DE1417103A1

DE1417103A1 - Process for carrying out metallurgical chemical and other technical processes under the influence of gas ions

Info

Publication number: DE1417103A1
Application number: DE19581417103
Authority: DE
Inventors: Bernhard Berghaus
Original assignee: Elektrophysikalische Anstalt Bernhard Berghaus
Current assignee: Elektrophysikalische Anstalt Bernhard Berghaus
Priority date: 1957-10-02
Filing date: 1958-09-25
Publication date: 1969-01-09
Also published as: GB900342A; CH435215A

Description

Verfahren zur Durchführung metallurgischer, chemischer und anderer technischer Prozesse unter der Einwirkung von Gasionen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf metallurgische, chemische und andere technische Prozesse, im industriellen Maßstab, bei denen eine Einwirkung von Gasionen erfolgt. Das Anwendungsgebiet des erfindungsgemässen Verfahrens zur Durch führung derartiger Prozesse ist jenseits des sogenannten elektronischen oder vorwiegend physikalischen Bereiches gelegen, für welche Zwecke relativ schwache Ionenströme verwendet werden. Geräte mit relativ schwachen Ionenströmen, auch wenn dieselben, wie beispielsweise in den Teilchenbeschleuniger-Maschinen, aus Ionen mit ho@er kinetischer Energie bestehen, bedingen einen wesentlichen andersartigen aufbau als industriell anwendbare Apparaturen für den Betrieb mit st@@ken Ionenströmen. Methods of performing metallurgical, chemical and others technical processes under the action of gas ions The present invention refers to metallurgical, chemical and other technical processes, in industrial Scale at which the action of gas ions takes place. The area of application of the inventive method for performing such processes is beyond the so-called electronic or predominantly physical area, for what purposes relatively weak ion currents are used. Devices with relative weak ion currents, even if the same, as for example in the particle accelerator machines, consist of ions with high kinetic energy, require a substantially different type construction as industrially applicable apparatus for operation with strong ion currents.

Es existieren bereita seit langem Verfahren, bei denen starke Ionenstrdme wirksam sind, etwa bei metallurgischen Lichtbogenverfahren Es ist auch bereita vorgeschlagen worden, innerhalb einer allseits geschlossenen, mit einer engen düsenartigen Bohrung in einer Elektrode versehenen Druckkammer einen Lichtbogen zu erzeugen, in der Druckkammer durch Gaszufuhr einen Gasdruck von einigen hundert Atmosphären aufrecht zu erhalten und einen hoch ionistertenp aus der Bohrung austretenden Gasstrahl zu erzeugen, Ein derartiger, durch einen Hochdruck-Lichtbogen ionisierter Gasetrahl kann eine sehr hohe Temperatur aufweisen und besteht aus einem mehr oder weniger dichten Plasma aus Gasionen. Entsprechend der vorwiegend thermischen Ionisierung einee solchen Gasstrahls sind in ihm positive und negative Ladungsträger in angenähert gleich großer Anzahl vorhandene Derartige Gasplasmastrahlen sind zwar zur Erzeugung hoher Temperaturen bis zu 1000'000 O verwendbar, weisen aber für manche Zwecke unerwünschte Figenschs ten auf, da das Vorhandensein von positiven und negativen Ladungsträgern die BeeinÎlugsung des Plasmastrahls durch äußere elektrische und magnetische Felder erschwert Das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung der genannten technischen Prozesse unter der Einwirkung von Ionen ist dadurch gekennzeichnet, dass dabei ein ionisierter Gasstrahl verwendet wird, der bezüglich der Ladungsträger einer Polarität kontinuierlich angereichert wird. There have been processes for a long time in which strong ion currents are effective, for example in metallurgical arc processes. It is also already proposed within a closed on all sides, with a narrow nozzle-like bore to generate an arc in an electrode provided pressure chamber, in the pressure chamber to maintain a gas pressure of a few hundred atmospheres by supplying gas and to generate a highly ionized gas jet emerging from the bore, Such a gas jet ionized by a high pressure arc can be a have a very high temperature and consists of a more or less dense plasma from gas ions. Corresponding to the predominantly thermal ionization, one of these In the gas jet, positive and negative charge carriers are approximately the same Such a large number of such gas plasma jets are used to generate high levels Temperatures up to 1000,000 O can be used, but are undesirable for some purposes Figenschs th on, because of the presence of positive and negative charge carriers the interference of the plasma jet by external electric and magnetic fields complicates the process according to the invention for carrying out the technical mentioned Processes under the action of ions is characterized by the fact that doing a ionized gas beam is used, which has one polarity with respect to the charge carriers is continuously enriched.

Für elektronische und physikalische Zwecke existieren bereits verschiedenes meist als Ionenquellen bezeichnete Vnrrichtungen zur Erzeugung eines Ionenstromes aus einsinnig polarisierten Gasionen0 Diese Ionenquellen sind aber nur für relativ schwache Ionenströme eingerichtet und beruhen darauf, dass in einer ruhenden Gasatmosphäre zuerst Ionen erzeugt und dann mittels elektrischer oder magnetischer Einwirkungen beschleunigt und zu einem Strahl solcher gleichsinniger Ladungsträger umgeformt werden. Also ist hier nicht ein Gasstrahl vorhanden, der ionisiert und bezüglich einer Ladungsträgerart angereichert wird Schliesslich sei auch noch erwähnt, dass Vorschläge für eine Ionenquelle bekannt geworden sind, bei denen ein Gas strahl, der aus einer Düse in einen evakuierten Raum eintritt, ionisiert wird. Die Ionen werden durch elektrische oder magnetische Mittel aus dem Gasstrahl herausgelenkt und dem gewünschten Verwendungszweck zugefu'hrt, etwa in eine Beschleunigungskammer geleitet9 während der von Ionen ; freie Gasstrahl von der Pumpeinrichtung abgesaugt wird0 Also handelt es sich auch hier keineswegs um das erfindungsgemässe Verfahren der Anreicherung eines Gasstrahls mit Ladungsträgern einer Polarität Das Hauptpatent Ns, 000000 Patentgesuch %Aoe Z--1p X g 9 betrB£t eine spezielle Ausgestaltung des vorliegenden allgemeineren Erfindungsgedankens zur Durchführung von Reaktionen an gasförmigen, dampfartigen oder feindispersen Stoffen unter dem Einfluss elektrischer Glimmentladungeninnerhalb eines Reaktionsgefässes in einer dort erzeugten Zone erhöhten Druckes.For electronic and physical purposes, there are already various directions, mostly known as ion sources, for generating an ion stream from unidirectionally polarized gas ions0 These ion sources are only set up for relatively weak ion streams and are based on the fact that ions are first generated in a stationary gas atmosphere and then by means of electrical or magnetic effects accelerated and transformed into a beam of such charge carriers in the same direction. So here is not a gas jet that is ionized and enriched with regard to a type of charge carrier.Finally, it should also be mentioned that proposals for an ion source have become known in which a gas jet that enters an evacuated space from a nozzle is ionized. The ions are deflected out of the gas jet by electrical or magnetic means and fed to the desired purpose, for example guided into an acceleration chamber9 during the of ions; free gas jet is sucked off by the pumping device0 So this is by no means the method according to the invention of enriching a gas jet with charge carriers of one polarity. The main patent Ns, 000000 Patent application % Aoe Z - 1p X g 9 concerns a special embodiment of the present general inventive concept for carrying out reactions on gaseous, vapor-like or finely dispersed substances under the influence of electrical glow discharges within a reaction vessel in a zone of increased pressure generated there.

Die Erfindung ist nachstehend in einigen Ausführungsbeispielen anhand der F : 4 bis 16 näher erläutert. Hiervon zei@t: Fig. 1 einen Längsachnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer düsenartigen, im Deckel eines Reaktionegefässes befestigten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens 3 Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungs beispiel ähnlich Fig. 1 mit.einer Magnetwicklung; Fig. 5 und 4 je eine schematische Darßtellung über die magnetische Beeinflussung eines Gasstrahls; Fig. 5a, 5b einen Längsschnitt bzw. ein Druckdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Vorrichtung; Fig. 6 ein Diagramm über die Leistung N beim Druck P in einer Vorrichtung nach Fig. 5a; Fig. 7 bis 11 je einen Längsschnitt durch weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemässen Vorrichtungen; Fig. 12 bis 15 je eine schematische Wiedergabe von Massnahmen zur magnetischen Beeinflussung ionisierter Gasstrahlen; Pigo 16 einen Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemässe Vorrichtung; Fig. .17 einen Längsschnitt durch eine Hilfselektrode für die Vorrichtung nach Fig. 16. The invention is based on a few exemplary embodiments below the F: 4 to 16 explained in more detail. From here @ t: 1 shows a longitudinal section by an embodiment of a nozzle-like, in the lid of a reaction vessel attached device for carrying out the method according to the invention 3 Fig. 2 shows a longitudinal section through a further embodiment example similar to FIG. 1 mit.einer Magnet winding; Fig. 5 and 4 each a schematic representation of the magnetic Influencing a gas jet; 5a, 5b show a longitudinal section or a pressure diagram of a further embodiment of a device according to the invention; Fig. 6 a diagram of the power N at pressure P in a device according to FIG. 5a; 7 to 11 each show a longitudinal section through further exemplary embodiments of the invention Devices; 12 to 15 each show a schematic representation of measures for magnetic influence of ionized gas jets; Pigo 16 a longitudinal section through a further device according to the invention; Fig. 17 is a longitudinal section through a Auxiliary electrode for the device according to FIG. 16.

Beim vorliegenden Verfahren kann die Anreicherung eines Gasstrahls an Ladungsträgern der einen Polarität auf verschiedene Weise erfolgen. Zunächst sei vorausgesetzt, dass der Gasstrahl durch ein oder mehrere düsenartige Organe austritt und die Anreicherung bereits innerhalb dieser Organe vor sich geht. In the present method, the enrichment of a gas jet on charge carriers of one polarity take place in different ways. First it is assumed that the gas jet passes through one or more nozzle-like organs emerges and the accumulation is already going on within these organs.

Ein Ausführungsbeispiel eines derartigen düsenartigen Organs zeigt die Figo 1 im Längsschnitt. Die dargestellte Vorrichtung besitzt einen Reaktionsraum 10, durch den ein am Rohrstutzen 11a eintretender und über die diisenartige Öffnung 12 austretender Gasstrom geleitet wird, Der Reaktionsraum 10 ist allseits von Wandungen abgeschlossen, nämlich oben durch die Platte 13 mit der Eintrittsöffnung 14, seitlich durch die Hülse 16, und unten durch die Düsenplatte 17 mit der düsenartigen Öffnung 12. Durch die Isolierscheibe 15 wird die Platte 13 gegenüber der Kathodenhülse 16 elektrisch isoliert, Die Platte 13 wird von den Isolierringen 18a und 98b, seitens der den zylindrischen doppelwandigen Fortsatz 19 der Hülse 16 eingeschraubten Mutter 20 auf die Isolierscheibe 15 gepresst, die auf dem horizontalen Boden des Fortsatzes 19 ruht. Auch die Düsenscheibe 17 wird durch eine Mutter 21 auf die HUlse 16 und den Fortsatz 19 gepresst. An embodiment of such a nozzle-like organ is shown Figo 1 in longitudinal section. The device shown has a reaction space 10, through which one entering at the pipe socket 11a and over the throat-like opening 12 exiting gas stream is passed, the reaction space 10 is on all sides of walls completed, namely at the top through the plate 13 with the inlet opening 14, laterally through the sleeve 16, and below through the nozzle plate 17 with the nozzle-like opening 12. The plate 13 is opposed to the cathode sleeve 16 by the insulating disk 15 electrically isolated, the plate 13 is from the insulating rings 18a and 98b, on the side the nut screwed into the cylindrical double-walled extension 19 of the sleeve 16 20 pressed onto the insulating washer 15, which is on the horizontal bottom of the extension 19 rests. The nozzle disk 17 is also attached to the sleeve 16 and by a nut 21 the extension 19 pressed.

Vorzugsweise wird die Hülse 16 als Kathode und die Platte 13 als Anode betrieben, doch ist die Vorrichtung nicht auf diese Betriebsart beschränkt. Preferably, the sleeve 16 is used as the cathode and the plate 13 as Anode operated, but the device is not limited to this mode of operation.

Beidseits der Isolierscheibe 15 ist gegendber der Anoden platte 13 und gegenüber der Kathodenhülse 16 bzwO dem Rohrstutzen 19 je ein flacher Ringspalt 22 b5wo 23 vorgesehen, um das Eindringen einer Glimmentladung längs der Oberfläche der Isolierscheibe zu erschweren. On both sides of the insulating disk 15 is opposite the anode plate 13 and opposite the cathode sleeve 16 or the pipe socket 19 each has a flat annular gap 22 b5wo 23 provided to prevent the penetration of a glow discharge along the surface to complicate the insulating washer.

Das an der Anodenplatte 13 befestigte Aussenrohr lIb bildet mit seiner Aussenwandung gegenüber der Innenwandung des Isolierrings 18a ebenfalls einen engen. Ringspalt 24 der in einen zwischen den Isolierringen 18a, 18b- vorgesehenen flachen Querspalt 25 mündet und sich dann im Ringspalt 26 zwischen dem Aussenrohr lib und dem Isolierring 18b fortsetzt0 Durch dieses Spaltsystem bekannter Ausführung soll das Eindringen energiereicher Glimmentladungen bis zum Ring spalt 26 erschwert werden0 Die beschriebene Vorrichtung ragt in das Innere eines Behälters und ist an einer9 in dessen Deckel 30 isoliert und gasdicht eingebauten Stromeinführung 31 mit dem Aussenrohr 1Xb gasdicht befestigte Über diese Stromeinführung wird über das Aussenrohr 11b der Anodenplatte 13 z.B. anodisches Potential und über den Zwischenraum zwischen dem Aussenrohr 11b und den Ruhrstutzen 11a ein Kühlmittelstrom zugeleitet9 während im Rohrstutzen 11a ein Gasstrom zugeführt wird0 Das Gas strUmt über die Eintrittsöffnung 14 in den Reaktionsraum 10 und durch die Öffnung 12 in der Düsenscheibe 17 in den Behälterraum, dabei einen durch die strichlierten Linien 27 angedeuteten Gasstrahl bildend0 Die Kathodenhülse 16 und der Fortsatz 19 ihrerseits sind über die Rohre 28a und 28b mit einer zweiten9 in den Deckel 30 isoliert und gasdicht eingebauten Stromeinführung 32 verbunden und erhalten über dieselbe kathodisches Potential, sowie einen Kühlmittelstrom für den doppelwandigen Fortsatz 19 und die Kathodenhülse 16 zugeleitet0 Vorzugsweise wird sowohl über die Stromeinführungen 31 und 32 je ein flüssiges Kühlmittel zu und abgeführt, jedoch kann auch ein gasförmiges Kühlmittel verwendet werden. The outer tube attached to the anode plate 13 forms with his The outer wall with respect to the inner wall of the insulating ring 18a also has a narrow. Annular gap 24 provided in one between the insulating rings 18a, 18b- flat Transverse gap 25 opens and then in the annular gap 26 between the outer tube and lib the insulating ring 18b continues0 by this gap system of known design the penetration of high-energy glow discharges up to the ring gap 26 are made more difficult0 The device described protrudes into the interior of a container and is attached to a 9 insulated in the cover 30 and gas-tight built-in power inlet 31 with the Outer pipe 1Xb fastened in a gas-tight manner Via this power inlet, the outer pipe 11b of the anode plate 13, e.g., anodic potential and through the space between a coolant flow is fed to the outer tube 11b and the stirrer nozzle 11a during A gas stream is fed in the pipe socket 11a. The gas flows through the inlet opening 14 into the reaction chamber 10 and through the opening 12 in the nozzle disk 17 into the Container space, with a gas jet indicated by the dashed lines 27 bildend0 The cathode sleeve 16 and the extension 19 in turn are over the tubes 28a and 28b insulated with a second 9 in the cover 30 and built in gas-tight Current inlet 32 connected and received via the same cathodic potential, and a coolant flow for the double-walled extension 19 and the cathode sleeve 16 is preferably supplied via both the current inlets 31 and 32 each a liquid coolant is supplied and discharged, but a gaseous coolant can also be used be used.

Mit dem Behälter ist eine Pumpeinrichtung verbunden, die im Inneren desselben während des Betriebes einen Gasdruck Je @@ch Bedarf zwischen 1 und 1000 mm Hg aufrecht erhalten kann. A pump device is connected to the container, which is inside the same gas pressure each during operation @@ ch needs between 1 and 1000 mm Hg.

Die Gaszufuhr über den Rohrstutzen 11a erfolgt immer mit Überdruch gegenüber aem Gefäßinnenraum Der im Reaktionsraum 10 @@@@sch@@@@ Druck kann dementsprechend auch höher als 1000 mm Hg sein und bis zu 50 atü und mehr beiragen Wird beispielsweise reines H2 Gas über den Rohrstutzen 11a zugeführt, und zwischen der Anodenpiatte 13 und der Kathodenhülse 16 eine Gleichspannung je nach Gasdruck zwischen etwa 200 V und 2000 V angelegt, so entsteht im Reaktionsraum 10 eine intensive Glimmentladung. Das durch den Reaktionsraum strömende Gas wird dementsprechend stark ionisiert und in seine atomaren Bestandteile dissoziiert bzw. in einen höchst aktiven angeregten Zustand versetzt. Durch eine derartige Glimmentladung zwischen der Kathodenhülse 16 und der Düsenplatte 17 als Kathode wird der Gasstrom im Reaktionsraum 10 mit positiven Gasionen angereichert, so dass der Gasstrahl 27 beim Verlassen der Düse 112 vorwiegend aus positiven Gasionen besteht Die beschriebene Vorrichtung ist insbesondere zum Betrieb t i höherem Gasdruck im Reaktionsraum 10 von -über 50 mm Hg bis zu mehreren atü geeignet, Dies rührt davon her, dass der Gasstrom von der Anode gegen die Kathode gerichtet ist, was das Zustandekommen einer Gas- bzw. Glimmentladung bei hoher Gasgeschwindigkeit und wachsendem Gasdruck erleichtert Um den Anlaufvorgang zu erleichtern kann auch ausserhalb der wiedergegebenen Vorrichtung in mehr oder weniger grossem Abstand von der Düsenöffnung 12 eine Hilfsanode, etwa in Gestalt eines Metallringes angeordnet werden, wie dies im Hauptpatent näher beschrielben ist Für den Anlauf kann nur diese Hilfsanode an der Spannungsquelle liegen und die Stromeinführung 31 von der Spannungequelle abgeschaltet sein, Die beschri. ebene Anordnung ist derart ausgebildet, dass die eventuell einer Abnützung unterliegenden Teile, also die AnodenpLatte 13, die Düsenscheibe 17 und auch die Isoliert scheibe 15 leicht auswechselbar sind. Dies ermöglicht es auch, durch geeignete Wahl der lichten Weite der Öffnungen 14 und 12 den Druck im Reaktionaraum 10 relativ zum Druck im Behälter bzw. im Rohrstutzen lis zu verändern und die Gasgeschwindigkeit, also die Verweilzeit im Reaktionsraum 10 zu beeinflussen.The gas supply via the pipe socket 11a is always carried out with overpressure opposite to the interior of the vessel. The pressure in the reaction chamber 10 @@@@ sch @@@@ can accordingly also be higher than 1000 mm Hg and contribute up to 50 atmospheres and more, for example pure H2 gas is supplied via the pipe socket 11a, and between the anode plate 13 and the cathode sleeve 16 have a DC voltage between approximately 200, depending on the gas pressure V and 2000 V applied, an intense glow discharge occurs in the reaction chamber 10. The gas flowing through the reaction space is accordingly strongly ionized and dissociated into its atomic components or into a highly active excited one State shifted. By such a glow discharge between the cathode sleeve 16 and the nozzle plate 17 as cathode, the gas flow in the reaction chamber 10 is with it positive gas ions enriched, so that the gas jet 27 when leaving the nozzle 112 consists predominantly of positive gas ions. The device described is in particular for operation t i higher gas pressure in the reaction chamber 10 of -over 50 mm Hg up to several Atü suitable, this comes from the fact that the gas flow from the anode against the cathode is directed what the creation of a gas or glow discharge at high gas velocity and increasing gas pressure to facilitate the start-up process can also outside the reproduced device at a greater or lesser distance from the nozzle opening 12 an auxiliary anode, approximately in Shape of a metal ring be arranged, as described in more detail in the main patent For the start only this auxiliary anode can be connected to the voltage source and the current inlet 31 be disconnected from the voltage source, The descr. flat arrangement is such designed that the parts that may be subject to wear, i.e. the anode plate 13, the nozzle disk 17 and the insulating disk 15 are easily exchangeable. This also makes it possible through a suitable choice of the clear width of the openings 14 and 12 the pressure in the reaction space 10 relative to the pressure in the container or in the pipe socket lis to change and the gas velocity, i.e. the residence time in the reaction chamber 10 influence.

Die beschriebene Vorrichtung stellt nur ein Ausführungsbeispiel dar. Das vorliegende Verfahren kann in jeder Vorrichtung durchgeführt werden9 bei welcher stromabwärts im Gasstrom eine vorzugsweise und wenigstens zeitweise kathodisch arbeitende Wandung mit mindestens einer Austrittsöffnung angeordnet ist9 wshrend sich stromaufwärts eine vorzugsweise wenigstens Weite weise anodisch arbeitende Elektrode befindet, Dabei muss die Gaseintrittsöffnung nicht unbedingt durch die anodische Elek trode hindurchführen, vielmehr kann auch seitlich tangentialer Gaseintritt vorgesehen werden0 Auch tangentialer oder schräger Gasaustritt an der unteren Begrenzung des Reaktionsraumes ist möglich. Perner kann als seitliche Begrenzung des Reaktioneraumea aus eine Hülse 16 aus Isoliermaterial vorgesehen werden0 Falls erwünscht kann auch der hülsenartige Körper 16, 19 aus Isoliermaterial gemacht und in denselben die metallischen Platten 13 und 17 eingesetzt werden. The device described represents only one exemplary embodiment. The present method can be carried out in any device9 in which downstream in the gas stream a preferably and at least temporarily working cathodically Wall with at least one outlet opening is arranged9 while upstream a preferably at least wide anodic working electrode is located, The gas inlet opening does not necessarily have to go through the anodic electrode lead through, rather a laterally tangential gas inlet can also be provided become0 Tangential or inclined gas outlet at the lower limit of the Reaction space is possible. Perner can be used as a lateral limitation of the reaction space a a sleeve 16 made of insulating material can also be provided, if desired the sleeve-like body 16, 19 made of insulating material and in the same the metallic plates 13 and 17 are used.

In einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach Fig. 8 wurde eine Düsenscheibe aus Molybdäh von 2 min Dicke und eine Öffnung 12 von etwa 1 mm2 Querschnitt verwendet. Der Reaktionsraum besass einen Durchmesser von 8 mm und eine Länge bis zur Anodenscheibe 13 von 10 mm. Die Einlassöffnung 114 hatte eine lichte Weite von 10 mm2 @ Bei einem Argongasstrom von etwa 50 em3/sek durch die Vorrichtung und einer Gleichspannung von 480 V zwischen Anode und Kathode wurde eine Gas bzw. Glimmentladung von k,5 kW Dauerleistung aufrecht erhalten. im austrstenden Gasstrahl wurde ein hoher Gehalt an positiven Gasionen von mindestens über 50% aller Gasionen festgestellt, Bei Steigerung der zugeführten Leistung konnte ein Anteil von 75 bzw. 90 % erreiehlt werden. In one embodiment of the device according to FIG. 8, a Molybdenum nozzle disk 2 minutes thick and an opening 12 with a cross section of about 1 mm2 used. The reaction space had a diameter of 8 mm and a length of up to to the anode disk 13 of 10 mm. The inlet opening 114 had a clear width of 10 mm2 @ With an argon gas flow of about 50 em3 / sec through the device and one DC voltage of 480 V between anode and cathode resulted in a gas or glow discharge of k, 5 kW continuous power is maintained. in the emerging gas jet was a high content of positive gas ions of at least more than 50% of all gas ions detected, With an increase in the power supplied, a proportion of 75 or 90% could be achieved will.

Dimensionen der beschriebenen Vorrichtung können aber auch ganz anders gewählt werden, je nach der erwünschten Gasmenge, die pro Zeiteinheit behndelt werden sol insbesondere kann der Reaktionsraum 8 sehr viel breiter als angegeben sein und der Abstand zwischen der Anodenpiatte 13 und der Düsenscheibe 17 kann 100 mm und mehr betragen. However, dimensions of the device described can also be completely different can be selected depending on the desired amount of gas to be treated per unit of time In particular, the reaction space 8 can be much wider than indicated and the distance between the anode plate 13 and the nozzle disk 17 can be 100 mm and amount more.

Vorzugsweise wird die den Gasstrom beeinflussende Gas- bzw. The gas or gas flow influencing the gas flow is preferably

Glimmentladung seitens einer Gleichspannungsquelle gespeist.Glow discharge fed by a DC voltage source.

Es kann aber auch eine Speisung mittels Wellen- bzwO Impuls spannungen vorgesehen werden.However, it can also be supplied by means of wave or impulse voltages are provided.

Ist eine Anreicherung an Ionen bzw. Ladungsträgern negative Polarität im Gasstrahl erwünscht, so wird zweckmässigerweise die Düsenscheibe 17 als Anode und die ihr im Reaktionsraum 10 gegenüber liegende Platte 13 als Kathode betrieben. Wie Untersuchungen gezeigt haben, lässt sich auch bei dieser Betriebsweise innerhalb endes gewissen Druckbereiches im Reaktionsraum 10 eine Glimmentladung aufrecht erhalten, durch welche eine gewisse Anzahl von negativen Ladungsträgern er zeugt wird. Allerdings war dies nur bei relativ niedrigen Strahlgeschwindigkeiten bisher erreichbar Die Anreicherung des Gasstrahls innerhalb des Reaktions raumes 10 mit Ladungsträgern vorwiegend nur einer Polarität scheint nu dann möglich zu Bein9 wenn die elektrische Feld stärke innerhalb dieses Raumes eine bestimmte Mindestgrösse nicht unterschreitet. Wird nämlich beispielsweise zwischen der Anodenplatte 13 und der Kathodenscheibe 17 eine elektri sche Bogenentladung erzeugt, deren Brennspannung bekanntlich in der Grössenordnung von 15 bis 30 Volt gelegen ist, so über wiegt die thermische Ionisation im Gas strahl und der aus der Öffnung 112 austretende Gasstrahl enthält eine praktisch gleich grosse Anzahl positiver und negativer Ladungsträger. Is an accumulation of ions or charge carriers negative polarity If desired in the gas jet, the nozzle disk 17 is expediently used as the anode and the plate 13 opposite it in the reaction chamber 10 is operated as a cathode. As research has shown, this too Operating mode a glow discharge within the certain pressure range in the reaction space 10 maintained by which a certain number of negative charge carriers is produced. However, this was only possible at relatively low jet speeds previously achievable The enrichment of the gas jet within the reaction space 10 with charge carriers predominantly of only one polarity then seems to be possible Bein9 if the electric field strength within this space is a certain minimum size does not fall below. Namely, for example, between the anode plate 13 and the cathode disk 17 generates an electrical-cal arc discharge, the burning voltage is known to be in the order of 15 to 30 volts, so overweighs the thermal ionization in the gas beam and the emerging from the opening 112 The gas jet contains a practically equal number of positive and negative charge carriers.

Da die elektrische Feldstärke im Reaktionsraum infolge der niedrigen Spannung eine Trennung der Ladungsträger nicht mehr ermöglicht, kann keine Anreicherung der einer Ladungsträgerart mehr stattfinden0 Um eine Anreicherung einer bestimm@ ten Ladungsträgerart zu ermöglichen, muss anscheinend die elektrische Feldstärke im Gasstrahl gross genug sein, damit die durch dieselbe verursachte Ladungsträgergeschwindigkeit VF gegenüber der Gasgeschwindigkeit VG und der mittleren "thermischen"Geschwindigkeit VT überwiegt0 Diese Bedingung wird durch eine elektrische Glimmentladung gut erfüllt9 jedoch können auch andere Entladungsformen wie Bfischel bzw. Sprüh-, bzw. Corona ladungen verwendet werden, die eine wesentlich größere Betriebs spannung wie die Bogenentladung aufweisen.Since the electric field strength in the reaction space as a result of the low Voltage no longer enables a separation of the charge carriers, no accumulation can the one load carrier type more take place 0 In order to enrich a certain @ The electric field strength must apparently enable the type of charge carrier be large enough in the gas jet so that the charge carrier speed caused by it VF versus the gas velocity VG and the mean "thermal" velocity VT predominates0 This condition is well met by an electric glow discharge9 however, other forms of discharge such as Bfischel or spray or corona can also be used Charges are used that have a much higher operating voltage than the Exhibit arc discharge.

Bei der Durchiührung chemischer Prozesse mit dem vor liegenden Verfahren kann es ferner von Vorteil sein, wenn bei dem düsenartigen Organ nach Fig. 1 die Düsenscheibe 17 und/oder die Kathodenhülse 16 und/oder die Anodenplatte 13 aus einem Material besteht, welches als feindispers zerstäubte Partikel oder als Dampf im Oasstrahl eine katalytische Wirkung ausüben kann. Ferner können für solche chemische Zwecke über den Rohrs@@tzen IIa die chemischen Reaktionspartner in Gestalt von Gasen, oder als feindispers verteilte dampfförmige und/oder flüssige und/oder feste Partikel in einem gasförmigen Reaktionspartner bzwO in einem an der Reaktion unbeteiligten Trägergas zugeführt werden. When performing chemical processes with the present method It can also be advantageous if, in the nozzle-like organ according to FIG. 1, the Nozzle disk 17 and / or the cathode sleeve 16 and / or the anode plate 13 from one Material consists, which as finely dispersed atomized particles or as vapor in the Oasstrahl can exert a catalytic effect. Furthermore, for such chemical Purposes via the pipe IIa the chemical reaction partners in the form of gases, or as finely divided vaporous and / or liquid and / or solid particles in a gaseous reaction partner or in one who is not involved in the reaction Carrier gas are supplied.

Die Pigo 2 zeigt ein, weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ähnlich der Fig. 1,bei welcher die der Fig. 1 entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. The Pigo 2 shows a further embodiment of the device similar to FIG. 1, in which the parts corresponding to FIG. 1 are identical Reference numerals are provided.

Die seitlichen Wandungen des Reaktionsraumes 10 werden hier aber von einem Rohrstük- 35a aus nichtmagnetischem Metall oder aus Isoliermaterial gebildet, das von den Eisenscheiben 36a und 36b getragen wird, die vom äußeren zylindrischen Eisentopf 76c radial nach innen ragen, Im Zwischenraum zwischen den Eisenscheiben 36a und 36b ist eine Wicklung 37 angeordnet0 Der Eisentopf 36e ist doppelwandig ausgebildet und die Hohl räume 38 und 39 sind für den Durchfluss eihes über die Rohr leitungen 40a und 40b zu- bzw. abgeleiteten Kühlmittels vorgesehen0 Die Düsenscheibe 17 besteht hier aus nichtmagnetischem Metall oder Isolierstoff etwa aus Molybdän oder aus Bornitrid.The side walls of the reaction chamber 10 are here of a pipe piece 35a made of non-magnetic metal or made of insulating material, which is carried by the iron disks 36a and 36b, which is supported by the outer cylindrical Iron pot 76c protrude radially inwards, in the space between the iron discs 36a and 36b, a winding 37 is arranged0 The iron pot 36e is double-walled formed and the cavities 38 and 39 are for the flow eihes over the Pipes 40a and 40b for the coolant supplied or discharged are provided0 The nozzle disc 17 consists here of non-magnetic metal or insulating material such as molybdenum or from boron nitride.

Die Wicklung 37 wirkt bei Erregung mittels eines Gleichstromes als eisengeschirmte magnetische Linse und übt dem entsprechend in bekannter Weise auf das von der Öffnung 14 zur Düsenöffnung 12 strömende ionisierte Gas eine ablenkende Wirkung aus0 Beim Betrieb dieser Vorrichtung mittels einer zwischen der als Anode arbeitenden Platte 13 und der als Kathode arbeitenden Düsenscheibe 17 erzeugten Entladung kann die Erregung der Wicklung 37 derart erfolgen, dass die eventuell im gasstrom vorhandenen negativen Ladungsträger seitlich abgelenkt und am Durchtritt durch die Düsenöffnung verhindert werden9 was eine Anreicherung der positiven Ladungsträger in dem aus der Düse 12 in Pfeilrichtung austretenden Gasstrahl bewirkt0 Bei richtiger Wahl der Erregung der Wicklung 37 kann durch das rotationssymmetrisch zur Düsenachse verlaufende MagnetSeld aber zusätzlich eine Einschnürung und Fokussierung des einsinnig ionisierten Gasstrahls innerhalb des Reaktion. raumeB 10, bzwO innerhalb oder auch ausserhalb der Diese 12 bewirkt werden. Diese nur bei einem einsinnig ionieierten Gasstrahl mögliche Konzentration und/oder Fokussierung auf einen koaxial zur Düsenachse gelegenen Raumteil ermöglicht eine sehr hohe Ladungsträgerkonsentration in diesem Raumteil, ein Effekt, der sonst nur mit eehr hohen thermischen Energien in einem Plasma erzielbar ist, Gleichzeitig wird dabei der Gasstrahl von den Wandungen 35a abgelöst, was bei großen Energien und entsprechend hohen Temperaturen innerhalb des Reaktionsraumes von Vorteil ist. The winding 37 acts when excited by means of a direct current as iron-shielded magnetic lens and exercises accordingly in a known manner that from opening 14 ionized flowing to the nozzle opening 12 Gas has a distracting effect from 0 When operating this device by means of an intermediate the plate 13 working as the anode and the nozzle disk working as the cathode 17 generated discharge, the excitation of the winding 37 can be done in such a way that the any negative charge carriers present in the gas flow are deflected laterally and can be prevented from passing through the nozzle opening9 which leads to an accumulation of the positive charge carriers in the gas jet emerging from the nozzle 12 in the direction of the arrow With the correct choice of the excitation of the winding 37, the rotationally symmetrical MagnetSeld running to the nozzle axis but also a constriction and focusing of the unidirectional ionized gas jet within the reaction. roomsB 10, or within or outside of these 12. This only with a one-minded person ionized gas beam possible concentration and / or focusing on a coaxial Part of the space located to the nozzle axis enables a very high charge carrier concentration in this part of the room, an effect that is otherwise only possible with very high thermal energies can be achieved in a plasma, at the same time the gas jet is removed from the walls 35a replaced what with large energies and correspondingly high temperatures within of the reaction space is advantageous.

Der Fall der Fokussierung des einsinnig ionisierten Gasßtrahls ausserhalb der Weise i2 ist in Fig. 3 schematisch angedeutet, wobei lediglich-die Anodenplatte 13 mit der Öffnung 14, die Kathodenscheibe 17 mit der Öffnung 12 und die Wicklung 37 mit der Eisenkapselung 36a, 36b und 36c dargestellt ist0 Der in Pfeilrichtung 41 iiber die Öffnung 14 zugeleitete Gasstrom wird in der Kammer 10. einsinnig ionisiert und seitens der magnetischen Linse 36, 37 im Raumteil 42 ausserhalb der Düsenöffnung 42 fokussiert. Dabei erfolgt durch Ausblendung der negativen Ladungsträger innerhalb der Kammer 10 eine Anreicherung an positiven Ladungsträgern in dem aus der Düse 12 austretenden Gasstrahl. Die Pokussierung und damit Konzentration der Ladungsträger gleicher, vorzugsweise positiver Polarität im Raumteil 42 entspricht dort einer starken Energieerhöhung. Wollte man die gleiche Energie innerhalb der Kammer 10 erzeugen, so müsste eine vielfach stärkere Gas- bzw. Glimmentladung dort stattfinden - in diesem Sinne stellt also die Fokussierung der Ladungsträger ausserhalb der Düse 12 eine Entlastung derselben sowie der Reaktionskammer 10 darO tine Konzentration der Ladungsträger iD der Kammer lässt sich auch'dann erreichen, wenn anstelle dee wenigstens stellenweise parallel zur Mittelachse in Fig. 3 verlaufenden Magnetfeldes ein Senkrecht zu dieser Achs gerichtetes Magnetfeld vorgesehen ist, wie in Fig0 4 schematisch angedeutet, die, ähnlich wie die Fig. 9 nur die Anodenplatte 13 mit der Bohrung 14 und die Dusenscheibe 17 mit der Öffnung 12 zeigt. Ferner ist hier ein Ma@netjoch 44 aus Eisen mit den Polschuhen 45 und 46, sowie der Erregerwicklung 47 vorgesehen. Zwischen den, Polschuhen 45 und 46 kann bei genügender Erregung der Wicklung 47 mit Gleichstrom ein quer zur Gasströmung zwischen der Eintrittsöffnung 14 und der Düse 12 verlaufendes starkes Magnetfeld erzeugt werden0 Die im Gasstrom durch die Gasentladung zwischen der Platte 13 uhd der Düsenscheibe 17 erzeugten Ladungsträger beschreiben dann bekanntlich unter der Wirkung des Magnetfeldes eine Spiralbewegung konzentrisch zur Mittel achse, wobei der Durchmesser der durchlaufenen Spirale so klein gemacht werden kann, dass eine Konzentration der Ladungsträger in einem koaxial zur Mittelachse gelegenen Raumteil der Kammer 10 erfolgt, Dabei ist ebenfalls eine Ablösung des ionisierten Gasstrahls von den Wandungen der Kammer 10 erX zielbar, also eine Entlastung derselben trotz gleichzeitiger Energiesteigerung im komprimierten Gasionenstrahl. The case of focusing the unidirectional ionized gas beam outside the way i2 is indicated schematically in FIG. 3, with only the anode plate 13 with the opening 14, the cathode disk 17 with the opening 12 and the winding 37 shown with the iron encapsulation 36a, 36b and 36c ist0 The The gas stream fed in through the opening 14 in the direction of the arrow 41 is in the chamber 10. unidirectionally ionized and on the part of the magnetic lens 36, 37 in the spatial part 42 focused outside the nozzle opening 42. This is done by fading out the negative Charge carriers within the chamber 10 an enrichment of positive charge carriers in the gas jet emerging from the nozzle 12. Focusing and thus concentration the charge carriers correspond to the same, preferably positive polarity in the spatial part 42 there a strong increase in energy. If you wanted the same energy within the Generate chamber 10, so a much stronger gas or glow discharge would have to be there take place - in this sense, the focus of the charge carriers is outside the nozzle 12 relieves the load and the reaction chamber 10 is concentrated the load carrier iD of the chamber can also be reached if, instead of dee at least in places parallel to the central axis in Fig. 3 extending magnetic field a magnetic field directed perpendicular to this axis is provided, as in FIG 4 indicated schematically, which, similar to FIG. 9, only the anode plate 13 with the bore 14 and the nozzle disk 17 with the opening 12 shows. Further is here a Ma @ net yoke 44 made of iron with the pole pieces 45 and 46, as well as the excitation winding 47 provided. Between the pole pieces 45 and 46, if the excitation is sufficient, the Winding 47 with direct current a transverse to the gas flow between the inlet opening 14 and the nozzle 12 can be generated in the gas flow generated by the gas discharge between the plate 13 and the nozzle disk 17 charge carrier then, as is well known, describe a spiral movement under the effect of the magnetic field concentric to the central axis, the diameter of the spiral being traversed as that a concentration of charge carriers in a coaxial can be made small to the central axis located spatial part of the chamber 10 takes place, here is also a Detachment of the ionized gas jet from the walls of the chamber 10 erX targetable, thus a relief of the same despite a simultaneous increase in energy in the compressed Gas ion beam.

Schliesslich besteht auch die Möglichkeit der elektrischen stationären Gas- bzw, Glimmentladung starke Energieimpulse zu überlagern, die als Funken oder andere impulsartige Entladungen zwischen den Elektroden 13 und 17 übergehen. Finally, there is also the option of electrical stationary Gas or glow discharge to superimpose strong energy impulses, as sparks or other pulse-like discharges between the electrodes 13 and 17 pass over.

Solche stromstarken axialen Entladungen verursachen eine mag netische Einschnürung des ionisierten Gasstrahls.Such high-current axial discharges cause a magnetic Constriction of the ionized gas jet.

Anstelle der in dn Fig. 2 bis 4 dargestellten Elektromagneten können auch Permanentmagnete verwendet werden, Eine weitere Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens der Anreicherung eines Gasstrahls mit Ladungsträgern der einen Polarität innerhalb eines düsenartig ausgebildeten Organs wird durch den sogenannten Hohlkathodeneffekt ermöglicht, der bei spielsweise in der schweizerischen Patentschrift NrO 314 340 (Berghaus) näher erläutert ist. Instead of the electromagnets shown in FIGS permanent magnets are also used, another embodiment of the present Process of enriching a gas jet with charge carriers of one polarity inside a nozzle-like organ is created by the so-called hollow cathode effect allows, for example, in Swiss Patent No. 314 340 (Berghaus) is explained in more detail.

Eine geeignete Apparatur zeigt die Fig. 5a, in welcher der au ionisierende Gasstrom in Pfeilrichtung 50 durch eine rohrartige Düse 52 hindurchgeleitet wird die in einen abgeschlossenen Behalter 53 mündet. Das Rohr 52 trägt einen Kühlmantel 54 mit der Zuleitung 55 und der Ableitung 56 für ein geeignetes Kühlmittel, beispielsweise Wasser, und besteht aus Metalls Mit den Metallwandungen 57 des Behälters 53 steht das als Düsenkanal dienende Rohr 52 infolge des Deckels 8 aus Isoliermaterial nicht in elektrischer Verbindung. Innerhalb des Behälters 53 ist eine Gegenelektrode 59 angeordnet, die von den Metallwandungen 57 isoliert, oder an diese elektrisch angeschlossen sein kann. Falls erwünscht, kann auf die Gegenelektrode 58 auch verzichtet und die Metallwandungen 57 als Gegenelektrode benützt werden. Der Behälter 53 ist an eine geeignete Pumpeinrichtung (nicht gezeichnet) angeschlossen, durch die im Betrieb ein vorbestimmter Gasdruck P1 aufrecht erhalten werden kann0 Das in Pfeilrichtung 50 in das Rohr 52 einströmende Gas tritt als Gasstrahl 51 in den Behälter 53 ein. A suitable apparatus is shown in FIG. 5a, in which the au ionizing Gas flow is passed in the direction of arrow 50 through a tubular nozzle 52 which opens into a closed container 53. The tube 52 carries a cooling jacket 54 with the supply line 55 and the discharge line 56 for a suitable coolant, for example Water, and consists of metal With the metal walls 57 of the container 53 stands the pipe 52 serving as a nozzle channel is not due to the cover 8 made of insulating material in electrical connection. A counter electrode 59 is located inside the container 53 arranged, which is isolated from the metal walls 57, or electrically connected to them can be. If desired, the counter electrode 58 can also be dispensed with and the Metal walls 57 are used as a counter electrode. The container 53 is to a suitable pumping device (not shown) connected by the in operation a predetermined gas pressure P1 can be maintained 0 that in the direction of the arrow 50 gas flowing into the tube 52 enters the container 53 as a gas jet 51.

Die Figo 5b zeigt schematisch den Druckverlauf des Gasstromes längs der Mittelachse des Rohrs 52 bzw. des Behälters 53 im Betriebszustand. Der Gasdruck, der etwa in der Ebene der Gegenelektrode 59 den Wert P1 besitzt, weist bei Annäherung an die Rohrmündung höhere Werte auf und erreicht an der Rohrmündung den Wert P2. Innerhalb des Rohres 52 existiert be kenntlich ein Druckabfall im Gasstrom, so daß der herrschende Druck beim Fortschreiten entgegen der Strömungsrichtung entsprechend der Linie 62 zunimmt und am Rohreingang den Wert P5 besitzt. Durch Wahl von Anfangsdruck P5 und Enddruck P1 kann das iruckgefälle P5 ç P2 im Rohr 52 innerhalb gewisser, durch die bekannten Gesetze strömender gasförmiger Medien bestimmten Grensen einreguliert werden ¢ ob dabei der Druckabfall im Rohr linearen oder anderen Verlauf besitzt, ist unerheblich. wird eine Gleichspannungsquelle mit einer zwischen 200 und 1000 Volt einstellbaren Spannung mit ihrem negativen Pol am Rohranschluss 60 und mit ihrem positiven Pol. am Gegenelektrodenanschluss 61 angeschaltet, so kann in der durch die Rohrmündung und die Gegenelektrode 59 gebildeten Entladungsw strecke eine Gas bzw. Glimmentladung erzeugt werden0 Beispielweise wird hierzu P1 = 5 mm Hg und P2 etwa 20 mm Hg gemacht, während die Spannung an den Anschllissen 60 und 61 auf 600 Volt eingestellt wird. Bei diesen Druck- und Spannungsverhältnissen ist die als Kathode arbeitende Rohrmündung allseits mit einem Glimmsaum überzogen. Der Glimmsaum bedeckt auch die Innenwandungen des Rohrs 52 und zwar von der Mündung aus bis in eine Tiefe, die von der lichten Rohrweite und den Druckverhältnissen bestimmt wird, und ihre Grenze dort erreicht, wo infolge zu langer Wegstrecke für den Stromtransport zur Gegenelektrode 59 eine zu starke Verarmung des Gases an Ladungsträgern eintritt. Immerhin kann bei den angegebenen Drucken und einem Durchmesser des Rohrs 52 von D = 5 mm eine Eindringtiefe über 50 bis 100 mm festgestellt werden. Figo 5b shows schematically the pressure profile of the gas flow along the central axis of the tube 52 or the container 53 in the operating state. The gas pressure, which has the value P1 approximately in the plane of the counter electrode 59, points when approaching higher values at the muzzle and reaches the value P2 at the muzzle. Within the tube 52 there is known be a pressure drop in the gas stream, so that the prevailing pressure when moving against the direction of flow accordingly the line 62 increases and has the value P5 at the pipe entrance. By choosing the initial pressure P5 and final pressure P1 can reduce the fall P5 ç P2 in pipe 52 within certain regulated by the known laws of flowing gaseous media certain limits ¢ whether the pressure drop in the pipe has a linear or a different course, is irrelevant. becomes a DC voltage source with an between 200 and 1000 volts adjustable voltage with its negative pole on the pipe connection 60 and with her positive pole. connected to the counter electrode connection 61, so can in the discharge formed by the tube mouth and the counter electrode 59 a gas or glow discharge can be generated 0 For example, P1 = 5 mm Hg and P2 made about 20 mm Hg, while the tension on the connections 60 and 61 is set to 600 volts. With these pressure and tension conditions the pipe mouth, which works as a cathode, is covered on all sides with a glowing seam. The glowing seam also covers the inner walls of the tube 52 from the mouth from to a depth that depends on the clear pipe width and the pressure conditions is determined, and its limit is reached where as a result of too long a distance for the current transport to the counter electrode 59 an excessive depletion of the gas in charge carriers entry. After all, at the specified pressure and a diameter of the pipe 52 of D = 5 mm a penetration depth of 50 to 100 mm can be determined.

Besitzt der Rohrdurchmesser D einen Wert, bei welchem in einem bestimmten Druckbereich P3 bis P4 der Glimmsaum der Entladung an den gegenüberliegenden Rohrinnenwandungen sich überschneidet oder berührt, so entsteht in diesem Teil des Rohr 52 eine intensive Hohlentladung. Natürlich muss gewährleistet sein, dass der Stromtransport von diesem Rohrabschnitt H zur Gegenelektrode 59 nicht zu sehr behindert ist. If the pipe diameter D has a value at which in a certain Pressure range P3 to P4 the glowing edge of the discharge on the opposite inner pipe walls overlaps or touches one another, an intense one arises in this part of the tube 52 Hollow discharge. Of course, it must be ensured that the electricity is transported from this Pipe section H to the counter electrode 59 is not hindered too much.

Bei den obengenannten beispielsweisen Druck- und Spannungsverhältnissen und einem Rohr 52 mit einem Durchmesser von D = 0,7 mm, kann in einem Druckbereich von etwa P3 = 40 mm Hg bis zu etwa P4 = 70 mm Hg eine solche Hohlentladung erzeugt werden. With the above-mentioned pressure and tension conditions, for example and a tube 52 with a diameter of D = 0.7 mm, can be in a pressure range of about P3 = 40 mm Hg up to about P4 = 70 mm Hg such a hollow discharge be generated.

Die Energieverhältnisse in einer solchen Hohlentladung zeigt die Figo 6, in welcher der Energie-Umsatz N in Abhängigkeit vom Druck P durch die Linie 63 wiedergegeben ist, Während bei sich weit überlappenden Glimmsäumen ein ganz bestimmter Druck P7 existiert, bei welchem die Hohlentladung plötzlich einsetzt, ist das Aufhören derselben bei höherem Druck P4 weniger scharf definiert. Dementsprechend ist die Länge der Zone H erhöhten Energie-Umsatzes im Rohr 52 der Äpparatur gemäss Fig. 5a nicht genau feststellbar, wohl aber deren Beginn beim Druck P3. The energy ratios in such a hollow discharge are shown by the Figo 6, in which the energy conversion N as a function of the pressure P by the line 63 is reproduced, while with far overlapping glowing fringes a very specific one Pressure P7 exists at which the hollow discharge suddenly starts, is the cessation the same less sharply defined at higher pressure P4. Accordingly, the Length of zone H of increased energy conversion in pipe 52 of the apparatus according to FIG. 5a cannot be precisely determined, but its beginning at pressure P3.

Das Gefäss 53 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 52 ist nicht unbedingt erforderlich und kann auch weggelassen werden, wenn wie in Fig. 7 schematisch angedeutet, in der metallischen, als Kathode arbeitenden Düse 64 die Gegenelektrode 65 isoliert Vorgesehen wird, vorzugsweise ausserhalb der Zone H erhöhter Entladungsenergie. Prinzipiell kann die Anode auch in einem Gebiet höheren Drucks im Rohr 64 angeordnet sein, etwa wie die isoliert in der Rohrwandung eingebaute Elektrode 66. Es muss aber immer gewährleistet sein, dass eine Ionisierung des Gasstroms in der Entladungsstrecke erfolgen und im Rohrabschnitt H ein @limmsaum mit Kathodenfallraum entstehen kanne Falls es erwünscht ist, die Hohlentladung im Rohr auf eine kürzere Strecke zu konzentrieren, kann eine Düse der in Fig. The vessel 53 of the exemplary embodiment according to FIG. 52 is not essential required and can also be omitted if, as indicated schematically in Fig. 7, in the metallic, working as cathode nozzle 64, the counter electrode 65 is insulated Provision is made, preferably outside the zone H, of increased discharge energy. In principle, the anode can also be arranged in an area of higher pressure in the tube 64 be like the insulated built-in electrode 66 in the pipe wall. It must but it must always be ensured that an ionization of the gas flow in the discharge path take place and in the pipe section H an @limmsaum with cathode drop space can arise If it is desired to concentrate the discharge in the pipe on a shorter distance, a nozzle of the type shown in Fig.

8 angedeuteten Gestalt verwendet werden0 Hier erweitert sich das Rohr 67, als Rohrkegel wie gezeichnet oder auch hornähnlich, Co dass nur in einem wesentlich kürzeren Abschnitt R die Durchmesser- und Druckverhältnisse für eine Hohlentladung herrschen.8 can be used 0 Here the tube expands 67, as a tube cone as drawn or also horn-like, Co that only in one essential way shorter section R the diameter and pressure ratios for a hollow discharge to rule.

Auch hier arbeitet das sich erweiternde. Rohr 67 vorzugsweise als Kathode und im Bereich niedrigeren Druckes ist hier beispielsweise die stromlinienförmig gestaltete Anode 68 vorgesehen Es besteht auch die in Fig. 9 angedeutete Möglichkeit, die Hohlentladung innerhalb eines vorbestimmten Abschnitts einer zylindrischen Düse entstehen zu lassen, indem ein als Kathode arbeitendes Rohr 69 vorgesehen und innehalb des betreffenden Abschnittes eine, das gleiche Potential führende Innenelektrode 7Q konzentrisch angeordnet wirdc Bei geeignet gewählten Druckverhältnissen kann dann nur im Ringraum längs der Innenelektrode 70 eine Hohlentladung entstehen, wenn die Anode 71 genügend nahe an diesem Abschnitt H der Düse 69 gelegen ist. Palls erwünscht, kann die Innenelektrode 70 auch hohl ausgebildet werden9 etwa zwecks Hindurchleitung eines Kühlmittels, oder zwecks Einleitung eines aus radialen Bohrungen der Innenelektrode 70 austretenden Gasstromes in die energiereiche Glimmentladung im Rohrabschnitt H.Here, too, the expanding works. Tube 67 preferably as The cathode and in the area of lower pressure is, for example, streamlined here designed anode 68 provided There is also the possibility indicated in Fig. 9, the hollow discharge within a predetermined portion of a cylindrical nozzle to be created by providing a tube 69 working as a cathode and inside of the relevant section an internal electrode carrying the same potential 7Q is arranged concentricallyc With suitably selected pressure conditions can a hollow discharge then only occurs in the annular space along the inner electrode 70, if the anode 71 is located sufficiently close to this section H of the nozzle 69. Palls if desired, the inner electrode 70 can also be made hollow9 for the purpose of Passing through a coolant, or for the purpose of introducing one of radial bores the gas flow exiting the inner electrode 70 into the high-energy glow discharge in pipe section H.

Gas zu ionisierende Gas kann auch gemäss Fig. 10 über eine düsenartig ausgebildete Zuleitung 72 einem durch das Rohr 73 gebildeten Reaktionsraum zugeführt werden, in welchem isoliert die Anode 74 angeordnet ist, Der im Rohrabschnitt H entstehenden Hohlentladung kann über eine besondere Düse 75 ein weiterer Gasstrom zugeführt werden. Gas to be ionized can also be gas according to FIG. 10 via a nozzle-like The supply line 72 formed is fed to a reaction space formed by the tube 73 in which the anode 74 is arranged insulated, The in the pipe section H A further gas flow can occur via a special nozzle 75 are fed.

Schliesslich kanne wie schematisch in Fig 4t wiedergegeben9 die Kathode und die Anode aus je einem Metallrohr 76 bzw. 77 bestehen9 die durch einen isolierenden Rohrabachnitt 78 miteinander verbunden sind, Das Gas wird dieser Düsenanordnung beispielsweise über eine Bohrung 79 zugeführt, also in die,, Kathode .76 eingeleitet0 Bei geeignet gewählten Druck- und Durchmesserverhältnissen entsteht dann im Rohrabschnitt H eine energiereiche Hohlentladung. In gewissen Fällen kann auch der Rohrabschnitt 77 als Kathode und der Rohrabschnitt 76 als Anode betrieben also im Rohr 77 die Hohlentladung erzeugt werden0 Die Hohlentladung kann in den in Fig. 5a und 7 bis 11 mit H bezeichneten Abschnitten des jeweiligen Düsenkanals nur dann entstehen, wenn das Produkt aus dem Durchmesser D (in mm) und dem Gasdruck P (in mm Hg) einen bestimmten Wert erreicht, für H2-Gas etwa im Bereich DoP die Glimmsäume sich berühren oder überlappen. Bei anderen Gasarten verschiebt sich der Bereich von D O P, beispielsweise sind die Werte für N2 mit 1/2 und für O2 mit 1/3 zu multiplizieren. Es ist aber dabei nicht unbedingt erforderlich, dass eine solche Überlappung dauernd vorhanden ist, wie dies z.B. bei Speisung der Anschlüsse 10 und 11 i in BigO 5a seitens einer Gleichspannungsquelle der Fall ist, Es kann vielmehr auch eine in der Polarität periodisch sich ändernde Wechsel oder Impulsspannung zur Speisung verwendet werden0 Ferner kann eine unterbrochene Qleichspannung zugeführt werden, so dass in der betreffenden Zone stosaweise Hohlentladungen stattfinden0 Auch die Überlagerung von Energie-Impulsen kürzeren oder längeren Dauer über die normale Speisespannung kann vorteilhaft sein, Bei den oben anhand der Fig. 5a bis 11 beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgt im Gasstrom beim Durchlaufen des Düsenzone H erhöhter Entladungsenergie anscheinend eine Anreicherung vorwiegend mit positiven Gasionen, da Ionen dieser Polarität in der Hohlentladung überwiegen0 Dementsprechend weist der aus Düsenanordnungen dieser Bauart beim Betrieb austretende Gasstrahl sehr viel mehr positive als negative Ladungsträger auf. Finally, as shown schematically in FIG. 4t, the cathode can and the anode consists of a metal tube 76 and 77, respectively, which are surrounded by an insulating Pipe section 78 are connected to one another, the gas is this nozzle arrangement for example supplied via a bore 79, that is, into the ,, cathode .76 initiated0 With suitably selected pressure and diameter ratios arises then a high-energy hollow discharge in the pipe section H. In certain cases the pipe section 77 is also operated as a cathode and the pipe section 76 as an anode that is, the hollow discharge can be generated in the tube 77. The hollow discharge can flow into the in Fig. 5a and 7 to 11 with H designated sections of the respective nozzle channel only arise if the product of the diameter D (in mm) and the gas pressure P (in mm Hg) reaches a certain value, for H2 gas around the DoP range Glowing fringes touch or overlap. With other types of gas, it shifts Range of D O P, for example the values for N2 are 1/2 and for O2 are 1/3 to multiply. However, it is not absolutely necessary that such a There is a permanent overlap, as is the case, for example, when the connections 10 are fed and 11 i is the case in BigO 5a on the part of a DC voltage source, it can rather also an alternation or pulse voltage that changes periodically in polarity can be used for supply. An interrupted DC voltage can also be supplied so that hollow discharges take place in the zone concerned0 Also the superposition of energy impulses of shorter or longer duration over the normal supply voltage can be advantageous, in the case of the above with reference to FIGS 11 described embodiments takes place in the gas flow when passing through the Nozzle zone H of increased discharge energy apparently an enrichment predominantly with positive gas ions, since ions of this polarity predominate in the hollow discharge0 Correspondingly, the nozzle assemblies of this type emerge during operation Gas jet much more positive than negative charge carriers.

Der Dilsenkanal gemäss den Fig. 5a bis 11 kann, wenigstens in gewissen Abschnitten, aus nicht magnetischem Metall bzwO aus Isoliermaterial hergestellt sein und unter dem Einfluss eines axialen und/oder transversalen Magnetfeldes stehen, in analoger weise wie oben anhand der Figo 2 bis 4 ausführlich beschrieben. Der magnetisch beeinflusste Abschnitt kann den Abschnitt H erhöhter Entladungsenergie ganz oder teilweise umfassen, kann aber auch stromabwärts vom Abschnitt H gelegen sein, Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens sind zur Anreicherung des Gasstrahls mit Ladungsträgern nur einer Polarität beim Durchgang durch ein düsenartiges Organ bestimmt. Nachstehend werden dagegen Ausführungebeispiele beschrieben, bei denen der Gasstrahl beim Austritt aus einer Düse, oder nach erfolgtem Austritt aus derselben bezüglich einer bevorzugten Ladungsträgerart angereichert wird. The Dilsenkanal according to FIGS. 5a to 11 can, at least in certain ways Sections made of non-magnetic metal or insulating material be under the influence of an axial and / or transverse magnetic field, in a manner analogous to that described in detail above with reference to FIGS. Of the magnetically affected section can make the section H increased discharge energy completely or partially, but can also be located downstream of section H. The above-explained embodiments of devices for implementation of the present method are to enrich the gas jet with charge carriers only one polarity is determined when passing through a nozzle-like organ. Below on the other hand, embodiments are described in which the gas jet exits from a nozzle, or after it has emerged from the same with respect to a preferred one Type of carrier is enriched.

Das Hauptpatent NrO Patentgesuch t « 0 1k G d. t Nro Z zeig Nr eine Reihe von Ausführungsbeispielen fllr Vorrichtungen, bei welchen ein Gasstrahl mit einem höheren Druck in einen Raum niedrigeren Druckes eintritt, in diesem eine definierte Zone erhöhten Druckes bildend, welche Zone ganz oder zum Teil unter der Einwirkung eines elektrischen Peldes steht. Dieses elektrische Feld bewirkt in der Zone erhöhten Druckes eine elektrische Gas- bzw. Glimmentladung, die ihrerseits eine Ionisation des Gasstrahls verursacht. Dabei wird vorzugsweise die metallische Düse als Kathode betrieben und eine vor derselben angeordnete Gegenelektrode oder die metallischen Wandungen"des Gefässes dienen als Anode. Wie im genannten Patent bereits erwähnt, kann aber auch eine von den Spannungsquellen isolierte, oder selbst aus Isoliermaterial bestehende Düse verwendet und der Gasstrahl durch eine zwischen gesonderten Elektroden gebildete Entladungsstrecke geleitet werden0 Bei geeigneten Druckverhältnissen kann auch die metallisehe Düse als Anode betrieben und eine im Gasstrahl gelegene gesonderte Kathode vorgesehen, werden0 Erfahrungsgemäss erfolgt bei der Ionisation des frei aus der Düse austretenden Gasstrahls seitens einer Gas- bzw.The main patent No. Patent application t «0 1k G d. t Nro Z show No a series of embodiments for devices in which a gas jet with a higher pressure enters a space of lower pressure, in this forming a defined zone of increased pressure, which zone is wholly or partly under the action of an electric field. This electric field causes an electric gas or glow discharge in the zone of increased pressure, which in turn causes ionization of the gas jet. In this case, the metallic nozzle is preferably operated as a cathode and a counter-electrode arranged in front of it or the metallic walls "of the vessel serve as an anode The gas jet can be guided through a discharge path formed between separate electrodes0 With suitable pressure conditions, the metallic nozzle can also be operated as an anode and a separate cathode located in the gas jet is provided0 Experience has shown that when the gas jet freely exiting the nozzle is ionized, a gas or gas jet

Glimmentladung eine bevorzugte Erzeugung positiver Gasionen, so dass der Gasstrahl mit positiven Ionen angereichert ist0 Untersuchungen haben ergeben, dass von den gesamten Ladungsträgern 60 bis 90 % positiv sind0 Es sei noch darauf hingewiesen, dass sich die entstehende Zone erhöhten Druckes im Anschluss an die Düsenmündung bildet.Glow discharge a preferential generation of positive gas ions, so that the gas jet is enriched with positive ions0 investigations have shown that 60 to 90% of the total load carriers are positive0 Let it be said pointed out that the resulting zone of increased pressure following the Forms nozzle mouth.

Dementsprechend kann sich, bei einer als Kathode arbeitenden metallischen Düse, die ionisierend wirkende Entladungszone bis zur Düsenmündung und bei bestimmten Druckverhältnissen in den Düsenkanal hinein erstrecken. Es entsteht dabei ein Entladungsvorgang, bei welchem einersets eine Hohlentladung innerhalb des Düsenkanals entsprechend dem anhand der Fig. 5 bis, .11 beschriebenen Art, und andererseits eine Gas- bzw.Accordingly, in the case of a metal working as a cathode Nozzle, the ionizing discharge zone up to the nozzle mouth and at certain Extend pressure conditions into the nozzle channel. This creates a discharge process, in which one sets a hollow discharge within the nozzle channel accordingly of the type described with reference to FIGS. 5 to 11, and on the other hand a gas or

Glimmentladung in der ausserhalb der Düse sich erstreckenden Zone erhöhten Druckes gegenüber der Umgebung stattfindet. Durch dieses Zusammenwirken beider Entladungsformen ergibt sich eine besonders weitgehende Anreioherung des Gasstrahls mit Ladungsträgern vorwiegend positiver Ladung.Glow discharge in the zone extending outside the nozzle increased pressure compared to the environment takes place. Through this interaction Both forms of discharge result in a particularly extensive approximation of the Gas jet with charge carriers predominantly positive charge.

Bei der Anreicherung eines Gasstrahls mit Ladungsträgern nur einer Polarität durch die im genannten Patent beschriebenen Mittel hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der ionisierte Gasstrahl ausserhalb der Düse nicht sich selbst überlassen, sondern gelenkt wird0 Insbesondere kann es bei stark exothermen Reaktionen im Gasstrahl erwünscht sein, dass der ionisierte Gas strom innerhalb eines rotationssymmetrisch zur Strahlachse gelegenen Raumteils verbleibt, Dies ist durch magnetische Beeinflussun,g des ionisierten Gasstrahis möglich. When enriching a gas jet with charge carriers only one Polarity by the means described in the cited patent has proven to be advantageous proven when the ionized gas jet outside the nozzle is not left to its own devices, but is steered0 In particular, it can occur in the case of strongly exothermic reactions in the gas jet it is desirable that the ionized gas flow within a rotationally symmetrical Part of the space located to the beam axis remains. This is due to magnetic influence, g of the ionized gas jet possible.

Ein Ausführungsbeispiel für eine magnetische Fokussierung eines einsinnig ionisierten Gasstrahls zeigt schematisch die Fig. 12, in der die Düse mit 80 und der aus ihr austretende Gasstrahl mit 81 bezeichnet ist Durch die im genannten Patent beschriebenen Mittel sei der Strahl von der senkrecht zur Strahlachse verlaufenden Ebene 82 ab ionisiert, was durch die Schraffierung angedeutet ist. Längs der Strahlachse ist koaxial zu derselben die magnetische Linse 83 angeordnet, die im Längsschnitt gezeichnet ist und aus einem U-förmigen Eisenring 84, sowie einer darin angeordneten Wicklung 85 besteht. Wird die Wicklung 85 über die Anschlüsse 86 und 87 mit Gleichstrom erregt, so ergibt sich in der senkrecht zur Strahlachse gele genen Mittelebene der Linse 83 ein parallel zur Strahlachse verlaufendes und diese Mittelebene senkrecht durchsetzendes Magnetfeld. Unter der Einwirkung dieses Magnetfelds werden die schräg zur Strahlachse sich bewegenden Gasionen in Richtung auf die Strahlachse gebeugt, so dass sich der einsinnig ionisierte Teil des Gasstrahis in einem Brennpunkt 88 auf der Strahlachse vereinigt. Natürlich kann die magnetische Linse 85 auf nicht ionisierte Gaspartikel nicht einwirken, die dementsprechend unbeeinflusst den durch die Linie 89 angedeuteten divergierenden Weg fortsetzen0 Die in Fig. 12 schematisch angedeutete scharfe Fokussierung des ionisierten Gasstrahls ist nur dann erzielbar, wenn Ladungsträger gleicher Ladung und gleicher Masse vorhanden sind0 Ist die Masse verschieden, so ergeben sich mehrere Fokussierungspunkte längs der Strahl achse für ladungsträger mit gleicher Polarität,, aber unterschiedllchem Verhältnis von Ladung zu Masse0 Ausser einer aolchen Fokussierung durch magnetische Linsensysteme kann auch, wie in Fig, 13 angedeutet ist, eine magnetische Bündelung durch ein Querfeld des Magneten 90 erfolgen, bei welchem das magnetische Kraftfeld beispielsweise zwischen den Polen 91, 92 senkrecht zur Strahlachse und-parallel zur Zeichenebene in Fig. 13 verläuft, In einem solchen Magnetfeld beschreiben die Ladungsträger im Gasatrahl 81 bekanntlich Spiralbahnen, deren Durchmesser durch ein genügend starkes Magnetfeld so klein gehalten werden kann, dass der Gas strom bzw0 der ionisierte Teil desselben angenähert die Form eines Zylinders koaxial zur Strahlachse beibehält. Bei der Durchführung stark exothermer Umwandlungsreaktionen mit einem derartigen einsinnig ionisierten Gass;trahl ist die richtige Dosierung der zur Reaktion. bestimmten Gasmenge von grosser Wichtigkeit, damit der Prozess unter Kontrolle gehalten werden kann. Das vorliegende Verfahren ermöglicht eine derartige Dosierung auf 4in'£ache Weise, indem der Durchmesser der Bohrung im Düsenkopf 80 entsprechend bemessen wird. Beispielsweise ergibt eine Bohrung von 1 mm2 lichter Weite bei einem Druck des zugeführten Gasstromes von etwa 1 atbd und einem Behälterinnendruck von etwa 10 mm Hg einen Gasstrom von rund 1 cm3 pro Sekunde Es besteht aber auch die Möglichkeit, den aus der Düse austretenden Gasstrahl mehr oder weniger stark zu ionisieren, und den ionisierten Anteil magnetisch zu beeinflussen, so dass eine Trennung des i onisierten vom nicht ionisierten Gas strom erfolgt. Dann kann ZoBo mit dem ionisierten Gasstrom alleine die gewünschte Reaktion durchgeführt werden, womit eine sehr genaue Dosierung der dem Reaktionsraum zugeleiteten Gasmenge durch entsprechende Einstellung des Ionisierungsgrades möglich ist, Bei der Durchführung von Reaktionen nach dem Verfahren gemäss dem Hauptpatent ergeben sich häufig ionisierte Reaktionsprodukte, die sowohl bezüglich der Polarität ihrer Ladungen, als auch bezüglich ihres Verhältnisses von Ladung zu Masse verschieden sein können0 Durch magnetische Beeinflussung des die Reaktionsp,r'odukte.mit sich führenden Gasstrahls ist in solchen Fällen eine Abtrennung von ionisierten Reaktionsprodukten aus dem Gasstrahl möglich. Entweder kann eine Auslenkung solcher ionisierter Komponenten gegenüber der Gasstrahlachse oder eine stärkere Bündelung bzwO Fokussierung derselben erfolgen. Die Konzentration solcher ionisierter Reaktionsprodukte an vorbestimmten Stellen des Gefässinnenraumes erleichtert dann deren gesonaerten Abtransport. An embodiment for a magnetic focusing of a one-way ionized gas jet shows schematically the Fig. 12, in which the nozzle with 80 and the gas jet emerging from it is designated by 81 by the patent mentioned described means is the beam from the perpendicular to the beam axis Layer 82 from ionized, which is indicated by the hatching. Along the beam axis the magnetic lens 83 is arranged coaxially to the same, the longitudinal section is drawn and from a U-shaped iron ring 84, and one arranged therein Winding 85 consists. The winding 85 is supplied with direct current via the connections 86 and 87 excited, the result is in the center plane lying perpendicular to the beam axis Lens 83 runs parallel to the beam axis and this center plane is perpendicular penetrating magnetic field. Under the influence of this magnetic field, the gas ions moving towards the beam axis are bent towards the beam axis, so that the unidirectionally ionized part of the gas jet is in a focal point 88 united on the beam axis. Of course, the magnetic lens 85 on non-ionized gas particles do not act, which is accordingly unaffected continue the diverging path indicated by the line 89 0 the in Fig. 12 schematically indicated sharp focusing of the ionized gas jet is only achievable if charge carriers with the same charge and mass are present sind0 If the mass is different, there are several longitudinal focussing points the beam axis for charge carriers with the same polarity, but different Ratio of charge to mass0 Except for a magnetic focusing As indicated in FIG. 13, lens systems can also use magnetic focusing take place by a transverse field of the magnet 90, in which the magnetic force field for example between the poles 91, 92 perpendicular to the beam axis and parallel to the plane of the drawing in Fig. 13, In such a magnetic field describe the Charge carriers in the gas jet 81 are known to have spiral paths, the diameter of which is through a sufficiently strong magnetic field can be kept so small that the gas flows or the ionized part of the same approximates the shape of a cylinder coaxial to Maintains beam axis. When performing highly exothermic conversion reactions with such a unidirectional ionized gas; trahl is the right dosage the one to respond. certain amount of gas is of great importance for the process can be kept under control. The present method enables one such dosage in a 4in '£ ache way by changing the diameter of the bore in the nozzle head 80 is dimensioned accordingly. For example, a 1mm2 hole produces lighter holes Width at a pressure of the supplied gas stream of about 1 atbd and an internal pressure in the container from about 10 mm Hg a gas flow of about 1 cm3 per second Es but there is also the possibility of the gas jet emerging from the nozzle more to ionize or less strongly, and to influence the ionized portion magnetically, so that the ionized gas stream is separated from the non-ionized gas stream. Then ZoBo can carry out the desired reaction with the ionized gas flow alone with which a very precise metering of the amount of gas supplied to the reaction chamber by setting the degree of ionization accordingly, when performing of reactions according to the process according to the main patent often result in ionized ones Reaction products, both in terms of the polarity of their charges and in terms of their ratio of charge to mass can be different0 by magnetic Influence of the gas jet leading to the reaction products is in such Separation of ionized reaction products from the gas jet is possible in some cases. Such ionized components can either be deflected with respect to the gas jet axis or a stronger bundling or focusing of the same take place. The concentration such ionized reaction products at predetermined points in the interior of the vessel then facilitates their separate removal.

Wie oben bereits erwähnt, kann sich die Zone intensiver Ionisierung des, Gasstromes, bei höherem Druck irnd entsprechender lichter Weite der Düsenbohrung, bis in diese Bohrung hinein erstreekenO In solchen Fällen kann es vorteilhaft sein, wie in Fig. 14 und 15 dargestellt, die Düse 95' aus nichtmagnetischem Material herzustellen und im Bereich eines magnetischen Längsfeldes der magnetischen Linse 96, bzwO eines magnetischen Querfeldes der magnete 97,. 98 anzuordnen0 Bs hat sich dabei einerseits eine Steigerung des Energie-Umsatzes im Gesstrahl und andererseits eine bessere Bündelung desselben erzielen lassen. Ferner kann dann bereits in dem aus-der Düse 95 austretenden Gasstrahl eine richtungsmäßige Trennung unter schiedlich ionisierter Reaktionsprodukte' erfolgen0 Die angenähert parallel oder qu,er zur Gasatrahlachse verlaufenden Magnetfelder können seitens genügend starker Per manentmagnete oder entsprechend erregter Elektromagnete er zeugt werden0 Die Speisung der Elektromagnete erfolgt vor zugsweise mittels Gleichstrom konstanter oder impulaartig veränderlicher Stärke, Es sei auch noch erwähnt1 dass eine magnel ; i'sohe Beeinflussung des ionisierten Gasstrahls auch durch stromstarke Funkenentladungen möglich ist, Insbesondere wird bei einer Funkenentladung längs der Gasstrahlachse eine Einschnürung des ionisierten Gasstromes in radialer Richtung bewirkt, verursacht durch das mit dem Stromfluse verkettete Magnetfeld. As mentioned above, the zone can become more intense ionization of the, gas flow, at higher pressure in the corresponding clear width of the nozzle bore, extend into this hole O In such cases it can be advantageous to as shown in Figures 14 and 15, to make the nozzle 95 'of non-magnetic material and in the area of a magnetic Longitudinal field of the magnetic Lens 96, or a magnetic transverse field of the magnets 97 ,. 98 to be arranged 0 Bs has on the one hand an increase in energy sales in the Gesstrahl and on the other hand, a better bundling of the same can be achieved. Furthermore can then a directional separation already in the gas jet emerging from the nozzle 95 differently ionized reaction products take place0 The approximately parallel or qu, he magnetic fields extending to the gas jet axis can be sufficient on the part strong permanent magnets or correspondingly excited electromagnets can be generated0 The feeding of the electromagnets takes place before preferably by means of direct current more constant or pulse-like variable strength, it should also be mentioned1 that a magnel ; The ionized gas jet is also influenced by high-current spark discharges is possible, in particular in the case of a spark discharge along the gas jet axis causes a constriction of the ionized gas flow in the radial direction due to the magnetic field linked with the flow of electricity.

Die mittels der magnetischen Konzentration des einsinnig ionisierten Gasstrahls erzeugte sehr hohe Ionendichte in bestimmten Raumteilen hat eine entsprechende Erhöhung der Leitfähigkeit in den betreffenden Raumteilen zur Folge. The one-way ionized by means of the magnetic concentration of the The very high ion density generated by the gas jet in certain parts of the room has a corresponding Increase in conductivity in the relevant parts of the room.

Beispielsweise gilt dies für die unmittelbare Umgebung des Fokussierungspunktes 88 in Fig. 12 und des Gasstrahls innerhalb des transversalen Magnetfeldes in Fig. 13. Da aber bei einer wenigstens teilweise metallischen, als Elektrode arbeitenden Düse SO,, die Zone erhöhten Druckes innerhalb des Gas strahls 81 von der Düse 80 bis zur diesam Raumteil erhöhter Leitfähigkeit, also etwa bis eum Punkt 88, einen Teil der Entladungsstrecke für die Gas- bzw. Glimmentladung bildet9 weist diese Entladung die Tendenz auf, ich in Richtung auf dieses Gebiet erhöhter Leitfähigkeit zu verlagern. dieser Effekt, der anscheinend von der Verringerung des Entladungsstreckenwiderstands im Bereich höherer, Ionenkonzentration verursacht wird, bewirkt eine energiemässige Entlastung der Düsenmündung zugunsten einer Steigerung des Energie-Umsatzes in der Zone erhöhten Druckes im Gasstrahl und im Raumteil erhöhter Ionenkonzentration.For example, this applies to the immediate vicinity of the focus point 88 in Fig. 12 and the gas jet within the transverse magnetic field in Fig. 13. But since an at least partially metallic, working as an electrode Nozzle SO ,, the zone of increased pressure within the gas ray 81 from the nozzle 80 to this part of the room with increased conductivity, i.e. up to about eum Point 88, forms part of the discharge path for the gas or glow discharge 9 if this discharge tends to increase towards that area To shift conductivity. this effect, apparently from the reduction of the discharge gap resistance in the area of higher, ion concentration causes an energy-related relief of the nozzle orifice in favor of an increase of the energy turnover in the zone of increased pressure in the gas jet and in the part of the room increased Ion concentration.

Diese Entlastung der Düse kann weiterhin durch intensive Kühlung derselben vergrössert werden, da hierdurch anscheinend der Entladungsstreckenwiderstand in deren unmittelbaren Um gebung erhöht wird. Dies verstärkt die Tendenz der Gas-bzw. Glimmentladung, sich auf die obengenannten Gebiete niedrigeren Entladungsstreckenwiderstandes energiemässig zu verlagern. This relief of the nozzle can continue through intensive cooling of the same are increased, since this apparently reduces the discharge gap resistance in the immediate vicinity is increased. This intensifies the tendency of the gas respectively. Glow discharge, focus on the above-mentioned areas of lower discharge path resistance to relocate in terms of energy.

Durch beide genannte Massnahmen wird eine Energiesteigerung also ein erhöhter Ionenzustrom zum magnetischen Fokussierungs-Raumteil bewirkt, also eine weitere Steigerung der lonendichte dort bewirkt0 Insbesondere ist hierbei von Vorteil, dass in diesem Raumteil praktisch ausschliesslich Ionen nur einer Polarität, vorzugsweise nur positive Ionen vorhanden sind0 Auf die genannte Weise können sehr hohe lonendichten entsprechend einer elektrischen Stromstärke bis zu 105 bis 109 AmpO erzielt werden. Dabei ist die sich einstellende. Entladung im einsinnig ionisierten Gasstrahl und im Raumteil gesteigerter lonendichte stabil. Both of these measures result in an increase in energy causes an increased ion influx to the magnetic focusing space part, so a further increase in the ion density is caused there Advantage that in this part of the room almost exclusively ions of only one polarity, preferably only positive ions are present0 In this way, very high ion densities corresponding to an electrical current strength of up to 105 to 109 AmpO can be achieved. Here is the one that sets in. Discharge in the unidirectional ionized Gas jet and stable in the space part of increased ion density.

Natürlich kann die beschriebene Entladung, sehr hoher Leistung und lonendichte im einsinnig ionisierten Gasstrahl nur über einen sogenannten Anlaufvorgang geschaffen werden. Of course, the described discharge can be very high power and Ion density in the unidirectional ionized gas jet only via a so-called start-up process be created.

Beispielsweise wird hierbei zuerst eine stromschwache Gas bzwO Glimmentladung in der Umgebung der Düsenmündung erzeugt, und ein dementsprechend niedriger Gasdruck gewählt0 Naoh Her stellung der Zone erhöhten Druckes durch Einleitung eines anfangs schwachen Gasstrahls kann dann z0B0 durch Spannungssteigerung, Drucksteigerung in der Umgebung des Gasatrahls und Vergrösserung des Druckes in der Düse, eine immer energiereichere Entladung erzeugt und die Anreicherung mit Ionen einer Polarität im Gas strahl erhöht werden. Die Magnetfeldstärke muss entsprechend gewählt werden, um eine Konzentration der Gasionen im vorgesehenen Raumteil zu bewirken. For example, a low-current gas or glow discharge is used first generated in the vicinity of the nozzle mouth, and a correspondingly low gas pressure selected0 Naoh production of the zone of increased pressure by introducing an initial weak gas jet can then z0B0 by increasing the voltage, increasing the pressure in the environment of the gas jet and increasing the pressure in the nozzle, one always Generates more energetic discharge and enrichment with ions of one polarity be increased in the gas jet. The magnetic field strength must be selected accordingly, to bring about a concentration of the gas ions in the intended space.

Bei weiterer Steigerung der zugeführten elektrischen Energie und Erhöhung des Gasdrucks innerhalb und/oder ausserhalb der Düse kann dann die Energiesteigerung im magnetisch fokussierten Raumteil erfolgen. Dabei ist es vorteilhaft, zu Beginn des Anlaufvorgangs die Düse ungekühlt zu betreiben und erst beim Erreichen höherer Energie-Umsätze eine mehr oder weniger starke Kühlung vorzunehmen. With a further increase in the electrical energy supplied and Increasing the gas pressure inside and / or outside the nozzle can then increase the energy take place in the magnetically focused part of the room. It is advantageous to start with to operate the nozzle uncooled during the start-up process and only when higher Energy sales to make a more or less strong cooling.

Das beschriebene Verfahren zur Erzeugung sehr hoher Ladungsträgerdichte innerhalb eines Gas strahls ist auch zur Verwendung für Kernumwandlungen geeignet, etwa in der Vorrichtung nach Fig. 16 und 17. The described method for generating a very high charge carrier density within a gas jet is also suitable for use for nuclear transformations, for example in the device according to FIGS. 16 and 17.

Die im Prinzipachema nach Figo 16 dargestellte Anordnung besteht aus einem hier beispielsweise kugelförmig ausgebildeten Behälter 100, der über einen Ausgangskanal 101 mit einem geeigneten Wärmeaustauscher (nicht gezeichnet) und einer Pumpeinrichtung (nicht gezeichnet) verbunden ist. Gegenüber der Mündung des Ausgahgskanals 101 ist in der Wandung des Behälters 100 eine Strahldüse 102 angebracht, die aus einer elektrisch isolierenden Umhüllung 103, dem metallischen Zuführungsrohr 104 und dem eigentlichen Düsenkopf 105 besteht Falls erwünscht, kann die Wandung des Düsenkopfes 105 und des Zuführungsrohres 104 doppelwandig ausgeführt und zur Durchleitung eines Kühlmittels eingerichtet werden. The arrangement shown in the principle diagram according to FIG. 16 exists from a here for example spherical container 100, which has a Output channel 101 with a suitable heat exchanger (not drawn) and a pumping device (not drawn) is connected. Opposite to the mouth of the outlet channel 101 is a jet nozzle in the wall of the container 100 102 attached, which consists of an electrically insulating sheath 103, the metallic There is feed pipe 104 and the actual nozzle head 105, if desired the wall of the nozzle head 105 and the supply pipe 104 are double-walled and set up for the passage of a coolant.

Senkrecht zur Mittelachse der Düse 102 und radial zum Mittelpunkt des Kugelbehälters 100 ragen ferner die beiden von der Behälterwandung isolierten Elektrodenzuführungen 106 und 107 in den Behälter hinein. Die Elektrodenspitzen 108 bzw. 109 besitzen voneinander einen vorbestimmten, eventuell einstellbaren Abstand. Die Isolierhülsen 110 bzw. 111 dichten die Zuführungen 106 und 107 gegen die Behälterwandung. Die Elektrodenzuführung 107 ist ausserhalb des Behälters 100 geerdet, dagegen kann die Elektrodenzuführung 106 über das Schaltorgan 112 mit dem Kondensator 113 verbunden werden, der über den Vorwiderstand 114 seitens der Gleichspannungsquelle 115 aufgeladen wird. Perpendicular to the central axis of the nozzle 102 and radial to the center of the spherical container 100, the two insulated from the container wall also protrude Electrode leads 106 and 107 into the container. The electrode tips 108 and 109 have a predetermined, possibly adjustable distance from one another. The insulating sleeves 110 and 111 seal the feed lines 106 and 107 against the container wall. The electrode feed 107 is grounded outside the container 100, but can the electrode supply 106 is connected to the capacitor 113 via the switching element 112 are charged, which is charged via the series resistor 114 on the part of the DC voltage source 115 will.

Wird über die Düse 102 ein Gasstrom in den Behälter 100 mit solchem ueberdruck gegenüber dem Behälterinnendruck eingeblasen, das ein G-asstrahl im Anschluss an den Düsenkopf 105 entsteht, so bildet sich im Behälter eine durch den Linien zug 116 angedeutete Zone erhöhten Drucks gegenüber dem Behilterdruck. Der bei einer runden Düsenöffnung entstehende, zur Düsenachse rotationssymmetrische Gasstrahl bildet eine wohldefinierte Gassäule, die sich von der Düsenmündung aus längs der Achse ein bestimmtes Stück weit erstreckt, wobei insbesondere der axiale Kernbereich eine langgestreckte Zone erhöhten Druckes darstellt Somit liefert eine derart betriebene Düsenenordnung einen Gasstrahl frei von dicht benachbarten Wandungen. Die Entfernung zwischen diesem Gasstrahl 116 und der Wandung des Behälters 100 kann beliebig gross gemacht werden und sollte ein Vielfaches des gasstrahldurchmessers betragen. Wird nunmehr innerhalb der, den Gasstrahl bildenden. Zone mit erhöhtem Druck gegenüber dem Behälterinnendruck eine stark exotherme Umwandlungsreaktion eingeleitet oder durchgeführt, bei welcher hohe Temperaturen auftreten, dann besteht keine Gefahr einer zu hohen Erwärmung der Behälterwandungen0 @ Einerseits ist nämlich die Wärmeleitung vom Gasstrahl in Richtung senkrecht zur Strahlachse relativ gering, besonders dann, wenn im Behälterinneren ein Druck wit,erhalb des Atmosphärendrucks, @ etwa unter halb von 100 mm Hg herrscht. Andererseits sind auh die Strahlungsverluste bei der Anordnung nach Fig. 16 durchdie Kugelige stalt des Behälters 100 stark verringert, da wenigstens teilweise die auf die Innenwandung des Behälters 100 auftreffende Wärmestrahlung in das Behälterinnere zurück reflektiert wird. If a gas flow into the container 100 via the nozzle 102 with such Blown in overpressure compared to the internal pressure of the container, which is followed by a gas jet arises at the nozzle head 105, one is formed in the container through the lines Zug 116 indicated zone of increased pressure compared to the container pressure. The one at one round nozzle opening that is rotationally symmetrical to the nozzle axis forms a well-defined gas column that extends from the nozzle mouth along the Axis extends a certain distance, in particular the axial core area represents an elongated zone of increased pressure thus delivers a nozzle arrangement operated in this way leaves a gas jet free from closely adjacent ones Walls. The distance between this gas jet 116 and the wall of the container 100 can be made any size and should be a multiple of the gas jet diameter be. Is now within the, the gas jet forming. Zone with increased Pressure compared to the internal pressure of the container is a strongly exothermic conversion reaction initiated or carried out, at which high temperatures occur, then exists no risk of excessive heating of the container walls0 @ On the one hand is namely the heat conduction from the gas jet in the direction perpendicular to the jet axis is relatively low, especially when the pressure inside the container is outside atmospheric pressure, @ approximately below half of 100 mm Hg prevails. On the other hand, there are also the radiation losses in the arrangement according to FIG. 16 by the spherical shape of the container 100 greatly reduced, since at least partially the one impinging on the inner wall of the container 100 Heat radiation is reflected back into the interior of the container.

Insbesondere ist dieser Reflexionseffekt dann merklich, wenn die exotherme Umwandlungsreaktion in jenem Teil des Gasstrahls 116 eingeleitet wird, der dem Zentrum des Kugelbehälters 100 benachbart ist, da dann die zurückreflektierte Strahlung auf diese Reaktionszone fokussiert wird.In particular, this reflection effect is noticeable when the exothermic Conversion reaction is initiated in that part of the gas jet 116, which is the center of the spherical container 100 is adjacent, since then the back-reflected radiation is focused on this reaction zone.

Eine Anordnung nach Fig. 16 kann beispielsweise zur -zielung einer thermonuklearen Umwandlung von Wasserstoff oder Deuterium, bzw. eines Gemisches aus diesen Gasen, in Helium verwendet werden0 Hierzu wird die im Zentrum des Kugelbehälters 10 gelegene Zone des Gasstrahls beispielsweise mittels einer zwischen den Elektrodenspitzen 108 und 190 erzeugten stromstarken Funktenentladung elektrisch angeregt, in dem der auf eine Spannung von z.B. 50'000 Volt aufgeladene Kondensator 113 durch Schliessen der Schalteinrichtung 112 ober die Zuleitung 106, die Funkenstrecke zwischen den Elektrodenspitzen 108, 109 und die Zuleitung 107 entladen wird Bei genügend induktionsarmer Ausbildung des Kondensators 113 und der Entladuffgsstrecke können hohe Stromdichten bis zu 105 und 106 Amp. erzeugt werden, die eine extrem hohe Ionisierung der durchschlagenen Zone des Gasstrahls 116 und eine zur Einleitung hermonuklearer Reaktionen ausreichende Erhitzung dieser Zone des Gasstrahls 26 bewirken. An arrangement according to FIG. 16 can, for example, be used to target a thermonuclear conversion of hydrogen or deuterium, or a mixture from these gases, in helium, is used in the center of the spherical container 10 located zone of the gas jet, for example by means of a between the electrode tips 108 and 190 generated high-current spark discharge electrically excited in the the capacitor 113 charged to a voltage of e.g. 50,000 volts by closing the switching device 112 over the lead 106, the spark gap between the Electrode tips 108, 109 and the lead 107 is discharged with sufficiently low induction The formation of the capacitor 113 and the discharge path can achieve high current densities up to 105 and 106 amp. are generated, which has an extremely high ionization of the penetration Zone of the gas jet 116 and one sufficient to initiate hermonuclear reactions Heat this zone of the gas jet 26.

Während bei den bekannten Versuchen zur Durchführung thermonuklearer Reaktionen in einer Gassäule mittels elektrischer Funkenentladungen bisher die Probleme der Schaffung genügend temperaturfester Wandungen und der Verringerung von Energieverlusten durch Wärmeleitung unlösbar erschien, sind mit dem vorliegenden Ver@ahren diese Probleme wesentlich vereinfacht, weil ein grosser Wandungsabetand vom Gas strahl möglich ist und die Energieverluste stark reduziert sind0 Werden die Wandungen des Kugelbehälters 100 zusätzlich gekühlt, beispielsweise durch einen Kühlmittelstrom, der dem Zwischenraum 27 zwischen der Behälterwandung $100 und einem $äusseren Kühlmantel 118 über die Rohrstutzen 119 und 120 zu bzw. abgeleitet wird, so können in der Strahizone im Zentrum des Innenraums sehr hohe Energien umgesetzt werden, ohne dass die Behälterwandungen -eine unzulässige Erhitzung erfahren.While in the known attempts to carry out thermonuclear Reactions in a gas column by means of electrical spark discharges have been the problems so far the creation of sufficiently temperature-resistant walls and the reduction of energy losses appeared insoluble by conduction, these are with the present procedure Problems significantly simplified because a large Wandungsabetand jets from the gas is possible and the energy losses are greatly reduced Spherical container 100 additionally cooled, for example by a coolant flow, the space 27 between the container wall $ 100 and an $ outer cooling jacket 118 is supplied or discharged via the pipe sockets 119 and 120, so can in the spray zone Very high energies are implemented in the center of the interior without the container walls -experienced inadmissible heating.

Das vorliegende Verfahren zur : Durchführung von exothermen Umwandlungsreaktionen in einem Teil eines Gasstrahls ist auch insofern besonders vorteilhaft, als die Abführung und Nutz barmachung der hierbei frei werdenden Energie ohne grosse Schwierigkeiten möglich ast, Wie aus der Anordning nach Fig. 16 ersichtlich ist, besteht hier die Möglichkeit, einen, Ausgangs kanal 101 grossen Querschnitts vorzusehen, dessen Wandungen ebenfalls gekühlt sind. Ferner kann in diesen Ausgangskanal über in oder mehrere geeignete Zuführungsorgane 1121 ein kaltes Zusatzgus eingeblasen werden, mit dem sich der Heissgasstrom des Gasstrahls 116 vermischt, so dass ein Gasstrom niedrigerer Temperatur entsteht,, der dann beispielsweise einem Wärme austauscher, einem Dampferzeuger oder einem anderen thermischen Verbraucher zugeführt werden kann. Anstelle eines kalten Gases kann auch eine Flüssigkeit oder ein fein dispers verteilter Stoff eingespritzt und durch den Heissgasstrahl unmittelbar verdampft werden0 Jedenfalls bestehen viele Möglichkeiten der Beherrschung und Nutzbarmachung des Heissgasstrahls. The present method for: Performing exothermic conversion reactions in part of a gas jet is also particularly advantageous in this respect, than the dissipation and utilization of the energy released in this process without much Difficulties are possible, as can be seen from the arrangement according to Fig. 16, there is the possibility here to provide an exit channel 101 with a large cross-section, whose walls are also cooled. Furthermore, in this output channel over a cold additional cast is blown into one or more suitable supply organs 1121 be, with which the hot gas flow of the gas jet 116 mixes, so that a Gas flow of lower temperature arises, which then, for example, a heat exchanger, be fed to a steam generator or another thermal consumer can. Instead of a cold gas, a liquid or a finely dispersed gas can also be used distributed substance is injected and immediately evaporated by the hot gas jet will0 In any case, there are many possibilities of control and utilization of the hot gas jet.

Anstelle der elektrischen Anregung des Gasstrahls 116 mittels einer quer zur Strahlachse verlaufenden Funkenentladung, kann auch eine angenähert parallel zur Strahlachse gerichtete Funkenentladung verwendet werden, indem beispielsweise koaxial zur Strahlachse beidseits des Behälterzentrums je eine Ring elektrode 125 nach Fig. 17 angeordnet und zwischen diesen die Funkenentladung erzeugt wird. Die Ringelektroden können aus einem kreisförmig gebogenen Metallrohr 1126 bestehen, das von einem oder mehreren Zuführungsrohren 127 gehalten wird, so dass. der Rohrinnenraum 1128 zur Kühlung beispielsweise mittels eines Flüssigkeitsstromes ausgenutzt werden kann. Falls erwünscht, kann die Funkenentladung auch zwischen einer derart angeordneten Ringelektrode und dem matall-ischen Düsenkopf 105 erzeugt werden. Instead of the electrical excitation of the gas jet 116 by means of a Spark discharge running transversely to the beam axis can also be approximately parallel Spark discharge directed to the beam axis can be used by, for example One ring electrode 125 each coaxially to the beam axis on both sides of the container center 17 and the spark discharge is generated between them. the Ring electrodes can consist of a circular bent metal tube 1126, which is held by one or more supply pipes 127, so that. The pipe interior 1128 can be used for cooling, for example by means of a liquid flow can. If desired, the spark discharge can also be arranged between one such Ring electrode and the metallic nozzle head 105 are generated.

Es besteht auch die Möglichkeit, die elektrische Anregung des Gasstrahls zur Einleitung und/oder Aufrechterhaltung einer Umwandlungsreaktion mittels anderer Entladungen genügender Energiedichte vorzunehmen, beispielsweise mittels stromstarker Gas oder Glimmentladungen, die zwischen zwei koaxial zur Strahlachse angeordneten Ringelektroden 125 nach Fig. 17, oder einer solchen Ringelektro'de 125 und dem-metallischen Düsenkopf 105 erzeugt wird. Einer solchen Gas bzw. Glimmentladung können zusätzlich auch Energie Impulse oder Funkenentladungen überlagert werden, sowohl parallel als auch quer zur Gasstrahlachse.There is also the possibility of electrical excitation of the gas jet to initiate and / or maintain a conversion reaction by means of others Carry out discharges of sufficient energy density, for example by means of high-current Gas or glow discharges arranged between two coaxially to the beam axis Ring electrodes 125 according to FIG. 17, or such a ring electrode 125 and the metallic one Nozzle head 105 is generated. Such a gas or glow discharge can also also energy pulses or spark discharges are superimposed, both in parallel as also transversely to the gas jet axis.

Bei stark exothermen Umwandlungsreaktionen in einem Gas strahl muss gewährleistet sein, dass das Gas möglichst innerhalb eines vorbestimmten räumlichen Bereiches verbleibt, bei einer Anordnung nach Figo-116 also etwa in einem rotationssymmetrisch zur Strahlachse gelegenen Kegelraum, der durch die Begrenzungslinien 122 angedeutet ist,0 Um dies zu erreichen, ist es vorteilhaft, den durch die elektrische Anregung stark ionisierten Gasstrom magnetisch zu beeinflussen, etwa wie oben bereits anhand der Fig. 12 und 1,3 beschrieben ist0, Bei der, Durchführung stark exothermer Umwandlungsreaktioneu ißt die richtige Dosierung der zur Reaktion bestimmten-Gasmenge von grosser Wichtigkeit, damit der Prozess unter Kontrolle gehalten werden -kann0 Das vorliegende Verfahren ermöglicht eine derartige Dosierung auf einfache Weise, indem der Durchmesser der Bohrung im Düsenkopf 105 entsprechend bemessen wird. Beispielsweise ergibt eine Bohrung von 1 mm.2 lichter eite bei seinem Druck des zugeführten Gasstromes von etwa 1 atü und einem behälterinnendruck von etwa 10 mm Hg einen Gasstrom von rund 1 cm3 pro Sekunde. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den aus der Düse austretenden Gasstrahl mehr oder weniger stark zu ionisieren, etwa wie in den @ Patenten Nr0 ... (Patentanmeldungen b9c crk /8r st-ibcgp 12 t/i und + beachrieMenp und dem ionisierten Anteil magnetisch zu beeinflussen, wie oben beschrieben, vom nicht ionisierten Gasstrom zu trennen und nur mit den Gasionen die Umwandlungsreaktion durchzuführen, womit eine weitere Dosierung der reagierenden Gasmenge erzielbar und insbesondere sehr kleine Gasmengen ausgeblendet werden können'0, In der Anordn,ung nach Fig. 16 ist nur eine Düse 102 zur Einleitung eines einzigen Gasstrahls 116 vorgesehen0 Es besteht aber auch die Möglichkeit, mehrere derartige Düsen zu verwenden, deren Gasstrahlen in einem vorbestimmten Teil des Innenraumes, vorzugsweise ,dem Zentrum des Kugelbehälters 100 zusammentreffen. Die Gasstrahlen können dabei aus dem gleichen Gas bzw. Gasgemisch bestehen, oder aber unterschiedliche Gase in den Innenraum des Behälters einleiten. Der Behälterinnenraum kann ferner mit einem über besondere Zuführungsorgane dauernd eingeleiteten Schutzgas gefüllt und auf einem vorbestimmten Gasdruo'k gehalten werden. Zwar ist es wegen der Verringerung der Wärmeleitungsverluste vorteilhaft, wenn ein Behälterinnendruck kleiner als Atmosphärendruck gewählt wird, jedoch können auch höhere Innendrücke verwendet werden, wenn der Gasstrahl selbst einen genügenden Überdruck gegenüber dem Innenraum aufweist.In the case of strongly exothermic conversion reactions in a gas jet, it must be ensured that the gas remains as possible within a predetermined spatial area, in the case of an arrangement according to Fig. 116, i.e. in a conical space which is rotationally symmetrical to the jet axis and which is indicated by the boundary lines 122, 0 um To achieve this, it is advantageous to magnetically influence the gas flow, which is strongly ionized by the electrical excitation, for example as already described above with reference to FIGS. 12 and 1, 3 A certain amount of gas is of great importance so that the process can be kept under control. For example, a bore of 1 mm. 2 clearances results in a gas flow of around 1 cm3 per second at a pressure of the supplied gas flow of about 1 atm and an internal pressure of about 10 mm Hg. However, there is also the possibility of ionizing the gas jet emerging from the nozzle to a greater or lesser extent, for example as in @ Patents No. 0 ... (patent applications b9c crk / 8r st-ibcgp 12 t / i and + beachrieMenp and to influence the ionized component magnetically, as described above, to separate it from the non-ionized gas flow and to carry out the conversion reaction only with the gas ions, with which a further dosage of the reacting gas amount can be achieved and in particular very small gas amounts can be suppressed'0, In der Anordn, ung According to FIG. 16, only one nozzle 102 is provided for introducing a single gas jet 116. However, it is also possible to use several such nozzles, the gas jets of which meet in a predetermined part of the interior, preferably the center of the spherical container 100. The gas jets can consist of the same gas or gas mixture, or they can introduce different gases into the interior of the container. The interior of the container can also be filled with a protective gas that is continuously introduced via special supply elements and kept at a predetermined gas pressure. Although it is advantageous, because of the reduction in heat conduction losses, if an internal pressure in the container is selected to be lower than atmospheric pressure, higher internal pressures can also be used if the gas jet itself has a sufficient overpressure compared to the interior.

Das vorliegende Verfahren ist natürlich zu seiner Verwirklichung nicht auf die in Fig. 16 dargestellte Anordnung beschränkt, vielmehr kann auch anstelle des kugelförmigen Dehälters eine zylindrische Trommel vorgesehen werden, deren Mittelachse mit der strahlachse zusammenfällt, die an ihrer einen Stirn, seite eine oder mehrere Düsen zur Erzeugung eines Gasstrahls aufweist und am gegenüberliegenden Ende in den Ausgangskanal übergeht The present procedure is of course to carry it out not to the arrangement shown in FIG limited, rather A cylindrical drum can also be provided instead of the spherical container are whose central axis coincides with the beam axis, which is at one of them Forehead, side has one or more nozzles for generating a gas jet and merges into the exit channel at the opposite end

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e procedures for carrying out metallurgical, chemical and other technical processes under the influence of gas ions in a reaction room, characterized in that an ionized gas stream is used is, d- is enriched with respect to the charge carriers of one polarity.

Device for carrying out the method according to claim I, characterized by at least zein nozzle-like organ between two different spaces Pressure, by means of supplying a medium in the space part of higher pressure and by electrical ionization means cooperating with the nozzle-like organ and preference for the charge carriers of one polarity in one emerging from this organ Gas jet.

Use of the method according to claim 1 to create Parts of the room with the highest ion density, characterized in that the predominantly unidirectional ionized gas jet concentrated in one part of the room by niagnetic influence will.

Method according to claim 11, characterized in that the gas flow enriched in charge carriers of one polarity when passing through a nozzle-like organ Method according to claim 1, characterized in that the enrichment in a gas stream is carried out, which is passed through a reaction space, which at least at the downstream end by conductive voltage-carrying walls is completed with at least one outlet opening, the gas flow on the side one, between the downstream walls and one upstream, a potential leading electrode against the walls mentioned, he showed gas discharge is influenced, the method according to claim 5, characterized in that the The gas flow leaving the downstream opening is in the form of a gas jet in a room with a gas pressure of over 1 mm Hg, preferably from 50 mm Hg to to several atmospheres overpressure is maintained.

Method according to claim 5, characterized in that in the reaction space a pressure in the range between 200 mm Hg and 50 atmospheres is maintained.

Method according to Claim 5, characterized in that a DC voltage-fed Gas and glow discharge is generated and the gas discharge with a voltage im Range between 200 and 2000 volts is operated, Procedure according to Claim 5, characterized in that the upstream electrode as Anode and the downstream wall having an outlet opening as Cathode operated and the gas jet is enriched with positive gas ions.

The method according to claim 5, characterized in that from the downstream opening exiting gas jet up to a content of over 75 ffi to 90 ffi positives are enriched among the total of gas ions present wird0 Method according to claim 1 or 5, characterized in that in the an electric field strength is maintained in the gas flowing into the reaction chamber, which can increase the gas ions to a speed VE which is greater as the gas velocity VG and the mean "thermal" velocity VT the temperature prevailing in operation.

Method according to claim 5, characterized in that a start-up process carried out. is, at which at the beginning by means of an outside of the downstream located opening located auxiliary anode a glow discharge in the immediate Around this opening generated, then the gas pressure increased and the glow discharge is drawn into the reaction space. V @ rfahren according to claim 1, characterized in that that the enrichment of the gas flow is carried out in a nozzle channel, in which a gas pressure decreasing in the direction of flow is created and at least a hollow electric discharge is maintained in a portion thereof.

Method according to claim 13, characterized in that in the hollow discharge zone metallic negative voltage.

Metal surfaces arranged at a distance D from one another and the one prevailing there Gas pressure D can be selected such that with a hydrogen gas flow the product D O P is in the range of 20 to 100 mm Hg.

The method according to claim 13, characterized in that along the Nozzle channel approximately constant speed of the flow of gas' created is, method according to claim 13, characterized in that along the nozzle channel the speed of the gas is reduced in the direction of flow and the hollow discharge zone is shortened in the axial direction according to claim 13, characterized in that that the hollow discharge is generated by a voltage of constant polarity.

Method according to claim 13, characterized in that the hollow discharge is generated by an alternating voltage0 Method according to claim 13, characterized in that ' that the hollow discharge zone is additionally acted upon by intermittent discharges will.

Method according to dependent claim 5 or 13, characterized in that When a jet of gas passes through the nozzle-like organ, a chemical reaction occurs of gaseous and vaporous and liquid finely divided in the gas stream and fixed reaction partners is carried out0 The method according to claim 1 or 13, characterized in that the gas is magnetic on its way through the reaction space is influenced0 The method according to claim 13, characterized in that the gas flow before it emerges from the downstream opening through the walls of the made of non-magnetic material reaction space through magnetically influenced wisdo method according to claim 1, characterized in that the ionized gas flow through at least in places approximately parallel to the gas flow axis magnetic force fields is influenced0 Method according to claim 23, characterized in that that magnetically focusing force fields are used.

The method according to claim 1, characterized in that the ionized Gas flow through force fields running at least in places transversely to the gas jet axis is influenced. The method according to claim 1, characterized in that the gas flow due to the magnetic fields more powerful, at least parts of the gas flow are superimposed pulsed gas discharges is influenced.

Method according to claim 26, characterized in that. marked9 that part of the Gas flow a spark discharge running approximately parallel to the beam axis is superimposed0 Method according to claim 1, characterized in that by magnetic Influence of charge carriers of different polarity contained in the gas beam be bent in different directions and thereby an enrichment of a certain one Type of load carrier is effected0 Method according to claim 4, characterized in that that the ionized gas jet outside of the downstream nozzle-like Opening is focused in a part of the space located coaxially to the beam axis.

The method according to claim 29, characterized in that by a Focusing of the ionized gas beam for the energy discharge of the nozzle-like Organ and the reaction space is used0 The method according to claim 1, characterized characterized that by magnetic influence the ionized gas flow of the walls of the reaction space is detached.

Method according to claim 5, characterized in that by magnetic Influence of the gas jet created by an electric glow discharge between an upstream anode and a downstream cathode ionized the positive Ges @@@ en i @ Ga @ strahl will be enriched in numbers.

Method according to claim 1, characterized in that the gas jet after its exit from the nozzle mouth with charge carriers of one polarity is enriched.

The method according to claim 33, characterized in that the Nozzle mouth from expanding gas jet in the area of its zone increased, Pressure is influenced magnetically.

Method according to claim 34, characterized in that the gas jet additionally before and / or immediately after its exit from the nozzle-like opening is magnetically influenced for the purpose of deflecting unwanted ions.

The method according to claim 33, characterized in that the gas ions by running at least in places approximately parallel to the gas jet axis Force fields are influenced0 Method according to claim 36, characterized in that that magnetically focusing Kratt fields are used0 Method according to claim 33, characterized in that the gas ions transversely through at least some places Force fields running along the gas jet axis can be influenced.

Method according to dependent claim 33, characterized in that one Part of the gas jet ee spark discharge running approximately parallel to the jet axis is superimposed Method according to dependent claim 33, characterized in that that by magnetic influence on the predominantly a sensibly ionized gas jet a part of the room with increased ion concentration and increased electrical conductivity is created.

The method according to claim 40, characterized in that by the Part of the space of increased electrical conductivity at least the one working as an electrode partially metallic nozzle is relieved of energy and the zone of increased pressure in the gas jet as well as the mentioned part of the space are favored in terms of energy0 process according to claim 41, characterized in that by additional cooling of the nozzle the shift of energy downstream in the gas jet is favored0 process according to claims 41. and 42, characterized in that in the relevant space part Ion densities corresponding to an electrical current strength of up to 105 to 109 amps. be created.

The method according to dependent claim 33, characterized in that for Achieving the enrichment of the gas jet with gas ions of one polarity in the desired Extent, a start-up process is carried out, in which first in the environment a relatively weak gas or glow discharge is created at the nozzle mouth, whereupon the pressure inside and / or outside of the nozzle increases continuously and at the same time the electrical energy supplied to the discharge path increased is until a final state of the discharge is reached in which a part of the room is the highest possible Ion density arises, on which the discharge energy is largely ver vi.

Device according to claim 2, characterized by an arrangement of electrical means in the space part of higher pressure.

Device according to Claim 2, characterized by the formation of the nozzle-like organ as a hollow metal body with a metal disc at one end with at least one nozzle opening leading into the cavity, through one of the the other end can be inserted into the metal body and electrically insulated from it second metal disc and through a gas supply member, the whole in such a way that between the two metal disks only through the gas supply element and the nozzle opening accessible resection space inside the metal body is available device according to claim 46, characterized by a gap system between the anodic or Cathodic metal parts and insulating parts inside the reaction space to make it difficult the penetration of a glow discharge along the surface of the insulating parts into the Split system.

Device according to Claim 46, characterized by a gap system between those on the outside of the metal body facing each other cathodic and anodic metal parts.

Device according to Anrpruah 46, characterized by a training of the two metal disks as replaceable components.

Device according to Claim 46, characterized by a design of the metal body with cavities in the walls for the passage of a coolant flow0 Apparatus according to claim 46, characterized by a design in the metal body insulated usable second metal disc with cavities for the passage of a Coolant flow.

Device according to dependent claim 46, characterized by a gas inflow opening with a larger clear width than the outlet opening in the first-mentioned metal disc.

Apparatus according to Claim 46, characterized by a gas inflow opening with a smaller clear width than the exit opening in the first-mentioned metal disc.

Device according to Claim 45, characterized by a design of the nozzle-like organ as a hollow body made of 150-liermaterial, which at one end has a Has a metal disk with at least one nozzle opening leading into the cavity, by a second metal disc provided at the other end of the hollow body, which two metal disks seal the hollow body gas-tight to the outside by a Gas supply c @ @an in @@@ hollow body, the whole thing in such a way, that between the two metal disks only through the gas supply element and the nozzle opening accessible reaction space is present in the hollow body.

Device according to claim 45 or 54 for carrying out chemical reactions, characterized by means for introducing the reactants via the gas supply element in the reaction space, these means including those on the finely dispersed feed vapor-like9 liquid and solid materials.

Device according to Claim 55, characterized by a choice of at least one of the metal disks made of a material that is finely dispersed and exert a catalytic effect as steam in the intended chemical reaction kann0 device according to claim 45, characterized by a nozzle-like design Organs as a channel with metallic walls *, at least in sections that are correct before @@. by means for generating an adjustable pressure difference between the input and output of the channel and by dimensioning the channel and that in it located and. with its metallic walls electrically connected metal parts such that in the intended pressure control range at least in a section of the Channel an electrical discharge can occur during operation.

Apparatus according to Claim 57, characterized by a metallic one Pipe with a constant circular cross-section as a nozzle channel and as k @ th @@ is @ he @ le @ trode.

Apparatus according to Claim 579, characterized by a metallic one Tube with a cross-section that increases in the direction of the channel outlet as a nozzle channel and as a cathodic electrode.

Apparatus according to claim 57, characterized by a metal tube as Reaction channel, with constant clear width and with a concentric 9 along a predetermined pipe section extending from the pipe inner wall metal body having the same distance on all sides, the metal body with The tube is electrically connected to it and forms the cathodic electrode Apparatus according to Claim 60, characterized by the formation of the metal body as a feed line for reactants.

Apparatus according to claim 57, characterized by a metallic, A metal tube with a reduced cross section as a nozzle channel on the inlet side and as cathodic electrode apparatus according to claim 579, characterized by two metallic pipe sections isolated from one another as nozzle ducts and as cathodic ones b2wo anodic electrode.

Apparatus according to Claim 57, characterized by an at least temporarily Counter-electrode working as an anode in a part of the room with a higher gas pressure than the Hollow discharge zone.

Apparatus according to claim 57, characterized by an outside of the Counter-electrode 0 arranged at least temporarily as an anode and arranged in a hollow discharge zone Device according to Claims 46 and 57, characterized by means for generating of magnetic fields within the reaction space0 device according to claim 66, characterized by a magnetic arranged coaxially to the central axis of the reaction chamber Lens system.

Apparatus according to claim 66, characterized by at least one Magnetic yoke with opposite poles facing each other, symmetrical on both sides the central axis of the reaction chamber are arranged.

Device according to claim 66, characterized by walls of the Reaction space made of non-magnetic material device according to dependent claim 66, characterized9 that the means for generating magnetic fields at least comprise a permanent magnet.

Device according to Claim 669, characterized in that the means to generate magnetic fields are electrically excitable, ar.

Device according to claim 2, characterized by an arrangement @ of the electrical means in the lower part of the room t @ kes @ contraption according to dependent claim 72, characterized by means for generating magnetic fields at least in part of the gas jet emerging from a nozzle-like opening.

Device according to claim 73, characterized by a coaxial to Magnetic lens system arranged on the gas jet axis.

Apparatus according to claim 73, characterized by at least one Magnet yoke with opposite poles facing each other, on both sides of the gas jet axis are arranged in such a way that the gas jet axis coincides with the center line of the pole gap coincides.

Device according to claim 73, gekenrselchneXt by at least one Spark gap located in the area of the gas jet.

Use of the method according to claim 3, characterized in that that a nuclear transformation is at least initiated in the gas jet, according to the method Claim 77, characterized in that the gas jet in the radial direction introduced an at least approximately spherical container interior and the Conversion process in a part of the gas jet adjacent to the container center is made so that the radiation energy reflected on the inner wall of the container is focused on this reaction zone. Method according to claim 1, characterized in that several gas jets are introduced into the reaction chamber and merged with each other at a predetermined point