DE202695C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

— M 202695 KLASSE 12Λ. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. August 1904 ab.

Es ist bekannt, bei der Durchführung endothermisch verlaufender Reaktionen in Gasen und Gasgemischen mit Hilfe des elektrischen Lichtbogens diesen letzteren der Einwirkung eines Magnetfeldes auszusetzen, um die Verwendung sehr kräftiger Lichtbogen zu ermöglichen und dadurch eine bessere Ausbeute zu erreichen. Die bis jetzt zu diesem Zwecke verwendeten Öfen waren mit großen hufeisenförmigen Eisenkernen zwecks Erregung des erforderlichen magnetischen Feldes versehen, was die Anlage verteuerte und auch den für die Öfen erforderlichen Raumbedarf bedeutend yergfößerte. Wird ein Lichtbogen zwischen in einer senkrechten Ebene liegenden Hörnerelektroden eingeleitet, ohne daß durch besondere Vorrichtungen eine magnetische Beeinflussung derselben stattfindet, so kann allerdings eine Verschiebung des Lichtbogens zufolge der bekannten elektrodynamischen Wirkungen zwischen dem Lichtbogen und den durch die Hörnerelektrbden zufließenden Strömen eintreten; die Erfahrung zeigt aber, daß diese Erscheinung nicht genügt, um bei Verwendung starker Ströme eine wünschenswerte Ausbeute derselben zu erreichen.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die obigen Ubelstände zu beseitigen. Die Erfindung kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, daß auf den Lichtbogenstrom durch besondere Ströme von passender Stromstärke, welche durch die Elektroden bzw. besondere, in deren Nähe vorgesehene Leiter hindurchgeleitet werden, eine verstärkte elektrodynamische Wirkung ausgeübt wird. Die zwischen den Elektroden in geeigneter Weise eingeleiteten Lichtbogen werden dabei mit solcher Geschwindigkeit durch die zu behandelnde Gasmasse verschoben, "fraß sie als eine zusammenhängende flächenartige Lichtbogenflamme erscheinen. Bei elektrodynamischer Beeinflussung der zwischen hörnerförmigen Elektroden eingeleiteten Lichtbogen gemäß dieser Erfindung wird der besondere Vorteil erreicht, daß die das Kraftfeld erzeugenden Leiter in die Ebene der Lichtbogenfläche, d.h. an die kurzen Seiten des für gewöhnlich flachen Ofens verlegt werden. Es wird hierdurch möglich, eine beliebige Anzahl von Ofenkammern dicht nebeneinander aufzureihen, bzw. lange öfen zu bauen, welche durch Zwischenwände in eine größere Anzahl flache Ofenkammern geteilt sind, und dadurch eine beträchtliche Ersparnis an Raum und Kosten zu erreichen. _s .

Auf der beiliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsformen von Apparaten nach dieser Erfindung schematisch dargestellt.

Der als erste Ausführungsform in Fig. 1 dargestellte Apparat besitzt in gewöhnlicher Weise eine Reaktionskammer a, die die zu behandelnden Gase, beispielsweise Luft, enthält und mit Öffnungen b, c für den Em-

bzw. Austritt der Gase ausgestattet ist. Die Elektroden d, d, die selbstverständlich von den Wandungen der Reaktionskammer α isoliert sein müssen, wenn diese aus elektrisch leitendem Material bestehen, sind innerhalb der Reaktionskammer umgebogen und in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise angeordnet. Die einander entlang gehenden Teile e, e der Elektroden sind in bekannter Weise hörnerförmig gestaltet.

Um die Lichtbogen entstehen zu lassen und das Durchschlagen der Gasschicht zu erleichtern, sind die Elektroden an dem Punkte/ einander näher gebracht, wobei beispielsweise die Bildung der Lichtbogen durch zweckmäßige Spannungssteigerungen an den Elektroden mittels besonderer Hochspannungsumformer in Verbindung mit Kondensatoren oder durch Beleuchtung mit ionisierenden Strahlen erleichtert werden kann. Nachdem der als beweglicher Leiter zu betrachtende Bogen bei f entstanden ist, äußert der aus den festen Elektroden gebildete Teil der Strombahn auf den Bogen eine elektrodynamische Wirkung, die eventuell den Bogen längs den Elektroden durch die Reaktionskammer verschiebt.

Die genannte elektrodynamische Wirkung ist indessen sehr gering, so daß die Bewegung des Lichtbogens in etwa demselben Grade von der Strömung der Gase durch die Reaktionskammer abhängig . wird. Eine Verschiebung der Lichtbogen lediglich auf Grund dieser elektrodynamischen Wirkung ist zu klein, um eine den praktischen Bedürfnissen entsprechende Konzentration der Energie in demselben Lichtbogen zu ermöglichen, indem die von dem Lichtbogen getroffene Gasmasse gegenüber der verbrauchten Energiemenge allzu klein ist. Verstärkt man dagegen die genannte elektrodynamische Einwirkung auf den Lichtbogen, so kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Lichtbogens beliebig groß und nahezu unabhängig von der Geschwindigkeit der Gasmasse werden.

Zu diesem Zwecke sind die Elektroden gemäß dieser Erfindung für sich in besondere Stromkreise eingeschaltet, durch welche separat erzeugte Ströme geleitet werden. Dynamomaschinen g, g sind mit je einer Elektrode in Verbindung, so daß letztere mit der Stromquelle und den Zuleitungen eine in sich geschlossene Strombahn bildet. Der den Bogen bildende Hauptstrom sowie die von den Stromquellen g erzeugten Ströme können jede beliebige Stromform haben, wobei die auf die Lichtbogen wirkenden Kräfte gemäß den Gesetzen der elektrodynamischen Einwirkung der Ströme aufeinander konstant nach der einen oder anderen Richtung wirken, oder eine immer wechselnde Richtung erhalten, die von der jeweiligen Richtung der Ströme abhängig ist. Demzufolge werden auch die Lichtbogen in der einen oder anderen Richtung verschoben oder erhalten in der Längsrichtung der Elektroden eine hin und her gehende Bewegung.

Statt die gesondert erzeugten Ströme zur Beeinflussung der Lichtbogen durch die Elektroden zu leiten, kann man für diese Ströme auch besondere Leiter verwenden, welche im Apparat derart angebracht sind, daß die hindurchgehenden Ströme eine geeignete elektrodynamische Einwirkung auf die Lichtbogen ausüben. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt. Die Stromkreise der Dynamomaschinen g, g sind bei dieser Ausführungsform durch besondere Leiter e¹, e¹ geschlossen, die längs den Teilen e, e der Elektroden und von diesen isoliert angeordnet sind.

Einen dritten, besonders für Wechselströme geeigneten Apparat zeigt Fig. 3. Die den Lichtbogenstrom zuführenden Leiter h bilden Primärkreise i von Wechselstromumformern und führen dann zu den Elektroden d, deren Enden in Verbindung mit den Sekundärkreisen k der genannten Umformer stehen, so daß die Zuleitungen zu den Elektroden und die Elektroden selbst geschlossene Stromkreise bilden. Die Wirkungsweise dieses Apparates ist folgende: Ist der Lichtbogen bei f gebildet worden, so wird durch den die Primärwicklungen i durchfließenden Strom in den Sekundärwicklungen k ein Strom erregt, dessen Stärke von dem Verhältnis der Windungszahlen der Primär- und Sekundärwicklung des Umformers abhängt. Man kann somit in den sekundären Wicklungen Ströme erhalten, welche z. B. 10, 100, 1000 oder mehrmal stärker sind als der Strom des Lichtbogens, wodurch sich eine in gleichem Verhältnis stärker verschiebende Wirkung auf den Lichtbogen ergibt.

Eine andere Ausführungsform des Apparates zeigt Fig. 4, bei welcher die Elektroden in Schraubenlinien gewunden sind. Der Apparat besitzt eine Umformeeinrichtung, wie eine solche schon in Fig. 3 dargestellt ist. Die Teile e, e der Elektroden, zwischen denen die Lichtbogen überspringen, sind in Schraubenlinien von gleicher Steigung, aber mit verschieden großem Durchmesser gewunden, wobei der schraubenförmige Teil der einen Elektrode innerhalb des schraubenförmigen Teiles der anderen Elektrode angebracht ist. Während des Betriebes laufen die gebildeten Lichtbogen den Windungen entlang und üben an verschiedenen Punkten der Gasmasse ihre Wirkung aus, ^:

Die innere Elektrode kann auch durch einen geraden Leiter ersetzt werden, wie die Ausführungsform nach Fig. 5 zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird der den Lichtbogen beeinflussende besondere Strom lediglich durch die schraubenförmige Elektrode geleitet. Auch bei den in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen kann es unter Umständen genügen, die den Lichtbogen beeinflussenden Ströme lediglich durch die eine Elektrode bzw. durch einen besonderen Leiter zu führen.

Ist die eine oder sind beide Elektroden nicht linear, so können die besonderen Ströme für den Antrieb der Lichtbögen durch elektromagnetische Induktion direkt in der einen oder in den beiden der nicht linearen Elektroden erzeugt werden, welche dann selbst geschlossene Strombahnen für diese besonderen Ströme bilden. Die Ausführungsform nach Fig. 6 zeigt eine derartige Anordnung, bei welcher die eine Elektrode von einem Blechzylinder / gebildet ist und die andere in einer Schraubenlinie gewunden ist. Die Elektrode m ist um einen Eisenkern η gewickelt, dessen Enden durch Teile n¹ miteinander verbunden sind, um einen geschlossenen magnetischen Kreis zu bilden. Das die Lichtbögen beeinflussende Kraftlinienfeld wird hierbei hauptsächlich von den in dem Blechzylinder / induzierten starken Sekundärströmen erzeugt, indem diese Ströme in dem zwischen dem Eisenkern η und der inneren Wandung des Zylinders / liegenden Raum ein' sehr kräftiges Feld erregen, während der die Elektrode m durchfließende Strom eine gegenüber den im Blechzylinder/ kreisenden Strömen ziemlich schwache Einwirkung ausübt. Der Eisenkern hat dagegen auf die Bildung des die Lichtbögen beeinflussenden Kraftlinienfeldes keinen direkten Einfluß. Die Elektrode m wird von einem Umformer i, k, dessen Primärwicklung i in den Hauptstromkreis eingeschaltet ist, gespeist. Letzterer geht von dem einen Pol der Stromquelle nach der Primärwicklung i des Umformers und dem einen Ende der Elektrode m, von dort unter Bildung eines Lichtbogens zu dem Blechzylinder / und von diesem zum anderen Pol der Stromquelle. Die ^ Sekundärwicklung k ist in eine einerseits mit dem anderen Ende der Elektrode m und andererseits mit dem Hauptstromkreis in Verbindung stehende Leitung eingeschaltet. Der Blechzylinder / ist dem. unteren Teile der Elektrode m bei/ genähert, so daß die Lichtbögen hier entstehen können, um sich unter dem Einfluß der in der Elektrode m und in dem Blechzylinder kreisenden- Ströme durch die in dem Apparate eingeschlossene Gasmasse hindurch zu bewegen, wobei sie den Windungen von Ot folgen.

Die beschriebenen Apparate sind lediglich Ausführungsformen, welche natürlich hinsichtlich der Elektroden vervielfacht werden können. Der Grundgedanke der Apparate ist lediglich der, in die Bewegungsbahn der Lichtbögen auf elektrodynamischem Wege das Kraftlinienfeld zu verstärken, welches von dem Lichtbogenstrom bei dessen Durchgang durch die Teile der Elektroden, längs welcher die Verschiebung der Lichtbögen stattfindet, erzeugt wird.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Durchführung endothermisch verlaufender Reaktionen in Gasen und Gasgemischen unter Anwendung eines bewegten elektrischen Lichtbogens zur Hervorbringung der erforderlichen Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Lichtbogenstrom durch besondere Ströme von passender Stromstärke, welche durch die Elektroden bzw. besondere, in deren Nähe vorgesehene Leiter _ hindurchgeleitet werden, eine verstärkte elektrodynamische Wirkung ausgeübt wird.

2. Ofen zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer zur Aufnahme der zu behandelnden Gase dienenden Reaktionskammer, in welcher Elektroden von solcher Form vorgesehen sind, daß zwischen ihnen eingeleitete Lichtbögen durch die Gasmasse hindurch verschoben werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden für sich bzw. längs derselben vorgesehene Leiter in geschlossenem Stromkreise eingeschaltet sind, welche Stromquellen zur Erzeugung der besonderen, den Lichtbogen beeinflussenden Ströme enthalten.

3. Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellen, welche die die elektrodynamische Beeinflussung der Lichtbögen bewirkenden Stromkreise enthalten, aus Transformatoren bestehen, deren Primärwicklungen mit dem Lichtbogen des Ofens in Reihe geschaltet sind, zum Zweck, immer ein bestimmtes Verhältnis zwischen der die Lichtbögen beeinflussenden Kraft und der Stärke des Lichtbogenstromes zu erhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.