DE2109634C2 - Verfahren zur Erhitzung eines Gases mittels eines elektrischen Lichtbogens - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhitzung eines Gases mittels eines elektrischen Lichtbogens nach dem Hauptpatent 20 00 869.

Der Zweck der Gaserhitzung liegt in der Schaffung einer heißen Ofenatmosphäre zur Erzeugung bestimmter chemischer Reaktionen von in die Lichtbogenkammer eingebrachtem Beschickungsmaterial, und im Hinblick auf einen möglichst geringen Energiebedarf ist es wünschenswert, zur Herstellung dieser Ofenatmosphäre einen möglichst geringen Gasdurchsatz erhitzen zu müssen. Das ständige Einblasen des Gases durch den Ringspalt in die Lichtbogenkammer ist erforderlich, um die Lichtbogenverlängerung herbeizuführen, ohne welehe keine wesentliche Wärmeerzeugung in der Lichtbogenkammer erzielt werden kann.

Bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent wird das Gas durch den Ringspalt radial in die Lichtbogenkammer eingeleitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Hauptpatent im Hinblick auf eine Verringerung des Gasdurchsatzes und somit auf einen geringeren Energiebedarf bei gleicher Heizleistung zu verbessern.

In weiterer Ausbildung des Verfahrens nach dem Hauptpatent wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebene Maßnahme gelöst.

Durch die tangentiale Gaseinblasung wird erreicht, daß der erforderliche Gasdurchsatz gegenüber einer rein radialen Einleitung des Gases wesentlich verringert wird, da sich die Blaswirkung des eingeblasenen Gases durch die tangentiale Einblasrichtung im Umfangsbereich der Lichtbogenkammer konzentriert. Demzufolge genügt zur Erreichung einer gleichen Lichtbogenverlängerung wie bei dem grundsätzlichen Verfahren nach dem Hauptpatent eine geringere Gasmenge, d. h. die durch den Lichtbogen zu erhitzende Gasmenge is geringer, so daß entsprechend Energie eingespar werden kann.

Das Einblasen des Gasej mit einer tangentiale Richtungskomponente geht an sich aus der US-Pi 34 00 070 als bekannt hervor. Dort wird aber da Verfahren insgesamt anders geführt als nach den Hauptpatent

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nächste hend mit Bezug auf die Zeichnungen mehr im einzelne: beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 im Axialhalbschnitt den mittleren Teil eine Lichtbogenkammer mit dem Ringspalt zur Gaseinlei tung, und

F i g. 2 einen Leitring mit tangentialen Schlitzen zu Gaseinleitung in die Lichtbogenkammer in Stirnansicht F i g. 1 zeigt eine Lichtbogenkammer 20, die von zwe zylindrischen, zwischen sich einen axialen Ringspalt 2! bildenden Elektroden 21 und 27 umschlossen ist Di beiden Elektroden weisen jeweils einen zylindrischer Teil 22 bzw. 28 und einen damit über einen gerundetei Übergangsabschnitt 23 bzw. 29 verbundenen, radia nach außen ragenden Kragenteil 24 bzw. 26 auf, wöbe die Kragenteile der beiden Elektroden zwischen siel den axialen Ringspait 25 bilden.

Die Kragenteile 24,26 der beiden Elektroden weiser jeweils an ihrem Ende eine Schulter 46 bzw. 47 und eint radiale Rippe 48 bzw. 49 auf. Diese dienen dei Abstützung jeweils eines auf den betreffenden Kragen teil aufgesetzten Leitringes 53 bzw. 54 zur Einleitung von Gas in den Ringspalt, wobei sich der Leitring mi einem Ansatz 58 bzw. 59 an der betreffenden Schultei 46 bzw. 47 abstützt und zwischen dem Kragen und dem Leitring zur Abdichtung ein Dichtungsring 61 bzw. 62 eingelegt ist. Jeder Leitring 53 bzw. 54 weist einen Kranz von tangential verlaufenden Schlitzen 55 bzw. 56 zur tangentialen Einleitung des Gases in den Ringspalt auf, wie die Stirnansicht des einen Leitringes in F i g. 2 zeigt. Zwischen den beiden Leitringen 53 und 54 befindet sich ein isolierender Distanzring 51, der die beiden Elektroden mit gegenseitigem Axialabstand hält. Die beiden Elektroden 21 und 27 sind jeweils unter Bildung eines als Kühlkanal dienenden Spalts 64 bzw. 67 von einem elektrisch leitenden Mantel 112 bzw. 137 umschlossen, der im Bereich des Kragenteils der betreffenden Elektrode in einen im Querschnitt U-förmigen Wulst 124 bzw. 169 und sodann in einen radialen Flansch 125 bzw. 167 übergeht. An den Radialflansch ist ein axialer Ringansatz 126 bzw. 168 gebildet, der elektrisch leitend an dem betreffenden Leitring 53 bzw. 54 anliegt und sich mit seiner Stirnseite 127 bzw. 170 am radial äußeren Teil 128 des betreffenden Leitringes abstützt. Der elektrische Anschluß der beiden Elektroden erfolgt über die damit über die Leitringe elektrisch verbundenen Mantelteile 112 bzw. 137, die jeweils mit dem äußeren Randbereich 105 bzw. 171 ihres Radialflansches 125 bzw. 167 an die elektrischen Zuleitungen angeschlossen sind. In dem Raum zwischen jedem der beiden Mantelteile 112 und 137 und einem dieses wiederum umschließenden Spulengehäuse 82 bzw. 91 befinden sich jeweils zwei Magnetspulen 129 und 130 bzw. 141 und 142 die jeweils in Isoliermaterial 180, 181 eingebettete Windungen eines kühlmitteldurchströmten hohlen elektrischen Leiters aufweisen. Der elektrische Anschluß der Magnetspulen erfolgt durch Zuleitungen 132, 133, 134, 135 bzw. 143,144,145 und 146.
Jede Elektrode 21 bzw. 27 bildet zusammen mit dem

zugehörigen Mantel 112 bzw. 137 und Spulengehäuse 82 bzw. 91 eine Baugruppe 81 bzw. 90, wobei die beiden Baugruppen zu Wartungszwecken und dergL axial voneinander trennbar sind.

Im Betrieb der Lichtbogenkammer wird durch die an die Elektroden angelegte elektrische Spannung im Ringspalt 25 ein Lichtbogen 104a, gezündet, der unter dem Einfluß der Magnetspulen umläuft und durch das in den Ringspalt eingeblasene Gas schnell so weit verlängert wird, bis die Lichtbogenspannung die für den Funkenüberschlag im Ringspalt erforderliche Spannung übersteigt, wodurch ein neuer Lichtbogen gebildet wird und der vorherige Lichtbogen erlischt Es findet also ein ständiger Wechsel .zwischen Verlängerung und Neuzündung aufeinanderfolgender Lichtbogen statt.

Das durch den Ringspak 25 in die Lichtbogenkammer 20 einzuleitende Gas gelangt durch Einlaßstutzen 73 und 74 und Einlaßkanäle 73a und 74a in ringförmige Verteilerkammern 71 und 72, aus welchen es durch die tangentialen Schlitze 55 und 56 der beiden Leitringe 53 und 54 in innere Ringkammern 76 und 77 und aus diesen durch sehr enge Spalte 78 und 79 in einen radial außerhalb des Ringspalts 25 gelegenen Raum eintritt, um von diesem aus durch den Ringspalt 25 hindurch in die Lichtbogenkammer 20 einzuströmen.

Die Kühlung der Elektroden 21 und 27 erfolgt durch Kühlmittel, welches durch den Spalt 64 bzw. 67 zwischen der betreffenden Elektrode und deren Mantel hindurchgeleitet wird und von diesem aus in eine Sammelkammer 65 bzw. 68 gelangt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Erhitzung eines Gases mittels eines elektrischen Lichtbogens, der zwischen zwei eine Lichtbogenkammer umgebenden, einen Ringspalt bildenden Elektroden brennt und unter dem Einfluß insbesondere magnetischer Mittel umläuft, wobei das Gas von außen durch den Ringspalt in die Lichtbogenkammer geleitet wird und den Lichtbogen nach seiner Zündung vom Ringspalt weg nach innen bläst, wobei ferner die an die Elektroden angelegte Spannung, die Weite des Ringspalts und die Gasgeschwindigkeit so bemessen werden, daß der Lichtbogen durch die Blaswirkung des Gases so weit verlängert wird, bis die Lichtbogenspannung die für den Funkenüberschlag im Ringspalt erforderliche Spannung übersteigt, wodurch ein neuer Lichtbogen gebildet wird und der ersie Lichtbogen erlischt, und wobei dieser Wechsel zwischen Verlängerung und Neuzündung aufeinanderfolgen- der Lichtbögen während der ganzen Dauer des Erhitzungsvorgangs ständig aufrechterhalten wird, nach Hauptpatent2000869, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas neben der radialen Richtungskomponente mit einer in der Ringspaltebene liegenden tangentialen Richtiingskomponente durch den Ringspalt in die Lichtbogenkammer geblasen wird.