DE1161864B - Verfahren zum Behandeln gasfoermiger, dampffoermiger oder feindisperser Stoffe mittels elektrischer Gas- oder Glimmentladungen - Google Patents

Verfahren zum Behandeln gasfoermiger, dampffoermiger oder feindisperser Stoffe mittels elektrischer Gas- oder Glimmentladungen

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DE1161864B
DE1161864B DEE13894A DEE0013894A DE1161864B DE 1161864 B DE1161864 B DE 1161864B DE E13894 A DEE13894 A DE E13894A DE E0013894 A DEE0013894 A DE E0013894A DE 1161864 B DE1161864 B DE 1161864B
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Bernhard Berghaus
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Elektrophysikalische Anstalt Bernhard Berghaus
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Description

  • Verfahren zum Behandeln gasförmiger, dampfförmiger oder feindisperser Stoffe mittels elektrischer Gas- oder Glimmentladungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von gas- oder/und dampfförrniger oder/und feindisperser Stoffe mittels elektrischer Gas- oder Glimmentladungen in einem mit voneinander isolierten Elektroden sowie mindestens je einer Gaszufuhr-und Gasaustrittsleitung versehenen Reaktionsraum, dem die zu behandelnden Stoffe, erforderlich in einem Traggas suspendiert, in Form eines oder mehrerer Strahlen mittels düsenartiger Organe zugeführt werden.
  • Ein Verfahren dieser Gattung ist bereits in der deutschen Auslegeschrift 1 052 959 vorgeschlagen worden. Die dort angegebenen Grundsätze und Regeln haben sich bei weiterer Erprobung des Verfahrens als zutreffend erwiesen. Unter den bei der Weiterentwicklung des Verfahrens, insbesondere bei der großtechnischen Durchführung, auftretenden Problemen war das Schwierigste die Vergrößerung der Durchsatzmenge bei Prozessen der geschilderten Art.
  • Gemäß der Erfindung gelingt nun eine wesentliche Verbesserung des vorgeschlagenen Verfahrens dadurch, daß vor dem Beginn des Zuführens der zu behandelnden Stoffe im Reaktionsraum eine vorzugsweise für die spätere Behandlung der Stoffe unschädliche Gasatmosphäre mit einem unterhalb von 20 mm Hg liegenden Druck hergestellt und an die Elektroden eine Spannung angelegt wird, durch die eine Glimmentladung an den sp annungführenden, wenigstens zeitweise negativen Elektroden erzeugt und gegebenenfalls in der unmittelbaren Umgebung der Einmündung der Zuführdüse bzw. -düsen in den Reaktionsraum konzentriert wird und dieser Anlaufvorgang so lange durchgeführt wird, bis alle die Glimmentladung nachteilig beeinflussenden Unvollkommenheiten der spannungführenden Metalloberflächen beseitigt sind. Anschließend wird der Gasdruck im Reaktionsraum bis auf den über 20 mm Hg liegenden Betriebsdruck gesteigert und erforderlichenfalls die Spannung so geändert, daß die Entladung mindestens teilweise in einem Raumteil in der Nähe der Düsenmündung bzw. -mündungen konzentriert ist, der durch die Abstands- und Flächenverhältnisse bevorzugt wird. Spätestens nach Erreichen dieses Zustandes werden die zu behandelnden Stoffe durch die Zuführdüse bzw. -düsen mit einem solchen Strömungsdruck eingeleitet, daß im Reaktionsraum eine Zone mit Druckgefälle entsteht, in der die Entladungsenergie weitgehend konzentriert ist.
  • Das in der deutschen Auslegeschrift beschriebene Verfahren läßt sich im Druckbereich von 1 bis 10 mm Hg entladungstechnisch besonders günstig durchführen, da dann bei nur geringem Überdruck gasförmig zu verarbeitende Stoffe durch Düsen mit einem Strömungsquerschnitt von 1 mm2 zugeführt werden können und dabei eine gut reproduzierbare reaktionsfähige Zone ergeben, die beispielsweise 200 mm Länge und 10 mm größten Durchmesser besitzt. Das Reaktionsgefäß kann relativ klein sein, z. B. ein Eisenkessel von 60 cm Durchmesser und 100 cm Höhe. Die Abführung der erzeugten Wärme bereitet keine besonderen Schwierigkeiten. Zur Aufrechterhaltung eines Unterdruckes von etwa 5 bis 10 mm Hg ist bei den genannten Düsenquerschnitten eine geeignete Pumpeinrichtung mit einer Förderleistung von 75 m/h ausreichend. Allerdings ist die Durchsatzmenge hier größenordnungsmäßig nur etwa 121/Min.
  • Beim Übergang zu Anlagen für industrielle Zwecke muß vor allem die Durchsatzmenge erhöht und der Düsendurchmesser oder die Anzahl der parallel arbeitenden Düsen entsprechend vergrößert werden, was auch für die Verarbeitung pulverförmiger Stoffe erforderlich ist. Es ist jedoch leicht einzusehen, daß bei den obengenannten Druckverhältnissen, bei welchen die Pumpeinrichtung eine Fördermenge von etwa dem hundertfachen Wert der im gleichen Zeitraum über die Düse zugeführten, auf Normalbedingungen bezogenen Gasmenge leisten muß, der maschinelle Aufwand hierfür rasch zu Dimensionen führt, die wirtschaftlich kaum mehr tragbar erscheinen.
  • Bei entsprechenden Untersuchungen hat sich nun aber ein Weg gezeigt, der eine befriedigende Lösung dieses Problems ermöglicht und damit das ganze Verfahren der industriellen Anwendung erschließt.
  • Wie bereits in der obengenannten Auslegeschift dargelegt, muß zur Durchführung des Verfahrens im Innenraum des Reaktionsgefäßes eine inhomogene Druckverteilung mit einer an die Düsenmündung angrenzenden Zone mit starkem Druckgefälle geschaffen werden - entsprechend dem höheren Druck unmittelbar an der Düsenmündung und dem niedrigeren Druck im Innenraum. Diese Zone stellt den reaktionsfähigen Raumteil dar, in welchem je nach Strömungsgeschwindigkeit die zu verarbeitenden Stoffe eine bestimmte Verweilzeit besitzen. Dabei ist aber, wie sich gezeigt hat, das Verhältnis zwischen höchstem und niedrigstem Druck innerhalb dieser Reaktionszone weniger wichtig als die Konzentration des größten Teils des gegebenen Druckgefälles in dieser Zone. Demzufolge kann - gleichzeitig mit der Vergrößerung des wirksamen Düsenquerschnitts -der im Innenraum herrschende Druck erhöht werden, zweckmäßigerweise auf über 20 oder über 50 mm Hg.
  • Falls erforderlich, kann dann auch der Druck mit dem die zu verarbeitenden Stoffe an die Düsen gelangen, erhöht werden. Durch Erhöhung des Drucks auf 20 bis 50 mm Hg oder noch höher kann bei gleichem maschinellen Aufwand mit der Pumpeinrichtung eine wesentlich größere Förderleistung erzielt und eine erheblich größere Durchsatzmenge bewältigt werden.
  • Dieser für die praktische Anwendung des Verfahrens entscheidende Gesichtspunkt hat zur Ermittlung der Bedingungen geführt, unter welchen eine Entladung hoher Energie in einem allseits abgeschlossenen Reaktionsraum geschaffen werden kann, in dem ein Betriebsdruck von über 20 mm Hg durch eine Pumpeinrichtung aufrechterhalten wird und in den über eine Düse beliebigen Strömungsquerschnitts die zu verarbeitenden Stoffe als Gase, Dämpfe, Flüssigkeiten oder als feinverteiltes Pulver mit oder ohne Trägergasstrom mit entsprechendem Überdruck eingeblasen werden. Hierbei hat sich herausgestellt, daß ein sicherer Betrieb mit der erwünschten hohen Energie- und Materialausbeute nur dann möglich ist, wenn der erforderliche Entladungszustand über einen Anlaufvorgang geschaffen wird. Der Anlaufvorgang ist für das vorliegende Verfahren praktisch unentbehrlich, um eine Glimmentladung der gewünschten Art zu erzeugen. Bei Gasdrücken über 20 bis 50 mm Hg wird die Zündung einer Glimmentladung immer umständlicher. Ferner ergeben sich völlig unübersichtliche Verhältnisse, falls etwa die Zuführung der zu verarbeitenden Stoffe mit dem betriebsmäßigen Druck bereits begonnen hat und dann erst die elektrische Entladung geschaffen werden soll. Deshalb ist es erforderlich, die elektrische Glimmentladung innerhalb des Reaktionsraumes dann zu erzeugen, wenn in demselben eine homogene und ungestörte Druckverteilung herrscht. Auch sollte der Gasdruck im Bereich von etwa 1 bis 10 mm Hg gelegen sein, da sich hier eine stabile Glimmentladung unschwer erzeugen läßt. Es ist auch zu berücksichtigen, daß an den spannungführenden Bauteilen in einem derartigen Reaktionsgefäß meist Ver- unreinigungen oder andere, die Glimmentladung störende Unvollkommenheiten an den Oberflächen vorhanden sind. An solchen Stellen entsteht bei Beginn der Entladung eine starke thermische Emission, die zu unerwünschten lokalen Erhitzungen führen kann. Ferner zeigen sich des öfteren Gasausbrüche aus Metalloberflächen, die zu heftigen Stromschwankungen der Entladung Anlaß geben.
  • Um eine stabile und ungestörte Glimmentladung an den kathodischen Bauteilen zu erhalten, muß der Anlaufvorgang eine entsprechend lange Zeit, beispielsweise 30 Minuten, mit möglichst verringertem Energieumsatz betrieben werden.
  • Der Anlaufvorgang ermöglicht ferner eine Konzentration der energiereichen Glimmentladung an der Düsen mündung bzw. im Raum in deren unmittelbarer Umgebung, bevor ein Zustrom der zu verarbeitenden Stoffe durch dieselbe erfolgt. Hierzu wird der Reaktionsraum, bevor mit dem Einblasen der betreffenden Stoffe begonnen wird, auf einen Unterdruck evakuiert, der tiefer als der Betriebsdruck, also unterhalb von 20 mm Hg Gasdruck gelegen ist.
  • Dabei wird eine Gasatmosphäre im Reaktionsraum geschaffen, die für den nachher durchzuführenden Prozeß unschädlich ist, also etwa eine Edelgasatmosphäre beispielsweise unter Verwendung von Argon. Es können aber auch andere Gase hierfür verwendet werden, die keinen schädlichen Einfluß auf die beim vorzunehmenden Prozeß stattfindenden Reaktionen ausüben. Der Unterdruck wird dabei derart gewählt, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 10 mm Hg, daß beim Anlegen einer relativ niedrigen Gleich- oder Wechselspannung, vorzugsweise von weniger als 1000 Volt, eine elektrische Glimmentladung im Reaktionsraum zwischen den spannungführenden Teilen besteht. Bei dem genannten Druckbereich findet der Glimmentladungsvorgang praktisch ausschließlich an der Oberfläche bzw. in unmittelbarer Umgebung derselben der jeweils dauernd oder zeitweise die Kathode bildenden Metallteile statt.
  • Die Glimmentladung kann bei Beginn des Anlaufvorganges aber eine beliebige Ausdehnung an den kathodischen Bauteilen und darunter auch an den Metallteilen der Düse aufweisen.
  • Von dieser Anfangsphase ausgehend, wird nunmehr der Gasdruck im Reaktionsraum gesteigert und eventuell dabei die Spannung geändert, um eine Konzentration der Entladung auf die Düsenmündung und deren unmittelbare Umgebung zu erzielen. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß bei den räumlich ausgedehnten Elektrodenanordnungen, wie sie bei Entladungseinrichtungen der vorliegenden Art für industrielle Zwecke vorhanden sind, eine ganz bestimmte Grenzspannung und ein entsprechender Grenzgasdruck existiert, bei welchem die kathodischen Bauteile noch eben vollständig von der energiereichen Glimmentladung bedeckt sind. Ist, wie im vorliegenden Fall, eine unvollständige Bedeckung also eine Konzentration der Entladung auf bestimmte Teile dieser kathodischen Bauteile erwünscht, so kann dies erreicht werden durch eine Drucksteigerung über den Grenzgasdruck hinaus undioder durch eine Spannungsverminderung auf Werte unterhalb der Grenzspannung. Auf welche Stellen der kathodischen Bauteile die Konzentration der Entladung erfolgt, kann im voraus durch geeignete Wahl der einander zugeordneten Elektroden bestimmt werden, indem die Flächen- und Abstandsverhältnisse derart gestaltet werden, daß sich im Betrieb an den betreffenden Stellen der kathodischen Bauteile, zusammen mit den dort befindlichen Gegenelektroden, ein besonders geringer Entladungsstreckenwiderstand einstellt. Dann herrscht in der Glimmentladung die Tendenz, sich auf diese bevorzugten Stellen zu konzentrieren, sobald der Grenzgasdruck überschritten und/oder die Grenzspannung unterschritten wird.
  • Im vorliegenden Fall wird die Elektrodenanordnung derart gewählt, daß sich im Betrieb an der Düsenmündung bzw. deren Randbezirk ein niedrigerer Entladungs streckenwiderstand ergibt als an den übrigen dauernd oder zeitweise kathodischen Bauteilen. Wird nun nach erfolgter Zündung der Glimmentladung der Gasdruck im Reaktionsraum kontinuierlich oder schrittweise erhöht und dem Betriebsdruck von über 20 mm Hg angenähert, so kann bei geeigneter Elektrodenanordnung der hierfür geltende Grenzgasdruck überschritten werden, und bei geeigneter Einstellung der Spannung auf Werte unterhalb der Grenzspannung zieht sich die Glimmentladung mehr und mehr auf die emladungsmäßig bevorzugten Stellen in der Umgebung der Düsenmündung zusammen. Beim Erreichen des Betriebsgasdrucks, der auch bis zu 250 mm Hg oder mehr betragen kann, ist dann eine Konzentration auf den bevorzugten Bereich an der Düsenmündung möglich und der Anlaufvorgang damit abgeschlossen.
  • Zusammen mit der Konzentration der Glimmentladung tritt eine gleichzeitige Steigerung der Energiedichte ein, und es können bereits beim Anlaufvorgang und besonders bei der Annäherung an den Endzustand erhebliche Energiemengen umgesetzt werden. Dies bedingt normalerweise eine wirksame Kühlung der Düse und insbesondere eine gute Wärmeleitung derselben an der Mündung. Bei stark gekühlten Düsen der vorliegenden Art hat sich ein im günstigen Sinne wirkender Effekt gezeigt, der bisher nicht vollständig erklärt werden kann. Es findet nämlich bei gekühlter Düse bzw. Düsenmündung anscheinend eine gewisse Verminderung des Energieumsatzes in der Glimmentladung an der Oberfläche dieser Teile statt, zugunsten einer Energiesteigerung im Raumteil vor der Düsenmündung, was im vorliegenden Fall sehr erwünscht ist.
  • Nachdem der Anlaufvorgang abgeschlossen und der Betriebsgasdruck im Reaktionsraum erreicht ist, kann nunmehr die Einleitung der zu verarbeitenden Stoffe, beispielsweise als Dampfstrahl oder in Gestalt eines die zu verarbeitenden Stoffe in Pulverform mit sich führenden Trägergasstromes beginnen. Gleichzeitig wird durch eine geeignete Pumpeinrichtung dafür gesorgt, daß der vorgesehene Betriebsgasdruck im Reaktionsraum aufrechterhalten wird. Die Stoffzufuhr über die Düse muß dabei mit solchem obere druck erfolgen, daß sich im Reaktionsraum angrenzend an die Düsenmündung eine wohldefinierte Zone erhöhten Druckes bildet, auf welche sich ein Großteil des Druckgefälles vereinigt. Die Elektrodenanordnung im Reaktionsraum ist derart getroffen, daß diese Zone erhöhten Druckes im Wirkungsbereich eines elektrischen Feldes zwischen spannungführenden Elektroden gelegen ist Dabei kann die für den Anlauf notwendige oder eine andere Elektrodenanordnung verwendet werden, ebenso kann deren Speisung aus der gleichen oder aus einer anderen Spannungsquelle erfolgen.
  • Durch geeignete Wahl des Druckgefälles in der Reaktionszone und Einstellung einer entsprechenden, diese Zone beeinflussenden elektrischen Feldstärke kann erreicht werden, daß sich die an der Mündung der Düse geschaffene Glimmentladung auf die ganze oder vorbestimmte Teile der Zone erhöhten Druckes ausdehnt, so daß dort der erwünschte Prozeß zwischen den eingeführten Stoffen vor sich geht. Die Düsenmündung sol dabei möglichst entlastet werden.
  • Es sei noch darauf hingewiesen, daß beim vorliegenden Verfahren gewöhnlich die Düse eine der Elektroden für die Entladungsstrecke im Reaktionsgefäß darstellt und bei Gleichstromspeisung sowohl die Kathode als auch die Anode bilden kann. Das Verfahren ist aber hierauf nicht beschränkt, denn die Düse muß nicht unbedingt mit den Stromquellen in Verbindung stehen. Beispielsweise kann je eine eigene kathodische und anodische Elektrode vorhanden sein und die zu verarbeitenden Stoffe in die Entladulngsstrecke zwischen diese Elektroden eingeblasen werden. Hierbei muß dann die Düse nicht unbedingt aus Metall bestehen, sondern kann vorteilhafterweise aus hitzebeständigen keramischen Materialien hergestellt sein.
  • Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist auf der Zeichnung schematisch wiedergegeben. Der Ofenraum 1 ist allseits von Metallwandungen 2 umschlossen, die doppelwandig ausgebildet und zum Durchleiten eines Kühlmittelstromes in Pfeilrichtung 3 durch den Zwischenraum 4 eingerichtet sind. Der Innenraum 1 ist oben durch einen Deckel 5 aus elektrischem Isoliermaterial luftdicht abgeschlossen, der ein Zuführungsorgan 6 aus Metall trägt, dessen Innenkanal 7 mit einer Düse 8 in den Ofenraum 1 einmündet. Die den Innenkanal 7 und die Düse 8 umschließende Wandung ist mit Kühlkanälen 9 bzw. 10 versehen, die von einem in Richtung 11 eintretenden, um die Düse 8 fließenden und in Richtung 12 austretenden Kühlmittel, beispielsweise Wasser oder flüssige Luft, durchströmt werden.
  • Die Übergangsstellen Metall/Isoliermaterial sind am Deckel 5 in bekannter Weise durch Spalte 13 bzw. 14 geschützt.
  • Da hier die Aufgabe besteht, während des oben beschriebenen Anlaufvorgangs die Glimmentladung möglichst auf den Rand der Einmündung der Düse 8 in den Ofenraum 1 zu konzentrieren, ist dicht vor der Mündung ein Ring 15 a als Gegenelektrode angeordnet, der vom Innenleiter 16 der isolierten Stromeinführung 17a gehalten wird. Der lichte Durchmesser des Ringsl5a soll möglichst klein sein, darf aber andererseits den frei aus der Düsenmündung austretenden Gasstrom keineswegs behindern. Der Innenleiter 16 ist hier mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle 18 verbunden, deren negativer Pol am Zuführungsorgan 6 liegt. Andererseits liegt am Innenleiter 16 ein Pol der Spannungsquelle 19, z. B. für Wechselspannung, deren Mittelabgriff über die Stromeinführung 17 b amRing 15 b und deren anderer Pol über die Stromeinführung 17c am Ring 15 c angeschlossen.
  • Dem Zuführungsorgan 6 wird über die mit einem Ventil 20 absperrbare Rohrleitung 21 der zu verarbeitende Stoff, beispielsweise eine pulverförmige Substanz, mittels eines Trägergases zugeleitet. Hierzu wird in der Mischapparatur22 mittels eines Hochdruckgasstromes, der über die Leitung 23 zum Zerstäube 24 gelangt, eine feindisperse Verteilung des im Trichter 25 befindlichen pulverförmigen Materials erzeugt, so daß das Materialpulver mit dem Trägergasstrom zusammen über die Leitung 21 zur Düse 8 gelangen kann, sobald das Ventil 20 geöffnet wird.
  • Der Druck P1 kann am Manometer 26 abgelesen werden.
  • Am unteren Ende des Ofenraumes 1 ist eine Absaugleitung 27 angeschlossen, die über ein Absperrventil 28 zur Pumpeinrichtung 29 führt, welche derart bemessen ist, daß im Ofenraum 1 an der Mündung der Absaugleitung 27 ein am Druckmesser 34 ablesbarer Druck P2 über 20mm Hg aufrechterhalten werden kann, auch wenn über die Düse 8 ein Gasstrom mit dem Druck P1 zugeführt wird. Das Druckverhältnis P: P2 kann bis zu hohen Werten gesteigert werden.
  • Zur Durchführung des Anlaufvorgangs, bei welchem die Ventile 20 und 28 geschlossen sind, kann über die in das Rohr 21 mündende Leitung 30 und das Ventil 31 ein Hilfsgas in den Ofenraum 1 eingeleitet und derselbe durch die über das Ventil 32 an der Leitung 27 angeschlossene Pumpe 33 bis auf einen Unterdruck von P2 = 1 bis 10 mm Hg evakuiert werden.
  • Aus dem Ofenraum 1 kann das im jeweiligen Prozeß erzeugte Endprodukt über eine beispielsweise mit Gasschleusen versehene, aber hier nicht näher zu beschreibende Austragevonrichtung 35 kontinuierlich oder absatzweise abtransportiert werden.
  • Bei der dargestellten Anlage wird somit zu Beginn des Anlaufvorgangs, bei welchem die Ventile 20 und 28 geschlossen sind, mittels der Pumpe 33 der Ofenraum 1 evakuiert und dann über die Leitung 30 und das Ventil 31 ein geeignetes Hilfsgas, beispielsweise ein Edelgas, in denselben eingelassen, bis eine von unerwünschten Beimengungen freie Hilfsgasatmosphäre mit einem Gasdruck von 1 bis 10 mm Hg geschaffen ist. Nunmehr wird der Kühlmittelstrom durch das Zuführungsorgan 6 und die Ofenwandungen 2 in Betrieb gesetzt und mittels der Gleichspannungsquelle 18 eine Gleichspannung zwischen der Düsenstirnfläche als Kathode und dem Elektrodenring 15a als Anode von etwa 400 bis 500 Volt angelegt. Dadurch entsteht eine Glimmentladung, die bei dem genannten Gasdruck von 1 bis 10 mm Hg als Glimmhaut an den metallischen Düsenteilen in Erscheinung tritt, soweit dieselben frei aus dem Schutzspalt 13 in den Ofenraum 1 hineinragen. Diese Glimmentladung kann aber auf den Randbezirk um die Mündung der Düse 8 konzentriert werden, indem bei gleichzeitigem Betrieb der Pumpe 33 die Hilfsgaszufuhr über das Ventil 31 erhöht wird und der Druck P mehr und mehr dem Betriebsdruck genähert wird, der hier beispielsweise bei 220 mm Hg liegt. Natürlich ist der Gaszustrom bei dem vorgesehenen Düsenquerschnitt viel zu gering, um eine inhomogene Druckverteilung im Ofenraum 1 zu bewirken. Mit steigendem Druck P und zunehmender Konzentration auf die Düsenmündung wird zweckmäßigerweise die Spannung der Quelle 18 verringert, um eine zu hohe Flächenbelastung der Düsensümsefte zu vermeiden. Beim Betriebsdruck 220 mm Hg ist die Entladung dann tatsächlich auf die unmittelbare Umgebung der Mündung der Düse 8 konzentriert.
  • Nunmehr wird die Spannungsquelle 19 in Betrieb gesetzt, ebenso die Hauptpumpe29 und das Ventil 28 geöffnet. Unmittelbar anschließend wird das Ventil 20 betätigt und der Trägergasstrom mit vollem Druck P1 von hier beispielsweise 5 atü über die Düse 8 in den Ofenraum 1 eingeblasen. Im Anschluß an die Düsenmündung bildet sich dabei eine definierte Zone im Ofenraum 1, auf welche sich der Hauptanteil des Druckgefälles reduziert und deren Isobaren etwa die Gestalt der gestrichelten Linie 36 besitzen können. Diese Zone steht unter der Wirkung des elektrischen Wechselfeldes zwischen den Ringelektroden 15 a und 15 b bzw. zwischen 15 b und 15 c, so daß mindestens in gewissen schalenartigen Druckbereichen im Gebiet der entsprechenden Isobaren eine intensive Gasentladung entsteht, die einer Glimmentladung entspricht und stabil ist. Bei genügender Förderleistung der Hauptpumpe 29 kann der Druck P konstant gehalten werden, so daß bei ebenfalls konstantem Druck P1 die Reaktionszone angenähert die gleiche Größe behält und die zu verarbeitenden Stoffe auf keinem anderen Wege als über diese Zone in den Ofenraum 1 gelangen können.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Zuführungsorgan 6 als Kathode und der Elektrodenring 15 als Anode während des Anlaufvorgangs wirksam.
  • Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Ring 15 a als Kathode arbeiten zu lassen, wobei sich aber eine kühlbare Bauart empfiehlt, die dem hohen Energieumsatz betriebssicher standhält. Auch können andere Elektrodenformen als Ringe 15a, 15 b, 15 c verwendet werden, Ferner besteht die Möglichkeit, die Elektroden 15a, 15 b und 15c mit Gleichspannung zu speisen. Da sämtliche Elektroden und die Düsenmündung im Betrieb sehr hoch erhitzt werden, können dieselben an Stelle aus Metall auch aus Halbleitermaterialien hergestellt werden.
  • Falls erwünscht, kann die beim Anlaufvorgang vorgesehene Drucksteigerung vom niedrigen Anfangsdruck bis zum Betriebsdruck auch unmittelbar über das Zuführungsorgan 6 erfolgen. Hierzu muß das Ventil 20 genügend fein regulierbar sein und eventuell die Möglichkeit bestehen, den Materialzufluß aus dem Trichter 25 abzusperren, also im Behälter 22 reines Trägergas zu speichern. In diesem Falle kann dann auch auf die Zuführeinrichtungen 30 und 31 für ein besonderes Hilfsgas verzichtet werden.

Claims (7)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Behandeln gas- oder/und dampfförmiger oder/und feindisperser Stoffe mittels elektrischer Gas- oder Glimmentladungen in einem mit voneinander isolierten Elektroden sowie mindestens je einer Gaszufuhr- und Gasaustrittsleitung versehenen Reaktionsraum, dem die zu behandelnden Stoffe, erforderlichenfalls in einem Traggas suspendiert, in Form eines oder mehrerer Strahlen mittels düsenartiger Organe zugeführt werden, dadurch gekennzei ehnet, daß vor dem Beginn des Zuführens der zu behandelnden Stoffe im Reaktionsraum eine vorzugsweise für die spätere Behandlung der Stoffe unschädliche Gasatmosphäre mit einem unterhalb von 20 mm Hg liegenden Druck hergestellt und an die Elektroden eine Spannung angelegt wird, durch die eine Glimmentladung an den spannungführenden, wenigstens zeitweise negativen Elektroden erzeugt und gegebenenfalls in der unmittelbaren Umgebung der Einmündung der Zuführdüse bzw. -düsen in dem Reaktionsraum konzentriert wird und dieser Anlaufvorgang so lange durchgeführt wird, bis alle die Glimmentladung nachteilig beeinflussenden Unvollkommenheiten der spannungführenden Metalloberflächen beseitigt sind, wonach der Gasdruck im Reaktionsraum bis auf den über 20 mm Hg liegenden Betriebsdruck gesteigert und erforderlichenfalls die Spannung so geändert wird, daß die Entladung mindestens teilweise in einem Raumteil in der Nähe der Düsenmündung bzw. -mündungen konzentriert ist, der durch die Abstands- und Flächenverhältnisse bevorzugt wird, und daß spätestens nach Erreichen dieses Zustandes die zu behandelnden Stoffe durch die Zuführdüse bzw. -düsen mit einem solchen Strömungsdruck eingeleitet werden, daß im Reaktionsraum eine Zone mit Druckgefälle entsteht, in der die Entladungsenergie weitgehend konzentriert ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anfangsstufe des Anlaufvorganges ein Gasdruck im Bereich von 1 bis 10 mm Hg eingestellt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betriebsgasdruck über 50 mm Hg, vorzugsweise über 150 mm Hg, eingestellt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Anlaufvorgangs die Zufuhrdüse bzw. -düsen wenigstens zeitweise als Kathode der Glimmentladung betrieben wird bzw. werden.
  5. 5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Anlaufvorgangs der Betriebsdruck in der Umgebung aller der Mündung nicht benachbarten spannungführenden Teile der Zufuhrdüse bzw. -düsen oberhalb jenes Gasdrucks gewählt wird, bei dem die Entladung diese Metallteile gerade noch vollständig bedeckt.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sobald nach Beendigung des Anlaufvorgangs und nach Beginn des Zuführens der zu behandelnden Stoffe die Entladungsvorgänge in der Zone mit Druckgefälle eingesetzt haben, die zur Durchführung des Anlaufvorgangs erforderliche Stromzufuhr abgeschaltet wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiedichte an der Düsenoberfläche zugunsten der des vorgelagerten Gasraums dadurch verringert wird, daß die Düse bzw. Düsen, zumindest an ihrer Mündung, gekühlt wird bzw. werden.
DEE13894A 1956-04-02 1957-03-28 Verfahren zum Behandeln gasfoermiger, dampffoermiger oder feindisperser Stoffe mittels elektrischer Gas- oder Glimmentladungen Pending DE1161864B (de)

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