DE1928617B2

DE1928617B2 - Vorrichtung zur Durchführung chemischer Reaktionen mittels elektrischer Entladungen in einem in einer Uberschatlströmung ionisierten Gasstrom

Info

Publication number: DE1928617B2
Application number: DE1928617A
Authority: DE
Inventors: Mairice Verneuil En Halatte Barillot; Michel Marly Le Roi Denis
Original assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID; Chimique des Charbonnages SA
Current assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID; Orkem SA
Priority date: 1968-06-06
Filing date: 1969-06-06
Publication date: 1975-04-10
Also published as: FR1593006A; BE734229A; DE1928617A1; NL6908663A; GB1242788A; US3620946A; LU58778A1; DE1928617C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung chemischer Reaktionen mittels elektrischer Entladungen in einem in einer Überschallströmung ionisierten Gasstrom, bei welcher der Gasstrom im

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- 30 Anschluß an eine Überschalldüse nacheinander einer durch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode als Überschallkammer, in welcher sich eine Einschnürung von außen her auf den Gasstrom gerichteter Stift des Gasstromes ausbildet, und einem Rekompres-(26) ausgebildet ist. sionskollektor, in dessen Bereich eine elektrische

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- Hauptentladung stattfindet, zugeführt wird, mit einer kennzeichnet, daß die in dem Entspannungsraum 35 axial im Gasstrom liegenden Elektrode, welche zu-(5) angeordnete Hilfselektrode einen aus leitfähi- sammen mit einer außerhalb des Gasstromes angegem Material bestehenden, abdichtend in einer ordneten Hilfselektrode eine Hilfsentladung bewirkt. an der Wandung (24) der ÜberschaUkammer be- Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (BE-PS festigten Führung (27) gleitenden Halter (25) be- 6 27 077 wird der Gasstrom durch eine Überschallsitzt, der gegen die Führung (27) elektrisch isoliert 40 düse hindurchgeschickt und tritt nach Durchlaufen ist, und daß der Halter (25) an seinem Ende mit einer freien Strecke in einen Rekompressionskollekemer in den Entspannungsraum hineinragenden tor ein. Die Überschalldüse, die an Erdpotential liegt, metallischen Verlängerung ausgestattet ist. bildet eine Hilfselektrode. Die Gegenelektrode hierzu

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- besteht aus einem Metallstab, der axial durch die kennzeichnet, daß die Verlängerung aus einem 45 Überschalldüse hindurchführt und an Hochspannung exzentrisch zur Achse des Halters (25) an dessen liegt. Infolge des Potentialunterschiedes zwischen dem Ende angebrachten zugespitzten Stift (26) be- Stab und der Überschalldüse findet am Ende der ^ste^¹· Überschalldüse eine elektrische Entladung statt, die

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, da- als Hilfsentladung bezeichnet wird und eine Ionisiedurch gekennzeichnet, daß die metallische Spitze 50 rung des zunächst nichtleitenden Gases bewirkt. Die gegenüber der Achse des Halters (25) geneigt eigentliche Hauptentladung, die dazu bestimmt ist, und mittig an dessen Ende angebracht ist. chemische Umsetzungen in dem Gas hervorzurufen, au·'c ^Vornchtun8 ^{nach einem} der Ansprüche findet am Ausgang des Rekompressionskollektors ns\ · ^dadu.^rch gekennzeichnet, daß der Halter statt. Zu diesem Zweck ist eine in den Ausgang hin-(25) in der Führung (27) um seine Achse drehbar 55 einragende Hauptelektrode vorgesehen, deren Gegen-^Istelektrode der Rekompressionskollektor selbst ist. Da

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder2, da- die Zündung des Gasstromes, d.h. Ionisierung, bedurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode reits durch die Hiifsentladung durchgeführt wird, bevon der aus leitfähigem Material bestehenden und nötigt man bei der Hauptentladung zur Durchführung elektrisch gegenüber dem Aufbau der Vorrichtung 60 der chemischen Umsetzungen weniger Energie,
isolierten Überschalldüse (38) gebildet ist, und Von einstufigen lonenquellen her ist es bekannt daß die Überschalldüse an einen Spannungsgene- (DT-PS 9 59 302), einen Gasstrahl durch eine Überrator (49) angeschlossen ist. schalldüse hindurchzuschicken und eine elektrische

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge- Entladung an derjenigen Stelle vorzunehmen, an der kennzeichnet, daß zum Anschluß der Überschall- 65 der Gasstrahl, der eine stehende Welle bildet, Knoten düse (38) in einem isolierenden Schutzkörper (51) aufweist.

ein Kontaktstift (47) aus leitfähigem Material vor- Schließlich sind Vorrichtungen mit einstufiger Gasgesehen ist. entladung bekannt (FÄ-PS 12 81883 und FR^PS

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79717), bei denen eine Elektrodenstange axial durch «ae Oberschalldüse hindurch in den nachgeschalte- ^_n Rekompressionskollektor hineinragt.

Per Entladungsvorgang findet am Ende der Düse J₂^. am Anfang des RekompressionsLollektors statt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der «fflgangs genannten Art zu vereinfachen und eine bessere Leistungsausnutzung der elektrischen Span_iq0gsgeneratoren zu bewirken.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß TOrgeschhi£en, daß die Elektroden derart angeordnet e»d, daß die Hauptentladung zwischen der axialen Elektrode und dem Rekompressionskollektor erfolgt, 4aß die Hilfselektrode, bezogen auf die axiale Elektrode, an höheicm Potential liegt als der Rekompreseonskollektor, und daß die Hilfselektrode in an sich bekannter Weise vor oder in Höhe der Einschnürung angeordnet ist.

Bei einer derartigen Vorri<ffitung kann die Hilfsentladuog mit einer Wechselspannung durchgeführt werden, die in jeder Spannungsperiode eine Zündspannung V_x erreicht, die ausreicht, um den Gasstrom zu ionisieren. An der Hauptentladungsstelle genügt eine wesentlich geringere Spannung V₂, um die Ionisierung des Gases aufrechtzuerhalten und die diemische Reaktion herbeizuführen.

Als Hilfselektrode kann entweder ein auf den Gasstrom gerichteter Stift oder die Überschalldüse selbst verwendet werden.

Ist die Hilfselektrode ein auf den Gasstrom gerichteter Stift, so besitzt sie vorteilhafterweise einen aus leitfähigem Material bestehenden, abdichtend in einer an der Wandung des Entspannungsraumes befestigten Führung gleitenden Halter, der gegen die Führung elektrisch isoliert ist, und der Halter ist an seinem Ende mit einer in den Entspannungsraum hineinragenden metallischen Verlängerung ausgestattet. Diese Verlängerung bildet den eigentlichen Elektrodenstift. Durch Verstellen des Halters in der Führung kann die Position der Elektrodenspitze in dem Gasstrahl verändert werden.

Die Verlängerung kann aus einem exzentrisch zur Achse des Halters an dessen Ende angebrachten zugespitzten Stift bestehen. In diesem Falle erfolgt die Verstellung durch Drehung der Achse, wodurch die Spitze des Stifles in Richtung der Gasströmung oder in Gegenrichtung verstellt wird.

Eine ähnlich Wirkung erhält man, wenn die metallische Spitze gegenüber der Achse des Halters geneigt und mittig an dessen Ende angebracht ist. In beiden Fällen sollte der Halter in der Führung um seine Achse drehbar sein.

Wie bereits erwähnt, kann die Hilfselektrode von der aus leitfähigem Material bestehenden und elektrisch gegenüber dem Aufbau der Vorrichtung isolierten Überschalldüse gebildet werden, wobei die Überschalldüse an einen Spannungsgenerator angeschlossen ist. In diesem Falle macht die Positionierung der Hilfselektrode überhaupt keine Schwierigkeiten, da diese von der Überschalldüse, die stets an ihrem Platz bleibt, selbst gebildet wird.

Zum Anschluß der Überschalldüse kann im einem isolierendem Schutzkörper ein Kontaktstift aus leitfähigem Material vorgesehen sein. Dieser Kontaktstift wird durch ein geeignetes Druckmittel, z. B. eine Feder, gegen die Überschalldüse gepreßt, so daß eine sichere Kontaktgabe gewährleistet ist.

Zur Gewährleistung einer sicheren und definierten Betriebsweise sollte die Entfernung zwischen jedem nicht isolierten Punkt der Hilfselektrode und den nächstgelegenen Punkten der Überschalldüse des Rekompressionskollektors größer sein als die Entfernung eines jeden nicht isolierten Punktes der Hilfselektrode zur axialen Elektrode. Die axiale Elektrode reicht zweckmäßigerweise gerade bis zum Eingang des Rekompressionskollektors.

Wichtig ist, daß die im Gasstrom liegende axiale Elektrode das Bezugspotential führt, auf das die beiden übrigen Elektroden einwirken. Man kommt also mit insgesamt drei Elektroden zur Durchführung von zwei Entladungen aus.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine zu plötzliche chemische Reaktion des Gases in der Hauptenladungszone durch eine Vorionisierung verhindert wird.

Zweckmäßigerweise ist die Hilfselektrode vor der Einschnürung des Gasstromes in unmittelbarer Nähe des Rekompressionskollektors angeordnet.

Weiterhin ist zweckmäßigerweise die zur Durchführung der Hilfsentladung angelegte elektrische Spannung derart gegenüber der zur Durchführung der Hauptentladung angelegten elektrischen Spannung pnasenverschoben, daß sich eine maximale Hilfsentladung ergibt, wenn die Spannung für die Hauptentladung einen Wert annimmt, der etwa der zur Aufrechterhaltung der Entladung in dem ionisierten Gas erforderlichen Spannung entspricht.

Die Einführung von Ionen in das Innere einer mit Überschallgeschwindigkeit strömenden Gasströmung begegnet einer Anzahl von Schwierigkeiten, die auf die äußerst hohe Geschwindigkeit der Gasmoleküle zurückzuführen sind. Versuche zeigen, daß ein auf Überschallgeschwindigkeit gebrachter Gasstrahl oder eine Gasströmung gewissermaßen einer Stange angenähert werden kann, deren Charakteristiken von denen eines in Ruhe befindlichen Gases oder eines mit geringer Geschwindigkeit angeregten Gases sehr verschieden sind. Im einzelnen zeigt der Versuch, daß eine elektrische Entladung einen auf Überschallgeschwindigkeit gebrachten Gasstrahl nur schwer durchdringt und vorzugsweise zwischen der Hilfselektrode, die sich außerhalb des Gasstrahls befindet, und den Wänden der Entspannungskammer, in der ein schwacher Druck herrscht, durchschlägt. Weiterhin haben die durch die Entladung erzeugten Ionen die Tendenz, infolge der sehr hohen Geschwindigkeit des Strahles an der Peripherie der Gasströmung zu bleiben. Schließlich muß berücksichtigt werden, daß es bei einer mit Überschallgeschwindigkeit bewegten Gasströmung wegen der hohen Geschwindigkeit unmöglich ist, den Strahl nach Auftreten einer Strömung wiederherzustellen, und daß demzufolge jede in dem Gas erzeugte Störung nur stromabwärts wirkt.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß in dem mit Überschallgeschwindigkeit fließenden Gasstrom unter Umständen eine Störstelle existieren könnte, und daß es möglich sein müßte, die normale Ionisierung des Gasstromes unter gewissen wohldefinierten Umständen durch eine Hilfsentladung zwischen einer außerhalb des Gasstromes angeordneten Elektrode und einer zweiten inmitten der Gasströmung angeordneten Elektrode durchzuführen. Dabei wird andererseits festgestellt, daß bei einer zuerst ionisierten mit Überschallgeschwindigkeit fließenden Gasströmung, die danach einer elektrischen Hochlei-

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stungsentladung im Bereich der Stoßwelle ausgesetzt Hohlraum 9 befindet, in den ein seitliches Rohr 10, wird, sich die Entladung vorzugsweise in dieser Stoß- durch das das umzusetzende Gas eingeführt wird, welle konzentriert, d. h. praktisch in einer Fläche, de- einmündet. Entlang der Achse der Düse 4 ist die ren Dicke gleich Null (einige Mikrometer) ist. Diese Hauptelektrode 11 angeordnet. Sie ist durch eine Fläche bildet eine Grenze zwischen der Überschall- 5 öffnung 12 an der Rückseite der Halterung 8 hinströmung und der Unterschallströmung, wobei der durchgeführt und erstreckt sich bis zum Eingang des Übergang abrupt erfolgt. Es ist daher zu bemerken, Rekompressionsorgans 6. Die Elektrode 11 ist volldaß eine Umsetzung insbesondere gesättigter Koh- kommen entlang der Achse der Düse 4 und des Relenwasserstoffe, die mindestens vier Kohlenstoffa- kompressionsorgans 6 mittels eines Stopfens 13 aus tome enthalten, beispielsweise des Butan, eine Acety- io Isoliermaterial zentriert, dessen Außendurchmesser lenproduktion mit sehr beträchtlicher Ausbeute ge- genau dem Durchmesser der öffnung 12 entspricht, stattet. Dieser Stopfen 13 gewährleistet einen dichten Ver-

Dies kann erreicht werden, wenn man das Ende schluß der öffnung 12. Der Entspannungsraum 5 beder axialen Elektrode am Eingang des Rekompres- sitzt zwei gegenüberliegende öffnungen 14 und 15, in sionskollektors anordnet. Man stellt dann fest, daß 15 die die Halterungen 8 für die Düse 4 bzw. das Redas Ende der Elektrode eine Diskontinuität bildet, kompressionsorgan 6 eingeführt und in denen sie abwenn es sich in der Strömungszone befindet, in der dichtend befestigt sind.

sich die Stoßwelle nach der Gesetzen der Aerodyna- In der Wandung des Entspannungsraumes S ist

mik aufbaut, so daß die Ausbildung und die Stabili- eine von einem Stopfen 17 aus Isoliermaterial umgesierung der sich an das Elektrodenende anhängenden 20 bene Hilfselektrode 16 derart befestigt, daß ihr äuße-Stoßwelle erleichtert wird. Der größte Teil der Entla- res nicht isoliertes Ende 18 in der Nähe des Gasdungsenergie konzentriert sich in der Oberfläche der Strahles 19 rechtwinklig zu diesem angeordnet ist. Stoßwelle, und die umzusetzenden Stoffe werden Die Hilfselektrode 16 ist mit einer Klemme 20 eines während einer extrem kurzen Zeitspanne, die derje- Hochspannungsgenerators verbunden. Dieser wird nigen Zeit entspricht, die zum Überqueren der Stoß- 25 von einem Transformator 21 gebildet, dessen andere welle benötigt wird, der Entladung ausgesetzt. Man Klemme 22 mit der Hauptelektrode 11 verbunden kann auf diese Weise beispielsweise die Umsetzung ist. Der Speisestromkreis enthält ferner eine Drosselvon Butan in Acetylen, ohne daß eine zu langwierige spule 23, die dazu dient, die Intensität der Hilfsentla-Entladung, durch die das Acetylen zerstört würde, dung zu begrenzen.

wie das bei einer Anzahl bekannter Verfahren durch- 30 Die Hauptelektrode 11 und das Rekompressionsaus möglich ist, benötigt würde. organ 6 sind jeweils an eine Wechselspannungsquelle

Die Erfindung macht Gebrauch davon, daß die angeschaltet, die z. B. aus einem Transformator T be-Hilfsentladung unter den angegebenen Bedingungen stehen kann, durch den die Entladung in dem Gaszwischen dem Ende der Überschalldüse und der strom zwischen der Elektrode 11 und dem Eingang axialen Elektrode stattfindet, und daß die Ionen der 35 des Rekompressionsorgans 6 durchgeführt wird. Außenfläche des Strahles folgen, d.h. der Außen- Bei einer bestimmten Ausführungsfomi ist vorge-

fläche der ersten Überschallkammer, die am Ausgang sehen, daß der Durchmesser der Ausgangsöffnung der Düse gebildet wird, daß sie in die Masse des der Düse 4 gleich 6,8 mm und der Durchmesser der Gasstromes eindringen und hier hinter der Über- Elektrode 11,3 mm beträgt. Die Düsenleistung beschallkammer eine Einschnürung des Gasstromes bil- 40 trägt beispielsweise 4 / Butan pro Sekunde, wenn das den. Man kann den Rekompressionskollektor der Gas unter einem Druck von 5 Atmosphären zuge-Überschalldüse gegenüber dem oben gesagten ein führt wird.

wenig annähern, muß aber darauf achten, daß zwi- Der in der Entspannungskammer bei den genann-

schen diesen beiden eine hinreichende Entfernung ten Einführungsbedingungen für das Gas herrbeibehalten wird, um mindestens eine vollständige 45 sehende Druck beträgt 150 mm Quecksilbersäule Überschallkammer zu erhalten und um zu vermei- oder 0.2 Atmosphären. Man kann danach die sich den, daß eine direkte elektrische Entladung, zwischen für die Gasströmung ergebende Machzahl ermitteln. der Düse und dem Kollektor auftritt. Diese beträgt im vorliegenden Falle 2,62.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezug- Die genannten Bedingungen ermöglichen es, die

nähme auf die Figuren an einem Ausführungsbeispiel so Entfernung, in der sich die Hilfselektrode relativ zur näher erläutert. Austrittsebene der Düse befinden muß, damit die

F i g. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfin- Hilfsentladung ausschließlich zwischen der Hilfselek· dungsgemäßen Vorrichtung. trode und der Hauptelektrode stattfindet, zu berech·

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch die Hilfselektrode nen. Unter Anwendung der obengenannten Formell und deren Halterung, und 55 ergibt sich für eine Düse, deren Geometrie dem obi

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine zweite Aus- „„ T₃^-„ ^, . · ,. , ,.. ,. ,1 D\ _Λ ., · , führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. ^{gen Beispiel ents}Pncht und fur die /(_T) = 0.7 ,st,

In F i g. 1 ist eine Vorrichtung zur Durchführung

einer chemischen Umsetzung strömender Gase dar- *· = 0,7· 6,8 ]/(2,62) — 1 = 11,5 mm (6)

gestellt, die eine Überschalldüse 4 enthält. Diese 60

Überschalldüse bringt das Gas auf Überschallge- Dies ist die Entfernung, in der sich die Hilfselek

schwindigkeit. Die Vorrichtung enthält ferner einen trode von der Austrittsebene des Gases aus der Düs

EntspannungsraumS und ein in Rich.ung der Achse befinden muß.

der Überschalldüse 4 angeordnetes Rtkompressions- Im vorliegenden Falle beträgt die Spannung I

organ 6 für das Gas. Die Düse 4 ist in einem Raum 7 65 3600 Volt und die Spannung V_s beträgt 900 VoI

einer zylindrischen Halterung 8 eingekapselt und be- Die Elektrode 11 und das Rekompressionsorgan

festigt. Die Lunge der Düse 4 ist kleiner als die Tiefe sind an einen Transformator, der eine Wechselspai

des Raumes 7. in dessen Innerem sich noch ein freier nunc von 1100 Volt liefert, angeschlossen. Die Hilf

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elektrode 16 und die Elektrode 11 sind ferner an durch wird eine Verstellung des Stiftes 26 erreicht, die einen Transformator angeschlossen, der einen Wech- es erlaubt, die günstige Position der »aktiven« Spitze selstrom von 0,1 A bei einer Spannung von der Hilfselektrode relativ zum Gasstrom einzustellen. 5000 Volt liefert. Die Stromstärke in dem Hilfskreis Dieses Ergebnis kann auch mit anderen Haltevorist zweckmäßigerweise durch eine Drosselspule be- 5 richtungen und anderen Stiften erreicht werden, ingrenzt und der Transformator wird von einer Phase dem man beispielsweise den Halter 25 und die Fuheines 220 V-Drei-Phasennetzes gespeist, die gegen- rung 27 rechtwinklig zur Achse der axialen Eleküber der Speisespannung des Haupttransformators in trode ausrichtet und den Stift 26 abgewinkelt verlauder Weise verschoben ist, daß die Intensität der fen verläßt. Der Stift wird hierbei im Mittelpunkt des Hilfsentladung ihren Maximalwert annimmt, wenn io äußersten Endes des Halters 25 angeordnet und verdie Spannung?die dazu benutzt wird, die Hauptentla- läuft unter einem Winkel zur Halterachse,
dung durchzuführen, einen Wert hat, der etwa dem Die in Fig. 3 dargestel te Vorrichtung enthalt eine für die Aufrechterhaltung der Entladung in dem ioni- Überschallduse 38 aus Wolfram, bei deren Durchsierten Gas erforderlichen Spannungswert entspricht. gang dem Gas eine Überschallgeschwindigkeit ver-Hieran erkennt man die Vorteile einer Hilfselek- »5 mittelt wird, einen Entspannungsraum 39 und einen trode In dem genannten Beispiel wird durch die Rekompressionskollektor 40, der in Achsenrichtung Durchführung einer Hilfsentladung mit einem Strom der Düse 38 als Verlängerung des Entspannungsrauvon 0,1 A bei 5000 Volt erreicht, daß für die Haupt- mes angeordnet ist. Das Dusenmatenal, ™ vorheentladung ein Strom von 20 A bei einer Spannung genden Falle Wolfram zeichne sich durch Feuerfevon 1100 Volt benutzt werden kann, während ohne 20 stigkeit und gute elektrische Leitfähigkeit aus; es die Hilfsentladung ein Transformator nötig wäre, der können jedoch auch andere Materialien, beispiels-20 A bei einer Spannung von 3600 Volt liefert. weise Stahl oder Graphit, verwendet werden. Die In Fig 2 ist die Hilfselektrode und ihre Befesti- Düse 38 bildet bei dem vorliegenden Ausfuhrungsgung an der Wandung 24 des Entspannungsraumes beispiel die Hilfselektrode

L Schnitt dargestellt Die Hilfselektrode selbst wird ,5 Das System mit der Düse 38, dem Raum 39 und

von einem zylindrischen Halter 25 aus elektrisch leit- dem Kollektor 40 wird von einem Hohlkörper 41 aus

Sigem^Mat"a1gebidⁿe" an dessen Ende ein metal- Stahl gehalten, der mit dem Kollektor 40 die Masse

ischer aneesDitzter Stift 26 aus gegen elektrische bildet. Die Düse 38 ist elektrisch gegen den Korner

^SuS^SSritMdifähigein Material, im vorlie- 41 durch einen aus Glas und Glimmer bestehenden

genden Falle aus Wolfram, angebracht ist. Diese 30 Überzug 42 isohert. Es ist zu bemerken daß das

t · U-VJΓ ! α w ,«,„ Toil Apt Flektrode wäh- Ende 42o des Überzuges 42 sich über die Hohe des

Sd to'SkSciSSdung zw scnen deTfflfs- Endes 38 α der Düse Laus erstreckt. Diese Anord-

kktrode und to S.T« ElekSode. Der Stift 26 ist nung ist vorteilhaft denn durch s,e werden oar^-e

itMiuuc uuu Ui ,. _an„_eorHnet Entladungen zwischen der Düse und Masse vermie-

^^r^^l^ZlrlT£7n^r 35 den. DieYänge der Düse ist geringer als die Tiefe

öffnung 28 dc" W ndung£ des Entspannungsrau- der Füllung des Körpers 41, und am Ende der Höh-

mes an eordnet ist an diener W^dung angeschw.ß» jng 43 ist ej■ frejer Raum gössen, in den^eitli-

™ΆΖ»Τ^ &«'taÄÄS das zu behandelnde Gas, in diesem Falle Butan, emulierenden Hülle 29 versehen die mittels «ner 40 Btf»Jrt ^ ^^ ^ ^ ^.^ Ringdichtung 30 abgedichtet ist und a ^der ^ _{an ihrer Halte befesti t; aus der Figur ist wei}ter-

Γγ ί η ^R,°o ^eS I ί «Se II ausstattet hin ersichtlich, daß der Raum 39 seitlich d—h H-

Isolierhulle 29 ist mit e mcm Krage η « ^eJa ttet, ^ ^ ^ ^ ^ _α^ ^ ^ _χ

der am Rohr « ""^ »"^d *SSS2 EiiSnfi- 45 ist eine Hauptelektrode 45 angeordnet, und diese er-

tet. Der zylindrische Halter « ^⁵'¹?,⁶¹^ _bracht streckt sich bis zum Eingang des Rekompressionskol-

rung 32. in der eine Ringdichtung 33 ^un«rgenracni Anordnung erlaubt es, die Stoß-

S i/r ^^Ä 'S 3 ST £2 ii i d KI.L 40 bilii

g g ,

'S 3 ST £2« weii am Eingang des KoI.eLrs 40 zu stabilisierer

f d d dh d Ed

S i/r ^r^Ä S* .3 ST £2« weii am Eingang des KoI.eLrs 40 zu stabil

25 und dem Rohr 27 «^h^^"j7 g_tut7en 34 _Und ihn auf Grund der durch das Ende dies« l.cn

Ende des Rohres 27 aufgeschrauwer sλιιζen hervorgerufenen Diskontinuität der Gasströ

spannt die Außenfläche de:i Kragens31 π.der Weise trade g Hauptelektrode anzukoppeln

ein, daß der Kragen ^halter, jinl und^d.ese mu ί „«*> dieser Stelle, und sie

Weise ein Verschieben der Isoberhulle ZV verm _konzentrl_{ert sich in der} Stoßwelle, d. h. in einem seh,

wird Am Ende ^*™™*""^Χ^**£τ^ kleinen Volumen, von der Größenordnung von 2_t Kopf 35 mit einer Boh™"|^?™ⁿ _ub°^U e? dSt der 55 Dicke, also praktisch in einer Fläche. Diese Konzen

&ΐ^ε" ²^⁵. ^e"^tsP^ri^^ht' ^ar!_1H' »alters 2* Ferner tration der Entladung in der Fläche der Stoßwelle er

Fuhrung fur den oberen Je· £« "aHers ^ ^ ^^ ^ _Suö _{der EmladuiIfr die au}

sind Verbindungsmittel 36 ^AnI^e?^{en c}'^{ncs Mr} _die Geschwindigkeit im Überschallbereich zurückzu

mes am äußeren Ende des "^^^ΠΓ_erlaubt, führen is« und durch die Tatsache, daß die Stoßweih

Es ,st ersichtlich, daß diese Montage £ er ^ _{Entladung eine} Barriere bildet, die im Ver

den Halter 25 m dem1 Rohr 27 ohne ehe ü Jg Unterschallbereich, in dem die Entla

der Vorrichtung zu hee.ntraclitig«!. ot ^schieben _{außerordentUc}h schwierig ist, sehr leicht η

und demzufolge die Position der Spit« to^ metau, g_chreiten ^ _{Djese räumlich} ^_{Γ b}

ίΤϊΑ^ϊ^ ΚΑ ladung erzeugt die Umsetzung von Butan in Ace

ter 25 eine Drehung um seine Achse vollfuh,rea. - 5 tyie^ ^^ ^ ^ ^ ^ ^ ^
daß die Spitze des Stiftes 2ti infolge ihrer exzen Kollektors 40 mittels eines Stopfens 46 au

rr3irS"^allU^^rd^gC^ier- Isoliermaterial, im vorhegenden FaHe aus einen

Agglomerat aus Asbest und Zement vollständig zentriert; dieser Stopfen gewährleistet ebenfalls eine gute Dichtwirkung.

Ein leitender Stift 47 aus Messing dient dazu, die Düse 38 elektrisch mit einer Klemme 48 eines von einem Transformator 49 gebildeten Hochspannungsgenerators zu verbinden. Die andere Klemme 50 des Hochspannungsgenerators ist mit der Hauptelektrode 45 verbunden. Es wurde Messing als Leitermaterial gewählt, da diese Verbindung neben ihrer guten elektrischen Leitfähigkeit den Vorteil hat, eine hohe mechanische Widerstandsfähigkeit zu besitzen, es können jedoch auch andere Materialien, wie z. B. Kupfer oder Wolfram, verwendet werden.

Der Kontaktstift 47 muß vollständig gegen die Masse 41 isoliert sein, um jegliche parasitäre Entladung zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist der Stift 47 durch eine isolierende Führung 51 geschützt; die Führung besteht vorteilhaft aus einem Polyfluoräthylen und Glasfaser-Materialien, die eine gute elektrische Isolierfähigkeit haben und ein leichtes Gleiten des Kontaktstiftes 47 im Mittelbereich der Führung erlauben. Es ist sehr wichtig, einen guten Kontakt zwischen der Düse 38 und dem Stift 47 herzustellen; zu diesem Zweck ist der Stift mit einer Feder 52 versehen, die gegen einen Anschlag 53 drückt und in einer durch einen Stopfen 55 abgeschlossenen Bohrung 54 untergebracht ist. Der Stopfen 55 ist seinerseits mit einer Schraube 56 befestigt. Unter der Wirkung der Feder 52 kann der Stift in der Führung gleiten und er wird so in Kontakt mit der Düse 38 gehalten.

Die Abdichtung zwischen der Führung 54 und dem Stift 47 einerseits und dem metallischen Masseblock andererseits wird dadurch erreicht, daß die Führung an dem Isolierkörper 42 angeschraubt und die Verschraubung durch eine Dichtung 57 abgedichtet ist.

Die Führung 51 wird in dem zylindrischen Block 58 durch ein aus Asbest und Zement bestehendes Agglomerat gehalten, und der Block ist seinerseits an dem Körper 41 mittels Schrauben 59 befestigt.

Weiterhin muß das Innere der Vorrichtung gegen die äußere Atmosphäre abgedichtet sein. Zu diesem Zweck sind Dichtungen 60, 61 zwischen der Führung 51 und dem Stopfen 55 einerseits und zwischen dem Stift 47 und dem Stopfen 55 andererseits vorgesehen. Gleichermaßen sind Dichtungen 62 zwischen der Führung 51 und dem Block 58 und Dichtungen 63 zwischen dem Block 58 und dem Körper 41 angeordnet.

Ein Vorteil einer derartigen Vorrichtung besteht darin, daß die an dem Teil 42 angeschraubte Führung leicht zu demontieren ist und dennoch eine gute Dichtung zwischen der Düse und der Atmosphäre bewirkt. Es ist ersichtlich, daß diese Dichtung durch den Block 58, an den sich die Führung anschmiegt, und der seinerseits leicht demontierbar ist, noch erhöht wird.

Der Speisestromkreis enthält eine Drosselspule 64, die dazu dient, die Intensität der Hilfsentladung, die mit 0,2 A bei 2500 Volt stattfindet, zu begrenzen; andererseits ist die Hauptelektrode 45 und der ebenso wie der Körper 41 an Masse liegende Rekompressionskollektor 40 jeweils mit Jen Klemmen einer Wechselspannungsquelle, beispielsweise eines Transformators 65 verbunden, der die Durchführung der Hauptentladung in dem Gasstrom 66 am Eingang des Kollektors 40, wo sich die Stoßwelle ausbildet, gestattet. Diese Entladung ermöglicht die Verwendung eines Stromes von 20 A bei einer Spannung von 1100 Volt.

Im vorliegenden Fall beträgt die Potentialdifferenz zwischen der Überschalldüse und der axialen Elektrode 2500 Volt, während die Potentialdifferenz zwischen der axialen Elektrode und der Masse der Vorrichtung (beispielsweise dem Rekompressionskollektor) nur 1100 Volt beträgt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Durchführung chemischer Reaktionen mittels elektrischer Entladungen in einem in einer Überschallströmung ionisierten Gasstrom, bei welcher der Gasstrom im Anschluß an eine Überschalldüse nacheinander einer Überschallkammer, in welcher sich eine Einschnürung des Gasstromes ausbildet, und einem Rekompressionskollektor, in dessen Bereich eine elektrische Hauptentladung stattfindet, zugeführt wird, mit einer axial im Gasstrom liegenden Elektrode, welche zusammen mit einer außerhalb des Gasstromes angeordneten Hilfselektrode eine Hilfsentladung bewirkt, dadurch gekenn- »5 zeichnet, daß die Elektroden derart angeordnet sind, daß die Hauptentladung zwischen der axialen Elektrode (11, 45) und dem Rekompressionskollektor (6, 40) erfolgt, daß die Hilfselektrode (16, 38), bezogen auf die axiale Elektrode so (11), an höherem Potential liegt als der Rekompressionskollektor, und daß die Hilfselektrode in an sich bekannter Weise vor oder in Höhe der Einschnürung angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode (16) vor der Einschnürung des Gasstromes in unmittelbarer Nähe des Kompressionskollektors (6) angeordnet

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Schutzkörpers (15) Druckmittel, z. B. eine Feder (52), zum Anpressen des Kontaktsüftes an die Überschalldüse (38) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung zwischen jedem nicht isolierten Punkt der Hilfselektrode (18, 18 a) und den nächstgelegenen Punkten der Überschalldüse des Rekompressionskollektors (6, 40) größer ist als die Entfernung eines jeden nicht isolierten Punktes der Hilfselektrode (18, 18 a) zur axialen Elektrode (11, 45).

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Elektiode (11, 45) gerade bis zum Eingang des Rekompressionskollektors (6, 40) reicht.