung ist nachstehend in einigen     Au#sfüh-          rungsbeispielen    anhand der     Fig.   <B>1</B> bis<B>17</B> näher erläu  tert. Hiervon zeigt:           Fig.   <B>1</B> ein schematisches     PrinzipbIld    einer Appa  ratur zur Durchführung von Reaktionen,       Fig.    2 und<B>3</B> einen     Grundriss        bzw.    Längsschnitt  einer Mehrfachdüse mit parallel verlaufenden     Strahl-          achsen,          Fig.    4 einen Längsschnitt durch eine Mehrfach  düse mit einander schneidenden     Strahlachsen,

            Fig.   <B>5</B> und<B>6</B> einen, Querschnitt     bzw.    eine Seiten  ansicht einer Mehrfachdüse mit     radial        auseinander-          laufenden    Strahlrichtungen,       Fig.   <B>7</B> und<B>8</B> einen Längsschnitt und eine     Vor-          dcransicht    einer weiteren Mehrfachdüse mit divergie  renden     Strahlachsen,          Fig.   <B>9, 10</B> und<B>11 je</B> eine Vorderansicht einer  Mehrfachdüse mit verschiedenartigen     Querschnitts-          formen    der Düsenöffnungen,

         Fig.    12 und<B>13</B>     bzw.    14 und<B>15</B> jeweils den     Grund-          riss    und Längsschnitt zweier Mehrfachdüsen mit ko  axialen Ringflächen,       Fig.   <B>16</B> und<B>17</B> den Quer-     bzw.    Längsschnitt durch  ,ein weiteres     Ausführungsbeispie1,einer    Mehrfachdüse.  Die beigefügte     Fig.   <B>1</B> stellt das     Wirkungsscherna     eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur       Durchführu#ng    chemischer Reaktionen dar.

   Diese be  steht hier grundsätzlich aus dem Reaktionsgefäss<B>1 '</B>  dem über ein düsenartiges Organ 2 ein Gasstrom mit  den Reaktionspartnern zugeführt wird, und aus dem  über eine     Austragvorrichtung   <B>3</B> die erzeugten festen  oder flüssigen     Endprodu#kte    abgeführt werden, wäh  rend die     gasförinigen    Produkte über das Rohr 4 und  den Absorber<B>5</B> von der Pumpe<B>6</B> abgesaugt werden.  



  Die Reaktionspartner werden hierbei über die  Düse 2 als Gas- oder Dampfstrahl in das Reaktions  gefäss<B>1</B> geleitet. Dementsprechend besteht die<B>Mög-</B>  lichkeit, einen als Dampf oder Gas vorliegenden     Aus-          or          ganggsstoff    unmittelbar der Düse 2 zuzuführen. In einem  solchen Fall wird das gasförmige Ausgangsmaterial  über die Leitung<B>7</B> einer     Mischeinrichtung   <B>8</B> zugeführt  und über das Dosier-     und    Regelorgan<B>9</B> und die Lei  tung:<B>10</B> zur Düse 2 geleitet.

   Falls erforderlich, kann in  der     Mischeinrichtung   <B>8</B> dem zu verarbeitenden Gas  oder Dampf über die Leitung<B>11</B> eine gas- oder  dampfförmige     bzw.    pulverförmige Komponente bei  gefügt werden, die ihrerseits in der     Dosiervorrichtung     12 aus einem oder mehreren Bestandteilen zusammen  gesetzt wird, welche über die Leitungen<B>13,</B> 14     usw.     zur Verfügung stehen.  



  Ist ein flüssiger oder fester Reaktionspartner vor  handen, so wird z. B. ein Trägergas verwendet, dem  das Ausgangsmaterial in Gestalt von festen oder     flüs-          siaen    Partikeln     feindispers    beigemengt wird. Hierzu  ist bei festen Stoffen eine. Mahleinrichtung und bei  flüssigen Materialien eine     Zerstäubungseinrichtung     erforderlich, die im Wirkungsschema als Apparatur  <B>15</B> angegeben ist, mit der Zubringerleitung<B>16</B> für das  zu verarbeitende Material.

   Das Trägergas wird der  Apparatur<B>15</B> über<B>die</B> Leitung<B>17</B> zugeführt und über  die Leitung<B>18</B> gelangt der     die    Partikel mit sich<B>füh-</B>  rende     Trägergasstrom    zur     Mischeinrichtung   <B>8,</B> wo         eventuelil    eine gasförmige Komponente, z. B. Wasser  stoff,     zugemengt    wird.  



  Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein aus  Stahl bestehendes und geerdetes Reaktionsgefäss<B>1</B> vor  gesehen, in das die Mehrfachdüse     2elektrisch    isoliert  eingebaut ist. Dieselbe besteht vorzugsweise aus hoch  hitzebeständigem Metall, etwa aus Wolfram, ist bei  spielsweise wie in     Fig.   <B>7</B> und<B>8</B> dargestellt und unten  noch genauer beschrieben ausgebildet, und besitzt  eine wirksame     Durchlaufkühlung    (nicht gezeichnet).  Koaxial zum Düsenkörper 2 ist im Innenraum des  Reaktionsgefässes<B>1</B> eine hohle Ringelektrode<B>19</B> vor  gesehen, die für eine     Durchlaufkühlung    eingerichtet  und isoliert in die Gefässwandungen eingebaut ist.

    Die Ringelektrode<B>19</B> soll vorzugsweise einen solchen       Innendu#rchmesser    besitzen,     dass    die, aus der Düse aus  tretenden Gasstrahlen dieselbe nicht berührt. An den  Anschlüssen 20 und 21 der Düse 2     bzw.    der     Rin-          elektrode   <B>19</B> wird die zur Aufrechterhaltung der     Gas-          bzw.    Glimmentladung erforderliche Spannung ange  legt. Vorzugsweise wird eine konstante oder peri  odisch in der Amplitude sich ändernde Gleichspannung  verwendet und dabei die Düse 2 als Kathode betrie  ben. Um die Düse 2 energiemässig zu entlasten, kann  aber auch die Ringelektrode<B>19</B> als Kathode und die  Düse 2 als Anode betrieben werden.

   Falls erwünscht,  kann die Entladung auch mit Wechselspannung, be  trieben werden. Um bei besonders hohen Energie  umsätzen die Düse 2 weitgehend frei von     Glimment-          ladungen    zu halten, kann die Betriebsspannung auch  zwischen dem     Metallgefäss   <B>1</B> und dem     Anschluss    21  der Ringelektrode<B>19</B> angelegt werden, oder in Strahl  richtung zwei voneinander isolierte Ringelektroden  verwendet und mit     der        Betriebsspannungsquelle    ver  bunden werden. Der Abstand zwischen der Ring  elektrode<B>19</B> und der     Meh,rfachdüse    2 wird auf die  günstigste Ausbeute eingestellt.  



  Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorge  sehen,     dass    eines der erzeugten Endprodukte an einer  gekühlten     Prallfläche    22 abgeschieden wird, die hier  ebenfalls isoliert im Reaktionsgefäss<B>1</B> eingebaut und  mit dem     Anschluss   <B>23</B> verbunden ist. Falls erwünscht,  kann der     Anschluss   <B>23</B> geerdet oder mit dem     Anschluss     21 verbunden werden.

   Es besteht auch die Möglich  keit, zwischen der Ringelektrode<B>19</B> und der     Prall-          fläche    22 eine     Spannu#ngsdifferenz    vorzusehen oder  die Betriebsspannung den Anschlüssen 21 und<B>23</B> zu  zuführen und den     Anschluss    20 zu erden.

   Eine solche       Prallplatte    kann auch beweglich angeordnet werden  und ermöglicht dann eine kontinuierliche     Austragung.     Je nach Art des erzeugten und an der     Praliplatte     <B>g</B> 22  ausgeschiedenen Endprodukts ist eine geeignete     Aus-          tragvorrichtung   <B>3</B> erforderlich, die hier als     Tran#sport-          schnecke    angedeutet ist. Falls erforderlich, kann eine  Unterdruckschleuse mit der     Austrageinrichtung   <B>3</B> ver  einigt werden.  



  <B>Je</B> nach der Art des zu verarbeitenden     Ausgangs-          c          materials    und des erzeugten Endproduktes wird mit  tels der Pumpe<B>6</B> ein bestimmter Druck im Reak-           tionsgefäss,    aufrechterhalten. Gemessen an der Mün  dung des     Absaugrohrs    4 kann z. B. im Druckbereich  <B>0,1</B> bis<B>1000</B> mm     Hg,    vorzugsweise<B>1</B> bis<B>100</B> mm     Hgi     gearbeitet werden, wobei höhere Drücke vorzugs  weise bei grossen zugeführten Gasmengen, also- bei  grossen Düsenöffnungen, verwendet werden.

   Im Reak  tionsraum, also innerhalb der vom Strahl erzeugten       Druckabfallzone,    lassen sich besonders bei     Gasdruk-          ken    von über<B>100</B> mm     Hg,sehrhohe    Energieumsätze  erzielen.  



  Besonders bei hohen Energieumsätzen, ist von  Wichtigkeit,     dass    in dem die einzelnen Strahlen umge  benden     Abschreckraum    die vom     Gass#trom    zugeführte  Wärme rasch abgeleitet wird, was ausser durch einge  baute gekühlte Kondensationsbauteile auch durch in  tensive Kühlung der Behälterwandungen ermöglicht  wird. Jedenfalls sind geeignete Massnahmen zu tref  fen, um eine Akkumulation der vom Gasstrom mit  geführten Wärme im     Abschreckraum    sicher zu ver  meiden.  



  Die     Prallfläche    22 ist nur dann vorzusehen, wenn  die     End-    und Nebenprodukte sofort kondensiert und  damit Umkehrungen der Reaktionen vermieden wer  den sollen. Es besteht aber auch die Möglichkeit,  den     Gefässunterteil    in gewisser Höhe mit einem  Material grosser Absorptionsfähigkeit für uner  wünschte Nebenprodukte oder das gewünschte End  produkt aufzufüllen -und den     Gasstrahil,    auf der Ober  fläche dieses Materials auftreffen zu lassen. Hierdurch  kann ebenfalls erreicht werden,     dass    eine gegenläufige  Reaktion des erzeugten Endproduktes weitgehend ver  mieden wird. Das Absorptionsmaterial kann konti  nuierlich aus dem Entladungsgefäss abgeführt werden.  



  Beim vorliegenden Verfahren ist, wie weiter unten  noch näher dargelegt wird, von besonderer Bedeutung,       dass    die zuzuführende Stoffmenge nicht als ein einzi  ger Strahl, sondern aufgeteilt in mehrere Strahl, en  zugeführt wird. Dementsprechend wird der nach der  gewünschten     Durchsatzinenge    zu     beniessende        Gesamt-          querscbnitt    des düsenartigen     Zuführorgans    2 in meh  rere Einzelquerschnitte unterteilt. Somit entsteht eine        Meh,rfachdüse ,    wobei unter diesem Ausdruck auch  Düsenformen der in     Fig.   <B>9</B> bis<B>11</B> gezeigten     Forin     verstanden werden sollen.

   Ein Ausführungsbeispiel,  einer in der Apparatur nach     Fig.   <B>1</B>     verwend-baren     Mehrfachdüse zeigen, die     Fig.    2 und<B>3.</B> Hier     ist    ein  zylindrisches Rohr 40 mit einer mit fünf düsenartigen  Bohrungen 41     verschenen    Stirnwand 42 als     Abschluss     vorgesehen. Die Achsen der im Betriebe durch die  Düsenbohrungen 41 erzeugten, Strahlen 43 verlaufen  angenähert parallel.

   Eine solche Mehrfachdüse     mit     dem Radius     r,    der gleichen Bohrungen 41 liefert  angenähert die gleiche     Durchsatzmenge    wie eine kreis  förmige Einzeldüse mit dem Radius     (i#,)2   <B>= 5</B> (r1)2.  



  Anstelle paralleler     Strahlachsen    kann eine Mehr  fachdüse auch für     konvergierendie        Strahlachsen    aus  gebildet werden, wie dies beispielsweise     Fig.   <B>3</B> zeigt.  Hier ist die mit Düsenbohrungen 44 versehene Stirn  wand 45 des Rohres 46 gewölbt und die Mittelachsen    47 der düsenartigen Bohrungen 44 konvergieren in  einem Punkt 48 im Inneren des Reaktionsraumes.  



  Ein Ausführungsbeispiel einer Mehrfachdüse mit  divergierenden     Strahlachsen    zeigen die     Fig.   <B>5</B> und<B>6.</B>  Hier ist das Zuführungsrohr<B>50</B> mit einer Stirnwand  <B>51</B> mit einem radial vorstehenden Rand<B>52</B> abge  schlossen, der ein-, Anzahl von düsenartigen     Radial-          bohrungen   <B>53</B> aufweist, die mit dem Rohrinnenraum  54 in Verbindung stehen.  



  Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Mehrfach  düse mit radial     #divergierenden        Strahlachsen    ist in den       Fig.   <B>7</B> und<B>8</B> wiedergegeben. Ein flacher Zuführungs  kanal<B>55</B> ist am Ende mit einer halbkreisförmigen  Stirnwand<B>56</B> abgeschlossen, die drei flache     schlitz-          förmige        öffnungen   <B>57</B> besitzt, die mit dem Innen  raum<B>58</B> des Zuführungskanals in Verbindung stehen.  



  Die Aufteilung des Querschnitts des düsenartigen       Zuführorgans    dient dem Zweck, die dem gewünschten  Durchsatz     angepasste    Stoffmenge, beispielsweise ein  Gas oder einen Dampf, nicht in einem dicken Strahl,  sondern in einer Anzahl dünnerer Strahlen zuzufüh  ren. Diese Massnahme ist einerseits deshalb vorteil  haft, weil natürlich die     Verweilzeit    des oder der als  Strahlen zugeführten Reaktionspartner bei einzelnen  dünneren Strahlen Wesentlich genauer innerhalb ge  wisser erwünschter Grenzen gehalten werden kann  als bei einem dickeren Strahl.

   Dies ist beispielsweise  bei Mehrfachdüsen mit parallelen oder divergierenden  Einzelstrahlen leicht einzusehen, denn die Ausbreitung  derselben erfolgt innerhalb des Reaktionsraumes ganz  oder wenigstens längs eines Teils ihres Weges unge  stört und, die     Verweilzeit    eines Gaspartikels innerhalb  des einzelnen Strahls ist kürzer und kann genauer  vorausbestimmt werden als bei einem dickeren Einzel  strahl. Anderseits ist aber auch dann eine Anzahl  dünnerer Einzelstrahlen von Vorteil, wenn die Strah  len von, der Peripherie aus     mit    Ladungsträgern, bei  spielsweise Elektronen,     beaufschlagt    werden sollen,  die innerhalb des Strahls infolge Absorption nur eine  begrenzte Reichweite besitzen.  



  Im zuletzt genannten Fall kann die Aufteilung  des erforderlichen     Gesaintquerschnitts    der Düse des       Zuführorgans    auch auf die in den     Fig.   <B>9 10</B> und<B>11</B>  angedeutete Weise erfolgen,     etwadurch    radiale Quer  wände<B>60</B> wie in     Fig.   <B>9,</B> durch sich kreuzende Schlitz  öffnungen,<B>61</B> und<B>62</B> wie in     Fig.   <B>10,</B> durch parallele  Schlitze<B>63.,</B> 64,<B>65, 66</B> wie in     Fig.   <B>11,</B> oder durch  einen Ringschlitz wie in     Fig.    12.  



  Das Ausführungsbeispiel nach     Fig.    12 und<B>13</B>  zeigt ein     Zuführergan    zur Erzeugung eines aus dem  Ringschlitz<B>70</B> austretenden Gasstrahls<B>71,</B> der durch  Elektronen     beaufschlagt    wird, die von der koaxial  den Strahl<B>71</B> umschliessenden Innenwandung<B>72</B> des  Metallrandes<B>73</B> ausgehen und radial nach, innen auf  den Strahl zu fliegen.

   Der Metallrand<B>73</B> ist ein Teil  des     Zuführorgans    74     bzw.    dessen tellerartiger Stirn  wand<B>75.</B> Das     Zuführorgan    74 weist den     Zuführkanal     <B>76</B>     fürdie    Reaktionspartner auf, der mit dem düsen  artigen     Ringschl#itz   <B>70</B> in Verbindung steht, sowie  Hohlräume.<B>77</B> zur Durchleitung eines Kühlmittel-           stromes.    Das     Zuführorgan    74 besteht aus, Metall und  wird über den     Anschluss   <B>78</B> mit dem wenigstens zeit  weise negativen, Pol einer Spannungsquelle verbun  den,

   deren anderer Pol über den     Anschluss   <B>79</B> an  einem     strahlabwärts    vor der Stirnwand<B>75</B> und ko  axial zum Strahl<B>71</B> angeordneten, Ringelektrode<B>80</B>  liegt. Im Betrieb entsteht bei geeignet gewähltem  Abstand der Ringelektrode<B>80</B> von der Stirnwand<B>75</B>  und vom Rand<B>73</B> an dessen Innenseite<B>72</B> eine in  tensive elektrische Glimmentladung, wenn das     Zu-          führorgan    74 negatives Potential gegenüber der Ring  elektrode<B>80</B> besitzt.

   Von der sich bildenden Glimm  schicht und der Innenwandung<B>72</B> werden Elektronen  in Richtung auf den Strahl<B>71</B> emittiert, die     #densel-          ben    durchsetzen und die Reaktionspartner dissoziieren  oder anderweitig beeinflussen können. Da hierbei  eine wenigstens teilweise Absorption der Elektronen  stattfindet, wird die Breite des Ringschlitzes<B>70</B> ent  sprechend der jeweiligen Reichweite der Elektronen  bemessen.  



  Bei dem ebenfalls zur     Beaufschlagung    der Strah  len von der Peripherie aus eingerichteten Ausfüh  rungsbeispiel eines     Zuführorgans    gemäss     Fig.    14 und  <B>15</B> ist die Stirnwand<B>85</B> des Zuführungsrohres<B>86</B> mit  vier düsenartigen Bohrungen,<B>87</B> versehen" deren jede  sich in einer     zylindrischen    Mulde<B>88</B> befindet. Die  Stirnwand<B>85</B> ist durch die Hohlräume<B>89</B> kühlbar.  Der Stirnwand<B>85</B> wird über den     Anschluss   <B>90</B>     weni-          stens    zeitweise negatives Potential zugeführt.

   Die mit  <B>je</B> einer, konzentrisch zu den einzelnen Strahlen<B>92</B>  angeordneten     öffnung   <B>93</B> versehene     Elektrodenplatte     94 erhält wenigstens zeitweise positives Potential, das  über den     Anschluss   <B>91</B> zugeführt wird. Auch hier  entsteht an den zylindrischen Innenwandungen<B>95</B>  der Mulden<B>88</B> ein. Glimmsaum, der radial zur     Strahl-          achse    wandernde Elektronenströme hervorruft, wel  che die einzelnen Strahlen<B>92</B> durchsetzen.

   Hier kann  der Durchmesser der Bohrungen<B>87,</B> also die Dicke  des entstehenden, Strahls, nach der     Durchdringungs-          fähig        gkeit        der        erzeugten        Ladungsträger        gewählt        wer-          den.     



  Die geeignetste Dicke der     Einzelstrahlen,    etwa bei  dem Ausführungsbeispiel nach     Fig.    14,<B>15,</B> hängt natür  lich von der     Gasdir-ke    im Strahl selbst und von der       Durchdringungsfähigkeit    der den Strahl     beaufschla-          genden,    Ladungsträger ab. Es. haben sich Dicken zwi  schen<B>1</B> mm bis<B>10</B> mm, vorzugsweise<B>1</B> mm bis<B>5</B> mm,  als brauchbar erwiesen.

   Bei der Gestaltung des Quer  schnitts     bzw.    der Einzelquerschnitte, ist zu berück  sichtigen,     dass    die     Strahlgeschwinchigkeit    wenigstens  dicht an der Düsenmündung mindestens<B>1/100</B> der  Schallgeschwindigkeit betragen     muss.    Meist sind aber,  wegen der angestrebten kurzen     Verweilzeiten,    we  sentlich höhere     Strahlgeschwindigkeiten    bis zum Mehr  fachen der Schallgeschwindigkeit erwünscht. Diese  Geschwindigkeiten sind bei geeigneter Form der<B>Dü-</B>  sen, etwa nach Art von     Lavalldüsen,    durchaus er  reichbar.

   Der Druck im Reaktionsgefäss<B>1</B> wird ent  sprechend der gewünschten     Strahlgeschwindigkeit    und  der     Durchlaufzeit    der Reaktionspartner durch die    wirksamen     Strahlzonen    gewählt, liegt aber immer  oberhalb von<B>0,5</B> mm     Hg.    Die Betriebsspannung liegt  innerhalb des Bereiches von<B>150</B> bis 2000 Volt, vor  zugsweise von 200 bis<B>900</B> Volt.  



  Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines     Zuführ-          organs    zeigen die     Fig.   <B>16</B> und<B>17.</B> Hier befindet sich  in einem äusseren Rohr<B>100</B> ein zweites Rohr<B>101</B>  kleineren Durchmessers mit einer Vielzahl düsenarti  ger Bohrungen 104 in seiner Wandung. Das innere  Rohr<B>101</B> bildet mit dem äusseren Rohr<B>100</B> einen  Ringkanal 102, der zur Zuleitung eines oder mehrerer  Reaktionspartner, beispielsweise einem Gasgemisch,  dient, das über die Düsen 104 in den Innenraum<B>103</B>  des Rohres<B>101</B> in Form von radial gerichteten Strah  len<B>105</B> eingeleitet wird.

   Ein oder mehrere Reaktions  partner, oder auch ein Hilfsgas, können auch in Pfeil  richtung<B>106</B> durch den Innenraum<B>103</B> geblasen wer  den und gleichzeitig zur Abführung der Reaktions  produkte dienen. Als Gegenelektrode kann beispiels  weise ein längs der Mittelachse sich erstreckender Me  tallstab (nicht gezeichnet) vorgesehen werden, der  positives Potential gegenüber dem Rohr<B>101</B> führt.  Dann entsteht auf der Rohrinnenseite eine elektrische  Glimmentladung und ein zur     Roh#rachse    gerichteter  Elektronenstrom.

   Falls erwünscht, kann jede der     dü-          sen#artigen    Bohrungen 104 auf der Innenseite des  Rohres<B>10 1</B> mit einer Mulde versehen werden, entspre  chend der Vertiefung<B>88</B> an den, Bohrungen<B>87</B> des  in     Fig.    14 und<B>15</B> dargestellten     Zufüh#rorgans.  

Claims (1)

  1. <B>PATENTANSPRUCH</B> I Vorrichtung zur Durchführung von Reaktionen an gasförmigen und/oder feindispersen flüssigen und/ oder festen Stoffen unter dem Einfluss elektrischer Gasentladungen in einem Reaktionsraum mit einem mindestens eine Düse aufweisenden Zuführorgan, da durch gekennzeichnet, dass der Gesamtaustrittsquer- schnitt des Zuführorgans derart gestaltet und/oder aufgeteilt ist,
    dass mindestens in einem Strahlabschnitt an der Düsenmüdung das für die Summe aller von dem Zuführorgan ausgehenden Strahlen gebildete Ver hältnis Strahloberfläche: Strahlquerschnkt grösser als bei einer Düse mit einer einzelnen kreisförmigen<B>Öff-</B> nung gleichen Gesamtquerschnittes ist. UNTERANSPRüCHE <B>1.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung in mehrere Düsenkanäle aufgeteilt ist, wobei die Achsen der Düsenkanäle parallel verlaufen. 2.
    Vorrichtung nach Patentanspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung in mehrere Düsenkanäle aufgeteilt ist, wobei sich die Achsen der Düsenkanäle in einem Punkt im Innern des Reak tionsgefässes schneiden. <B>3.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung in mehrere Düsenkanäle aufgeteilt ist, wobei die Achsen der Düsenkanäle im Innern des Reaktionsgefässes aus- einanderlaufen. 4. Vorrichtung nach Patentanspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung durch minde stens einen Schlitz gebildet ist.
    <B>5.</B> Vorrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung die Form eines Ringschlitzes aufweist (Fig. 12). <B>6.</B> Vorrichtung nach, Patenitanspruch I, gekenn zeichnet durch eine derartige Gestaltung der Düsen öffnung, dass die Strahldicke an, der Düsenmündung kleiner als<B>10</B> mm, vorzugsweise kleiner als<B>1</B> mm ist.
    <B>7.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch<B>1,</B> gekenn zeichnet durch eine derartige Gestaltung und- Auf teilung des Gesamtquerschnittes der Düsenöffnung, dass die Durchlaufzeit der zuaeführten Stoffe durch den Reaktionsraum längs: der einzelnen, Strah len mindestens annähernd gleich, ist. <B>8.</B> Vorrichtung nach Unteranspruch<B>7,</B> gekenn zeichnet durch eine Aufteilung des Gesamtquerschnit tes der Düsenöffnung in eine Mehrzahl von Einzel öffnungen, deren Einzelquerschnitte untereinander die gleiche Grösse, und die gleiche Gestalt aufweisen.
    <B>9.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung in mehrere Düsenkanäle aufgeteilt ist, von denen jede einzelne nach Art einer Lavalldüse gestaltet ist. <B>10.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um die von der Düsenöffnung ausgehenden Strahlen mit in der Umgebung derselben erzeugten Ladungsträgern zu durchsetzen. <B>11.</B> Vorrichtung nach Unteranspruch<B>10,</B> dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Erzeugung der La dungsträger mindestens eine zylindrische, mindestens einen Strahl umschliessende Metallfläche vorgesehen ist, von der Ladungsträger ausgehen. 12.
    Vorrichtung nach Patentanspruch I, gekenn zeichnet durch einen rohrförmigen Reaktionsraum. mit einem Zuführorgan, dessen Düsenöffnung in eine Mehrzahl von Düsenkanälen aufgeteilt ist, die die, Wand, des rohrförmigen Reaktionsraumes durchdrin gen und radial nach, der Rohrachse desselben gerich tet sind.
    PATENTANSPRUCI-1 II Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Patentanspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass längs des Strömungsweges, durchdas Zuführorgan und den Reaktionsraum ein derartiges Druckgefälle eingestellt wird, dass sich eine der durchzuführenden Reaktion angepasste Durchlaufzeit der in Reakdon zu bringen den. Stoffe durch die elektrische Gasentladung im Reakmionsraum. ergibt.
    <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>13.</B> Verfahren nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch aekennzeichnet, dass im Reaktionsraum ein Gasdruck von über<B>0,5</B> mm Hg aufrechterhalten wird. 14. Verfahren, nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass im Reaktionsraum eine elek trische Glimmentladung mit einer Spannung im Be reich von<B>150-2000</B> Volt aufrechterhalten wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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