DE1928617C3 - Vorrichtung zur Durchführung chemischer Reaktionen mittels elektrischer Entladungen in einem in einer Überschallströmung ionisierten Gasstrom - Google Patents

Description

pressen des (38)

cwkennzeichnet daß Hie

(18, 18a) und den nächstge-

i überschalldüse des Rekom-,_{Ä ΔΚ}. _{sßer ist als die F t}

CS ΑΪ iÄen PunSes ίί Sidcktrode (18, 18α) zur axialen Elektrode

⁽ % Vrihtg nach einem der vorhergehen-

»« si„d ώ die H.»p|e«U,d_Un_e zwische- der axialen Elektrode (11, 45) und dem Rekompressionskollektor (6, 40) erfolgt, daß die Hilfselektrode (16, 38), bezogen auf die axiale Elektrode «° (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 ge- »5 kennzeichnet, daß die Hilfselektrode (16 vor der Einschnürung des Gasstromes in unmittelbarer Nähe des KoVssionskollektors (6) angeordnet ^ISt3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder2, dadurch gekennzeichnet, daß dfe Hilfselektrode als von außen her au den Gasstrom gerichteter Stift (26) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Entspannungsraum (5) angeordnete Hilfselektrode eini, aus leitfähigem Material bestehenden, abdichtend in einer L der Wandung (M) der überschallkammer befestgten Führung (27) gleitenden Halter (25) besitet, der gegen die Führung (27) elektrisch isoliert

ist, "und JLf der Halter (2?) an seinem Ende mit emer η den Entspannungsraum hineinragenden metallischen Verlängerung ausgestattet ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Veriangerung; aus einem exzentnsch zui Achse des Halters (25) an dessen Ende ^gebrachten zugesetzten Stift (26) be-

6 Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Spitze gegenüber der Achse des Hähers (25) geneigt

"I "^SSiSTnS⁶SiSr¹ Ansprüche 4 bis ₆; oaZch lekennzefcLt, daß der Halter (25) in der Führung (2T) um seine Achse drehbar ^1S 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode von der aus leitfähigem Material bestehenden und elektrisch gegenüber dem Aufbau d.r Vorrichtung isolierten überschalldüse (38) gebildet ist, und daß die Überschalldüse an einen Spannungsgenerator (49) angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gckennzeichnet, daß zum Anschluß der Überschall- düse (38) in einem isolierenden Schutzkörper (51) ein Kontaktstift (47) aus leitfähigem Material vorgesehen ist.

eine Vorrichtung zur DurchS mittelsdektrischer

Jjjgg^^ _dcssen Bereich eine elektrische Stentladung stattfindet, zugeführt wird, mit einer Haupten™™& Hegenden Elektrode, welche zuaxial im oassirora ' *|J . _{Gasstromei an}„_e

sammen ^ordn^^tcn

einer freien

SSL·^. Die Gegenelektrode hierzu einem Metallstab, der axial durch die ^ hindurchführt und an Hochspannung

_düse ^^ _{am Ende dcr}

als Hilfsentladung b«^ J^ blwirkT D^e rung des zunächst η cht eitenden Gases bewkt D,e eigerithche »Jg^taf^ £?&£££

Ätn Ausgang ⁸des RekompressionskoUektors statt. Zu diesem Zweck ist eine in> den Ausgang; h,n-

die Zündung des fasstr^* ^ ^gJ""* **- «its durch die H.lfsentladu^ nötigt man bei der Hauptentladung zur_Du chfuhrung der chemischen Umsetzungen weniger Energie Von einstufigen Ionenquellerι her «: J b (DT-PS 9 59 302), einen Gasstrahl durch «ne schalldüse hindurchzuschicken und eine elektnsche Entladung an der,enigen Stelle vorzunehmen an der der Gasstrahl, der eine stehende Welle bildet, Knoten

aufweist. .

Schließlich sind Vomchtungen nut einstufiger Gasentladung bekannt (FR-PS 12 81883 und FR^PS

79717), bei denen eine Elektrodcnstange axial durch Betriebsweise sollte die Entfernung zwischen jeden

eine Überschalldüse hindurch in den nachgeschalte- nicht isolierten Punkt der Hilfselektrode und der

ten Rekompressionskollektor hineinragt. nächstgelegenen Punkten der Überschalldüse des Re

Der Entladungsvorgang findet am Ende der Düse kompressionskollektors' größer sein als die Entfcr bzw. am Anfang des Rekompressionskollektors statt. 5 nung eines jeden nicht isolierten Punktes der Hilfs

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der elektrode zur axialen Elektrode. Die axiale Elektrode

eingangs genannten Art zu vereinfachen und eine reicht zweckmäßigerweise gerade bis zum Eingang

bessere Leistungsausnutzung der elektrischen Spau- dei Rekompressionskollektors.

nungsgeneratoren zu bewirken. Wichtig ist, daß die im Gasstrom liegende axial«

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß io Elektrode das Bezugspotential führt, auf das die bei

vorgeschlagen, daß die Elektroden derart angeordnet den übrigen Elektroden einwirken. Man kommt alsc

sind, daß die Hauptentladung zwischen der axialen mit insgesamt drei Elektroden zur Durchführung vor

Elektrode und dem Rekompressionskollektor erfolgt, zwei Entladungen aus.

daß die Hilfselektrode, bezogen auf die axiale Elek- Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin

trode, an höherem Potential liegt als der Rekompres- 15 daß eine zu plötzliche chemische Reaktion des Gtse«

sionskollektor, und daß die Hilfselektrode in an sich in der Hauptenladungszone durch eine Vorionisie-

bekannter Weise vor oder in Höhe der Einschnürung rung verhindert wird,

angeordnet ist. Zweckmäßigerweise ist die Hilfselektrode vor dei

Bei einer derartigen Vorrichtung kann die Hilfs- Einschnürung des Gasstromes in unmittelbarer Nähe entladung mit einer Wechselspannung durchgeführt »o des Rekompressionskollektors angeordnet,
werden, die in jeder Spannungsperiode eine Zünd- Weiterhin ist zweckmäßigerweise die zur Durchspannung V_x erreicht, die ausreicht, um den Gas- führung der Hilfsentladung angelegte elektrische strom zu ionisieren. An der Hauptentladungsstelle Spannung derart gegenüber der zur Durchführung genügt eine wesentlich geringere Spannung V₂, um der Hauptentladung angelegten elektrischen Spandie Ionisierung des Gases aufrechtzuerhalten und die as nung phasenverschoben, daß sich eine maximale chemische Reaktion herbeizuführen. Hilfsentladung ergibt, wenn die Spannung für die

Als Hilfselektrode kann entweder ein auf den Gas- Hauptentladung einen Wert annimmt, der etwa dei

strom gerichteter Stift oder die Überschalldiise selbst zur Aufrechterhaltung der Entladung in dem ioni-

verwendet werden. sierten Gas erforderlichen Spannung entspricht.

Ist die Hilfselektrode ein auf den Gasstrom gerich- 30 Die Einführung von Ionen in das Innere einer mil tcter Stift, so besitzt sie vorteilhafterweise einen aus Überschallgeschwindigkeit strömenden Gasströmung leitfähigem Material bestehenden, abdichtend in begegnet einer Anzahl von Schwierigkeiten, die aul einer an der Wandung des Entspannungsraumes be- die äußerst hohe Geschwindigkeit der Gasmoleküle festigten Führung gleitenden Halter, der gegen die zurückzuführen sind. Versuche zeigen, daß ein aul Führung elektrisch isoliert ist, und der Halter ist an 35 Überschallgeschwindigkeit gebrachter Gasstrahl odei seinem Ende mit einer in den Entspannungsraum eine Gasströmung gewissermaßen einer Stange angehineinragenden metallischen Verlängerung ausgestat- nähert werden kann, deren Charakteristiken von detet. Diese Verlängerung bildet den eigentlichen Elek- nen eines in Ruhe befindlichen Gases oder eines mil trodenstift. Durch Verstellen des Halters in der Füh- geringer Geschwindigkeit angeregten Gases sehr verrung kann die Position der Elektrodcnspitze in dem 40 schieden sind. Im einzelnen zeigt der Versuch, daC Gasstrahl verändert werden. eine elektrische Entladung einen auf Überschallge-

Die Verlängerung kann aus einem exzentrisch zur schwindigkeit gebrachten Gasstrahl nur schwei Achse des Halters an dessen Ende angebrachten zu- durchdringt und vorzugsweise zwischen der Hilfsgespitzten Stift bestehen. In diesem Falle erfolgt die elektrode, die sich außerhalb des Gasstrahls befindet Verstellung durch Drehung der Achse, wodurch die 45 und den Wänden der Entspannungskammer, in dei Spitze des Stiftes in Richtung der Gasströmung oder ein schwacher Druck herrscht, durchschlägt. Weiterin Gegenrichtung verstellt wird. hin haben die durch die Entladung erzeugten Ionen

Eine ähnlich Wirkung erhält man, wenn die metal- die Tendenz, infolge der sehr hohen Geschwindigkeil

lische Spitze gegenüber der Achse des Halters ge- des Strahles an der Peripherie der Gasströmung zu

neigt und mittig an dessen Ende angebracht ist. In 50 bleiben. Schließlich muß berücksichtigt werden, daO

beiden Fällen sollte der Halter in der Führung um es bei einer mit Überschallgeschwindigkeit bewegten

seine Achse drehbar sein. Gasströmung wegen der hohen Geschwindigkeit un-

Wie bereits erwähnt, kann die Hilfselektrode von möglich ist, den Strahl nach Auftreten einer Strö-

der aus leitfähigem Material bestehenden und elek- mung wiederherzustellen, und daß demzufolge jede

trisch gegenüber dem Aufbau der Vorrichtung iso- 55 in dem Gas erzeugte Störung nur stromabwärts

lierten Überschalldüse gebildet werden, wobei die wirkt.

Überschalldüse an einen Spannungsgenerator ange- Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß in

schlossen ist. In diesem Falle macht die Positionie- dem mit Überschallgeschwindigkeit fließenden Gas-

rung der Hilfselektrode überhaupt keine Schwierig- strom unter Umständen eine Störstelle existieren

keiten, da diese von der Übcrschalldüse, die stets an 60 könnte, und daß es möglich sein müßte, die normale

ihrem Platz bleibt, selbst gebildet wird. Ionisierung des Gasstromes unter gewissen wohlde-

Zum Anschluß der Überschalldüse kann im einem finierten Umständen durch eine Hilfsentladung zwi-

isolierendem Schutzkörper ein Kontaktstift aus leitfä- sehen einer außerhalb des Gasstromes angeordneter

higem Material vorgesehen sein. Dieser Kontaktstift Elektrode und einer zweiten inmitten der Gasströ-

wird durch ein geeignetes Druckmittel, z. B. eine Fe- 65 mung angeordneten Elektrode durchzuführen. Dabei

der, gegen die Überschalldüse gepreßt, so daß eine wird andererseits festgestellt, daß bei einer zuerst

sichere Kontaktgabe gewährleistet ist. ionisierten mit Überschallgeschwindigkeit fließenden

Zur Gewährleistung einer sicheren und definierten Gasströmung, die danach einer elektrischen Hochlei-

stungsentladung im Bereich der Stoßwelle ausgesetzt Hohlraum 9 befindet, in den ein seitliches Rohr 1·, 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 Überschau- 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 Rclenwasserstoffe, die mindestens vier Kohlenstoffa- kompressionsorgans 6 mittels eines Stopfens 13 aus tome enthalten, beispielsweise des Butan, eine Acety- »o 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 be-

der 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 Re-

das Ende der Elektrode eine Diskontinuität bildet, kompressionsorgan 6 eingeführt und in denen sie ab-

wenn es sich in der Strömungszone befindet, in der dichtend befestigt sind.

sich die Stoßwelle nach der Gesetzen der Aerodyna- In der Wandung des Entspannungsraumes 5 ist mik aufbaut, so daß die Ausbildung und die Stabili- eine von einem Stopfen 17 aus Isoliermaterial umgesierung der sich an das Elektrodenende anhängenden ao 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- »5 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 Rekompressions-

aus 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 Gas-

zwischen 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 Ausführungsform 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 be-

schallkammer eine Einschnürung des Gasstromes bil- 40 trägt beispielsweise 41 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 genannschen 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 50 Entfernung, in der sich die Hilfselektrode relativ zui

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-

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Hilfselektrode nen.^vUnter Anwendung der obengenannten Formelr

und deren Halterung, und 55 ergibt sich für eine Düse, deren Geometrie dem obi·

F i g. 3 zeigt einen Schnitt durch eine zweite Aus- _{Bei iel entsprkht und mr die f}W\ _{= Q1} ^

führungsform der erfindungsgemaßen Vorrichtung. ^{r J} \d 1 ' ^

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Durchführung

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

gestellt, die eine Überschalldüse 4 enthält. Diese 60

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

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

Entspannungsraum S und ein in Richiung der Achse befinden muß.

der Überschalldüse 4 angeordnetes Rekompressions- Im vorliegenden Falle beträgt die Spannung V

organo für das Gas. Die Düse4 ist in einem Raum 7 65 3600 Volt und die Spannung V₂ beträgt 900 Voll

einer zylindrischen Halterung 8 eingekapselt und be- Die Elektrode 11 und das Rekompressionsorgan¹

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

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

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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 Füheines 220 V-Drei-Phasennetzes gespeist, die gegen- rung 27 rechtwinklig zur Achse der axialen Eleküber der Speisespannung des Haupttransformators in trcde 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 F i g. 3 dargestellte Vorrichtung enthält eine für die Aufrechterhaltung der Entladung in dem ioni- Überschalldüse 38 aus Wolfram, bei deren Durchsierten Gas erforderlichen Spannungswert entspricht. gang dem Gas eine Überschallgeschwindigkeit ver-

Hieran erkennt man die Vorteile einer Hilfseiek- 15 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 Enlspannungsrau-

von C,l A bei 5000 Volt erreicht, daß für die Haupt- mes angeordnet ist. Das Düsenmaterial, im vorlie-

entladung ein Strom von 20 A bei einer Spannung genden Falle Wolfram, zeichnet sich durch Feuerfe-

von 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 Ausführungs-

gung an der Wandung 24 des Entspannungsraumes beispiel die Hilfselektrode.

im Schnitt dargestellt. Die Hilfselektrode selbst wird 35 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

fähigem Material gebildet, an dessen Ende ein metal- Stahl gehalten, der mit dem Kollektor 40 die Masse

lischer angespitzter Stift 26 aus gegen elektrische bildet. Die Düse 38 ist elektrisch gegen den Körner

Entladungen widerstandsfähigem Material, im vorlie- 41 durch einen aus Glas und Glimmer bestehenden

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

Spitze bildet den »aktiven« Teil der Elektrode wäh- Ende 42 a des Überzuges 42 sich über die Höhe des

rend der elektrischen Entladung zwischen der Hilfs- Endes 38 α der Düse hinaus erstreckt. Diese Anord-

elektrode und der axialen Elektrode. Der Stift 26 ist nung ist vorteilhaft, denn durch sie werden para^t^e

exzentrisch zur Achse des Halters 25 angeordnet. Entladungen zwischen der Düse und Masse vertnie-

Ferner ist ein metallisches Rohr 27, das an einer 35 den. Die Länge der Düse ist geringer als die Tiefe Öffnung 28 der Wandung 24 des Entspannungsrau- der Füllung des Körpers 41, und am Ende der Höhmes angeordnet ist, an dieser Wandung angeschweißt lung 43 ist ein freier Raum gelassen, in den ein seitli- und bildet einen Ansatz, der als Führung für den ches Rohr 44 einmündet; durch das Rohr 4* w.rd Halter 25 dient. Das Rohr 27 ist im Innern mit einer das zu behandelnde Gas, in diesem Falle Butan, einisolierenden Hülle 29 versehen, die mittels einer 40 geführt.

Ringdichtung 30 abgedichtet ist und an der Innen- Die Düse 38 und der Kollektor 40 sind abdichtend wand des Rohres 27 anliegt. Das äußere Ende der an ihrer Halterung befestigt; aus der Figur ist weiter-Isolierhülle 29 ist mit einem Kragen 31 ausgestattet, hin ersichtlich, daß der Raum 39 seitlich di"-^ H~-> der am Rohr 27 anliegt und dieses stirnseitig abdich- Körper 41 begrenzt wird. Auf der Achse der Düse 38 tet. Der zylindrische Halter 25 besitzt eine Einschnü- 45 ist eine Hauptelektrode 45 angeordnet, und diese errang 32, in der eine Ringdichtung 33 untergebracht streckt sich bis zum Eingang des Rekompressionskolist, die eine dichte Verbindung zwischen dem Halter iektors 40. Diese Anordnung erlaubt es, die Stoß-25 und dem Rohr 27 schafft. Ein auf das äußere welle am Eingang des Kollektors 40 zu stabilisieren Ende des Rohres 27 aufgeschraubter Stutzen 34 und ihn auf Grund der durch das Ende dieser üickspannt die Außenfläche des Kragens 31 in der Weise 50 trode hervorgerufenen Diskontinuität der Gasströein, daß der Kragen festgehalten wird und auf diese mung an das Ende der Hauptelektrode anzukoppeln. Weise ein Verschieben der Isolierhülle 29 vermieden Die Hauptentladung entsteht an dieser Stelle, und sie wird. Am Ende des Stutzens 34 ist ein metallischer konzentriert sich in der Stoßwelle, d. h. in einem sehi Kopf 35 mit einer Bohrung, deren Durchmesser des kleinen Volumen, von der Größenordnung von 2 \ Halters 25 entspricht, angeschraubt. Er dient der 55 Dicke, also praktisch in einer Fläche. Diese Konzen Führung für den oberen Teil des Halters 25. Ferner tration der Entladung in der Fläche der Stoßwelle er sind Verbindungsmittel 36 zum Anlegen eines Stro- klärt sich durch die Strömung der Entladung, die au mes am äußeren Ende des Halters 25 vorgesehen. die Geschwindigkeit im Überschallbereich zurückzu

Es ist ersichtlich, daß diese Montage es erlaubt, führen ist und durch die Tatsache, daß die Stoßwelli

den Halter 25 in dem Rohr 27, ohne die Dichtigkeit 60 für die Entladung eine Barriere bildet, die im Ver

der Vorrichtung zu beeinträchtigen, zu verschieben hältnis zum Unterschallbereich, in dem die Entla und demzufolge die Position der Spitze des metalli- dung außerordentlich schwierig ist, sehr leicht r

sehen Stiftes 26 relativ zur Achse des Gasstromes zu überschreiten ist. Diese räumlich sehr begrenzte EnI

verstellen. Auf Grund dieser Montage kann der Hai- ladung erzeugt die Umsetzung von Butan in Ace

ter 25 eine Drehung um seine Achse vollführen, so 65 tylen.

daß die Spitze des Stiftes 26 infolge ihrer exzentri- Die Elektrode 45 ist auf der Achse der Düse 3 sehen Anbringung an dem Halter um ein gewisses und des Kollektors 40 mittels eines Stopfens 46 av Maß seitlich in dem Gasstrom verstellt wird. Hier- Isoliermaterial, im vorliegenden Falle aus einei

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 zv/ischen 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 den 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 (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Durchführung chemischer Reaktionen mittels elektrischer Entladungen m einem in einer überschallströmung ionisierten Gasstrom, bei welcher der Gasstrom im An-Schluß an eine überschaüd^e nacheinander emer

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 10 Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Schutzkörpers