DE205464C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Λ* 205464-KLASSE 12 h. GRUPPE

in GELSENKIRCHEN.

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer Starkstromflammenbögen bei einem Elektrodenabstand, der das Maß der zur selbständigen Bildung eines Flammenbogens bei einer gegebenen Spannung erforderlichen Entfernung stark überschreitet, so daß ohne geeignete Vorkehrungen überhaupt kein Flammenbogen entstehen würde. Um nun trotzdem eine regelmäßige Bildung

ίο der Flammenbögen zu erzielen, verfährt man bei vorliegender Erfindung in der Weise, daß man die Flammenbogenstrecke des Arbeitsstromkreises durch die Primärwicklung eines Transformators oder einer anderen geeigneten Vorrichtung von genügendem Übersetzungsverhältnis überbrückt und den Sekundärstromkreis dieser Vorrichtung durch eine besondere Hilfs- bzw. Sekundärflammenbogenstrecke mit geeigneter Elektrodenform unterbricht. Die sich nun an den letzteren bildenden Flammenbögen werden zwecks Herbeiführung-der Zündung der Hauptstromflammenstrecke dieser durch einen starken Gasstrom zugeblasen.
Bekannt ist es bereits, einen Hilfsstromkreis zur Erzeugung eines Hilfsflammenbogeiis zu verwenden und durch Zutreiben dieses Flammenbogens den Flammenbogen des Hauptstromkreises zum Ansprechen zu bringen; aber dieses Verfahren unterscheidet sich in wesentliehen Punkten von dem hier geübten Verfahren. Während hier die Hauptstromflammenstrecke direkt durch die Primärwicklung eines Transformators oder einer sonstigen geeigneten Vorrichtung von genügendem Übersetzungsverhältnis überbrückt wird, wobei der Sekundärstromkreis durch eine Flammenbogenstrecke unterbrochen ist, wird dort ein Sekundärstromkreis angeordnet, der von einer besonderen Stromquelle oder von einer für Hauptstromkreis und Zündungsstromkreis gemein- samen Stromquelle direkt gespeist wird, wobei die am Sekundärstromkreis entstehenden Flammenbögen nicht durch einen Gasstrom, . sondern durch magnetische oder elektrodynamische Wirkung der Hauptstromflammenstrecke zugetrieben werden. Hierbei ergeben sich wesentliche Unterschiede gegenüber dem Erfindungsgegenstande. Sobald der sekundäre Stromkreis von einer besonderen Stromquelle gespeist wird, ist Synchronismus in beiden Stromkreisen so gut wie ausgeschlossen.

Falls mit Wechselstrom gearbeitet wird, ist jedoch der Synchronismus unbedingt erforderlich, um Kurzschlüsse zu vermeiden und um ein ruhiges Brennen der Flammen zu erzielen. Bei Phasenverschiebung ist es jedoch nicht zu vermeiden, daß die durch den fremden Stromkreis veranlaßte Zündung nahe dem Spannungsmaximum erfolgt, wodurch ein nicht auszublasender Kurzschluß entstehen würde. Auch bei Speisung des sekundären Stromkreises von der gemeinsamen Stromquelle, wobei ja an sich unter gleichen Verhältnissen in beiden Stromkreisen Synchronismus vorhanden sein wird, ist in dem Falle, daß der sekundäre Stromkreis nur geringe Energie-

mengen verzehren soll, eine Phasenverschiebung unvermeidlich. Um die aufzuwendende Energiemenge gering zu halten, muß in den Stromkreis ein Widerstand von hoher Selbstinduktion (Transformator, Drosselspule) eingeschaltet werden, wodurch direkt eine Phasenverschiebung, also ein Nacheilen des Stromes, herbeigeführt wird. Bei den bekannten Vorrichtungen sind nun keine Mittel vorgesehen, um

ίο diese Phasenverschiebung wieder auszugleichen. Bekanntlich veranlaßt das Einschalten von Kondensatoren das Voreilen des Stromes. . Man hat es somit in der Hand, die Phasenverschiebung infolge Einschaltens von Selbstinduktionswiderständen in beliebiger Weise durch Dazuschalten von Kondensatoren zu modifizieren, so daß unter allen Umständen Synchronismus erreicht werden kann. Das ist bei vorliegender Erfindung geschehen.

Von den durch das neue Verfahren erreichten Vorteilen und neuen technischen Wirkungen kommt vor allem in Betracht, daß die Deformation der Spannungs- und Stromkurve durch die Flammenbogenentladungen vermieden bzw. auf ein praktisch unschädliches Maß herabgemindert wird, und daß man die Primärflammenstrecke mit Spannungen betreiben kann, die eine regelmäßige Zündung an sich unmöglich machen würde. Es ergibt sich bei einer Spannung des Primär stromkreises von 500 Volt eine ebenso regelmäßige Arbeit wie bei höheren Spannungen bis zu 3000 Volt. Dabei hat man die große Schwierigkeit, Flammenbögen auszublasen, welche an eine sehr hohe Spännung angelegt sind, vollständig vermieden und den großen Vorteil erzielt, daß die leichte und regelmäßige Zündung sehr hoher Spannungen mit der leichten Auslöschbarkeit der Flammenladungen von niedriger Spannung vereinigt ist.

Weiter ergibt sich aus der Anwendung des neuen Verfahrens der wichtige Vorteil, daß alle mechanisch bewegten Teile vermieden sind und somit Betriebsstörungen durch Kurz-Schlüsse unmöglich vorkommen können.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens' schemätisch zur Darstellung gebracht. Die beiden Elektroden 1 und 2 der Hörner flammenstrecke stehen mit ihren unteren Spitzen so weit voneinander entfernt, daß eine Zündung durch die Normalspannung des durch die Leitungen 3 und 4 zugeführten Stromes ausgeschlossen ist. Unterhalb dieser Flammenstrecke ist eine zweite Flammenstrecke so angeordnet, daß beide eine gemeinsame Mittelachse x-x besitzen und daß die Hörnerelektreden 1, 2 und 5, 6 in einer Ebene liegen. Beide Einrichtungen können beispielsweise in einem aus isolierendem Material angefertigten Rohr von schlitzförmigem Querschnitt angeordnet und das Rohr unten mit einer Gaszuführung, oben mit einer Gasabführung in Richtung des Pfeiles I versehen sein.

Die Elektroden 5, 6 der zweiten Flammenstrecke sind mit den Sekundärwicklungen 7 eines Transformators, beispielsweise eines solchen mit dem Übersetzungsverhältnis 1 : 30 verbunden, während die Primärwicklung 8 des Transformators in der in der Zeichnung angegebenen Weise parallel zu der primären Flammenbogenstrecke geschaltet ist.

Führt nun z. B. die Hauptstromleitung Wechselstrom von 50 Perioden in der Sekunde und 2000 Volt Spannung, so wird bei Beginn einer jeden halben Periode die Sekundärflammenstrecke, die einen entsprechenden Elektrodenabstand erhält, sehr früh zünden. Die große Luftgeschwindigkeit in dem die Vorrichtung einschließenden Rohr bewirkt, daß die so eingeleitete Entladung der Sekundärfiammenstrecke nach Art des punktiert eingezeichneten Bogens 9 der Hauptstromfiammenstrecke zugeblasen wird, so daß dann auch diese entzündet wird.

Wäre diese Zündung durch die Sekundärwicklung des.Transformators nicht vorhanden, so würde die Hauptstromflammenstrecke entweder viel später zünden, oder sie müßte eine so geringe Elektrodendistanz erhalten, daß sie im späteren Verlauf der halben Periode, wenn die Spannung immer höher wächst, einen schwer auszublasenden Kurzschluß bildet; dies ist also durch die beschriebene Anordnung vollständig vermieden.

Bei der Elektrodenspannung von z. B. 3000 Volt wird die Elektrodendistanz 3 cm groß gemacht, so daß jede Selbstzündung völlig ausgeschlossen ist. Die Sekundär-· funkenstrecke erhält dagegen eine solche Distanz, daß sie bereits bei 2000 Volt Primärspannung zündet. Die Zündung der letzteren tritt also schon im ersten Zwanzigstel der halben Periode ein und setzt sich fort in außerordentlich rascher Folge. '

Hierbei kann aber diese Sekundärfunkenstrecke selbst keinen Kurzschluß bilden, weil ihr durch den Transformator eine ganz erhebliche Selbstinduktion vorgeschaltet ist, welche ein zu starkes Anwachsen des Stromes in dieser Flammenstrecke unmöglich macht.

Ist hierbei außerdem noch eine ganz bestimmte Periodizität in der Zündungstätigkeit dieser Funkenstrecke erwünscht, so kann in den Sekundärstromkreis eine Kapazität 10 eingeschaltet werden, deren Dimension bis zur Erreichung der gewünschten Periodenzahl mit der Selbstinduktion des Sekundärstromkreises abgestimmt werden kann.

Dabei wird der Primärstromkreis durch den starken Luftzug im Rohr, der im praktischen Falle auf mindestens 50 m in der Sekunde zu

halten ist, nach jeder Zündung rapid unterbrochen, so daß er eine ganz bestimmte, durch die Stärke des Luftstromes und die Elektrodenspannung bedingte Stromstärke verarbeitet, jedoch die Spannungskurve des Netzes, an welches dieser Stromkreis angeschlossen ist, absolut, nicht beeinflußt; letzteres geschieht deshalb nicht, weil sie in beliebig regulierbarer Weise bei jedem Spannungszustand des Netzes Strom entnimmt je nach der Häufigkeit der Zündung, welche in der erläuterten Weise in sehr weiten Grenzen abgeändert werden kann.

Der Vollständigkeit halber ist noch zu bemerken, daß die Sekundärflammenstrecke nur . sehr kurze Hörnerelektroden benötigt, und daß der Transformator sehr klein sein kann, weil eine Zündung schon mit äußerst geringen Stromstärken in der Sekundärflammenstrecke erzielt wird.

Selbstverständlich kann jede beliebige Elektrodenform gewählt werden, wenn nur die Flammenstrecken so zueinander liegen, daß der verlängerte Flammenbogen der Sekundärflammenstrecke die Primärflammenstrecke sicher entzündet.

Schließlich kann auch noch in den Primärstromkreis des Transformators eine Kapazität 11 so eingeschaltet werden, daß bei der Zündung der genannten Primärflammenstrecke diese Kapazität 11 plötzlich durch die primäre Flammenstrecke entladen wird und so auch auf diese Weise eine Periodizität in den Entladungen der Sekundärflammenstrecke herbeigeführt werden kann.

Selbstverständlich kann statt des Transformators auch ein entsprechender anderer Apparat, beispielsweise eine Selbstinduktionsspule mit den erforderlichen elektrischen Dimensionen unter Verbindung mit einer Kapazitat benutzt und schließlich mit diesen Hilfsmitteln diie Primärleitung auch mit Gleichstrom betrieben werden.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung elektrischer Starkstromflammenbögen zwischen einem Elektrodenpaar mit großem Abstand durch Hineintreiben von Lichtbögen, die zwischen einem Elektrodenpaar mit kleinerem Abstand unter geringem Energieaufwand entstanden sind, in den Zwischenraum des ersteren Paares zwecks der Behandlung von Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündungslichtbogen durch den kräftigen Strom des zu behandelnden Gases den Arbeitselektroden zugeblasen wird.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zündungsstromkreis ein regelbarer oder entsprechend abgestimmter Kondensator angeordnet ist, zu dem Zweck, eine unerwünschte Phasenverschiebung des Zündungsstromes gegen den Arbeitsstrom auszugleichen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.