DE2333251C3

DE2333251C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Zünden eines Lichtbogens zwischen einer Kathode und einer Anode in einem Lichtbogenbrenner zum Herstellen von Acetylen durch Spaltung von Kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE2333251C3
Application number: DE2333251A
Authority: DE
Inventors: Mats Solna Kaij; Palne Jakobsberg Mogensen; Erik Dr.-Ing. Taeby Smars
Original assignee: AGA AB
Current assignee: AGA AB
Priority date: 1972-06-29
Filing date: 1973-06-29
Publication date: 1980-05-14
Also published as: DE2333251B2; FR2191395A1; JPS4955602A; DE2333251A1; US3863107A; SE364520B; NL7308952A; FR2191395B1; BE801471A; GB1437976A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zünden eines Lichtbogens zwischen einer Kathode und einer Anode in einem Lichlbogenbrenner zum Herstellen von Acetylen durch Spaltung von Kohlenwasserstoffen, der zwischen Kathode und Anode noch mehrere Zwischenelektroden aufweist, sowie auf zum Durchführen eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtungen.

Beim Zünden eines Lichtbogens in einem Lichtbogenbrenner zum Spalten von Kohlenwasserstoffen für die Herstellung von Acetylen ergeben sich Schwierigkeiten bei der Errichtung eines Lichtbogens zwischen einer Anode und einer Kathode, die einen relativ großen Abstand Voneinander aufweisen* Dieser Abs.'and kann

so groß sein, daß es unmöglich wird, mit den verfügbaren Spannungsquellen eine unmittelbare Entladung zwischen Anode und Kathode zu erreichen. Um auch in solchen Fällen eine Zündung des Lichtbogens zu ermöglichen, ist es bekannt (GB-PS 9 79 353), eine Hilfselektrode zu verwenden, die im Augenblick der Zündung mit der Kathode in Berührung gebracht und nach Errichtung eines Lichtbogens zwischen ihr und der Kathode von der Kathode weg und auf die Anode zu bewegt wird, bis ein Lichtbogen zwischen Kathode und Anode entstanden ist Dieses Verfahren der Lichtbogenzündung verlangt jedoch bewegliche nechanische Einrichtungen, die störanfällig, kompliziert gebaut und schwer zu handhaben sind.

Ein anderes bekanntes Zündverfahren besteht in der Verwendung eines dünnen Drahtes, der Kathode und Anode vor Anlegung der Zündspannung miteinander verbindet Bei Anlage der Zündspannung zwischen Anode und Kathode brennt dieser Draht dann ab, und es bildet sich ein Lichtbogen zwischen diesen Elektroden aus. Der Nachteil dieses bekannten Zündverfahrens liegt darin, daß vor jedem Zündvorgang ein neuer Draht zwischen Anode und Kathode gespannt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtbogenzündung zu ermöglichen, die unter Vermeidung der oben geschilderten Mangel weder den Einsatz beweglicher Bauteile noch eine jedem neuen Zündvorgang vorangehend« gesonderte Vorbereitung der Lichtbogenstrecke verlangt

Die gestellte Aufgabe wird für das eingangs erwähnte Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine oder mehrere der Zwischenelektroden auf ein dem Potential der Anode gleichartiges Potential gebracht wird bzw. werden, daß während eines kurzen Zeitinter-

J-, valls zwischen der Kathode und der ihr nächsten Zwischenelektrode eine Zündspannung angelegt wird, die zwischen dieser Zwischenelektrode und der Kathode einen Lichtbogen entstehen läßt, und daß anschließend mit bestimmter zeitlicher Aufeinanderfol-

AO ge die Spannung für die jeweils nächstfolgende Zwischenelektrode abgeschaltet und der gebildete Lichtbogen an die nächste Zwischenelektrode weitergegeben wird, bis er die Anode erreicht und damit ein voller Lichtbogen zwischen dieser und der Kathode brennt.

Das erfindunfsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine Lichtbogen/undung ohne die Notwendigkeit einer mechanischen Bewegung von Bauteilen in der Lichtbogenstrecke oder einer jedem neuen Zündvorgang

vorausgehenden Verbindung der F.Iektroden der Lichtbogenstrecke.

Eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugte Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kathode und der ihr

« nächsten Zwischenelektrode eine ein- und ausschalibare Zündeinrichtung angeschlossen ist. daß zwischen der Anode und den Zwischenelektroden eine Unterbrecheranordnung angeschlossen ist und daß die Zündeinrichtung und die Unterbrecheranordnung mit einer

Mi Steuereinrichtung verbunden sind, die in zeitlicher Folge einerseits auf die Zündeinrichtung und andererseits auf die Unterbrecheranordnung einwirken kann.

Dabei kann die Zündeinrichtung mit Vorteil eine Hochfrequenzzündeinrichtung oder eine Zündeinrich-

bj rung mit Funkenentladung sein. Die Unterbrecheranordnung besteht bevorzugt aus Relais, wie beispielsweise aus Schaltrelais, und die Steuereinrichtung enthält zweckmäßig eine Anzahl von zeifgesteUerten Koppel-

elementen wie beispielsweise Zeitrelais, die Steuersignale an die Zündeinrichtung und für die Schließ- und Trennkontakt in der Unterbrecheranordnung abgeben können.

In Ausgestaltung der Erfindung kann jeder Stromkreis zwischen der Anode und der jeweils mit ihr verbundenen Zwischenelektrode eine Induktivität enthalten, die hochfrequente Störungen unterdrückt und für eine geeignete Anstiegszeit für den Strom sorgt.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; dabei zeigt die Zeichnung ein Übersichtschaltbild für den Aufbau einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung.

Die dargestellte Vorrichtung ist für den Betrieb eines Reaktors 1 bestimmt, der eine Kathode 2, eine Anode 7 und vier zwischen diesen beiden Elektroden angeordnete Zwischenelektroden 3 bis 6 enthält Die Anode 7 und die Kathode 2 sind an eine Hauptspannungsquelle für den dauernden Unterhalt des Lichtbogens im Reaktor 1 angeschlossen.

Zwischen der Kathode 2 und der ihr nächsten Zwischenelektrode 3 ist eine Zündeinrichtung 8 angeschlossen, die sich ein- und ausschalten läßt. Die Zündeinrichtung 8 kann beispielsweise eine Hochfrequenzzündeinrichtung oder eine Zündeinrichtung mit Funkenentladung sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jede Zwischenelektrode 3 bis 6 über einen Trennkontakt 15, 16, 17 bzw. 18 an den gleichen Pol der Hauptspannungsquelle angeschlossen wie die Anode 7. Die Trennkontakte 15 bis 18 werden durch jo eine Relaisanordnung betrieben, die bei dem dargestellten Beispiel aus Schaltrelais 10 bis 13 aufgebaut ist, von denen das Schaltrelais 10 dem Trennkontakt 15, das Schaltrelais 11 dem Trennkontakt 16, das Schaltrelais 12 dem Trennkontakt 17 und das Schaltrelais 13 dem v> Trennkontakt 18 zugeordnet ist.

Die Zündeinrichtung 8 und die Schaltrelais 10 bis 13 werden von einer Steuereinrichtung 9 gesteuert, die eine Anzahl von zeitgesteuerten Koppelelementen wie beispielsweise Zeitrelais enthält. Diese Zeitrelais sind so geschaltet, daß zunächst ein Steuersignal an die Zündeinrichtung 8 abgegeben wird, die damit während eines kurzen Zeitintervalls eingeschaltet ist. Während dieses Zeitintervalls bildet sich zwischen der Kathode 2 und der ihr nächsten Zwischenelektrode 3 ein Lichtbogen aus.

Darauf schalten die Zeitrelais in der Steuereinrichtung 9 der Reihe nach die Schaltrelais 10 bis 13. Dabei wird zuerst über den Trennkontakt 15 die Spannung für die Zwischenelektrode 3 abgeschaltet, und als Folge davon geht der Lichtbogen zur Zwischenelektrode 4 über. Die Spannung für die Zwischenelektrode 4 wird über den Trennkontakt 16 als nächste abgeschaltet, worauf der Lichtbogen auf die Zwischenelektrode 5 übergreift. In der gleichen Weise wird dann für alle weiteren Zwischenelektroden wie die Zwischenelektrode 5 oder 6 über den zugehörigen Trennkontakt 17 bzw. 18 die Spannung abgeschaltet und der Lichtbogen weitergegeben, bis bei Abschaltung der Spannung für die Zwischenelektrode 6 durch den Trennkontakt 18 der Lichtbogen zur Anode 7 übergeht. Auf diese Weise ist dann ein vollständiger Lichtbogen zwischen der Kathode 2 und der Anode 7 entstanden. In den Stromkreisen zu den der Kathode 2 nächstliegenden Zwischenelektroden 3 bis 5 ist jeweils zwischen der Anode 7 und diesen Zwischenelektroden 3 bis 5 eine Induktivität 14 in Form einer Drosselspule eingefügt, die so bemessen ist, daß sie hochfrequente Störungen unterdrückt und eine angemessene Anstiegszeit für den Strom herbeiführt.

Bei dem in der Zeichnung dargest: .·>.εη Ausführungsbeispiei sind sämtliche Zwischeneiekiror'en 3 bis 6 an den gleichen Pol der Hauptspannungsquelle angeschlossen wie die Anode 7. Dies ist jedoch nicht in allen Fällen notwendig, vielfach wird es je nach der Größe des Abstand zwischen Kathode und Anode genügen, nur eine oder einige der Zwischenelektroden elektrisch mit der Anode zu verbinden. In jedem Falle ergibt sich ein befriedigend rasches Fortschreiten des Lichtbogens von der Kathode in Richtung auf die Anode bis zu dieser hin.

Unter bestimmten Umständen kann die Kathode im Augenblick der Lichtbogenzündung einen Vorschub in Richtung auf die Anode zu erfahren, so daß die Kathode von der ihr nächsten Zwischenelektrode umschlossen wird. In diesem Falle wird die Zündeinrichtung zwischen den beiden kathodennächsten Zwischenelektroden angeschlossen, und zwischen diesen Elektroden und der Kathode wird ein Lichtbogen erzeugt. Dieser Lichtbogen wird dann in der oben beschriebenen Wi'ise in Richtung auf die Anode zu weitergegeben, während die Kathode von der ihr nächsten Zwischenelektrode weg nacn rückwärts bewegt wird.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtungen läßt sich ein automatisch arbeitendes Zündsystem gewinnen, das schnell und wirkungsvoll ist und eine zuverlässige Zündung des Lichtbogens ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Zünden eines Lichtbogens zwischen einer Kathode und einer Anode in einem Lichtbogenbrenner zum Herstellen von Acetylen durch Spaltung von Kohlenwasserstoffen, der zwischen Kathode und Anode noch mehrere Zwischenelektroden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Zwischenelektroden auf ein dem Potential der Anode gleichartiges Potential gebracht wird bzw. werden, daß während eines kurzen Zeitintervalls zwischen der Kathode und der ihr nächsten Zwischenelektrode eine Zündspannung angelegt wird, die zwischen dieser Zwischenelektrode und der Kathode einen Lichtbogen entstehen läßt, und daß anschließend mit bestimmter zeitlicher Aufeinanderfolge die Spannung für die jeweils nächstfolgende Zwischenelektrode abgeschaltet und der gebildete Lichtbogen an die nächste Zwischenelektrode weitergegeben wird, bis er die Anode erreicht und damit ein voller Lichtbogen zwischen dieser und der Kathode brennt.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kathode (2) und der ihr nächsten Zwischenelektrode (3) eine ein- und ausschalibare Zündeinrichtung (8) angeschlossen ist, daß zwischen der Anode (7) und den Zwischenelektroden (3 bis 6) eine Unterbrecheranordnung (10 bis 13) angeschlossen ist und daß die Zündeinrichtung (8) und die Unterbrecb^ranordnung (10 bis 13) mit einer Steuereinrichtung (9) verbunden sind, die in zeitlicher Folge einerseits auf di<- Zündeinrichtung und anderseits auf die Untcrbrecheranordnung einwirken kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (8) eine Hochfrequenzzündeinrichtung oder eine Zündeinrichtung mit Funkenentladung ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrecheranordnung aus Relais (10 bis 13), wie beispielsweise aus Schaltrelais, besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) eine Anzahl von zeitgesteuerten Koppelelementen wie beispielsweise Zeitrelais enthält, die Steuersignale an die Zündeinrichtung (8) und für die Schließ- und Trennkontakte in der Unterbrecheranordnung (10 bis 13) abgeben können.