DE2447158A1

DE2447158A1 - Vorrichtung zum zufuehren eines oxydationsmittels aus einem behaelter, in dem sich das oxydationsmittel unter druck befindet, zu einem reaktionsgefaess

Info

Publication number: DE2447158A1
Application number: DE19742447158
Authority: DE
Inventors: Maarten Scheffer; Willem Ludovicus Nicolaa Sluys
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1973-10-15
Filing date: 1974-10-03
Publication date: 1975-04-17
Also published as: FR2247283B1; SE394961B; FR2247283A1; US3913899A; GB1475563A; CA1005423A; IT1022860B; JPS5066484A; SE7412890L; NL7314132A

Description

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Dipl.-lng. HORST AUER «™

,...,..·. PHN- 7180

Anmeldung vom ι 2.0ΚΤ.

Vorrichtung zum Zuführen eines Oxydationsmittels aus einem Behälter, in dem sich das Oxydationsmittel unter Druck befindet, zu einem Reaktionsgefäss.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zuführen eines Oxydationsmittels aus einem Vorratsbehälter, in dem sich das Oxydationsmittel unter Druck befindet, zu einem Reaktionsgefäss, das ein Metall oder ein Gemisch aus Metallen enthält, das bei der Betriebstemperatur flüssig ist und unter Wärmeerzeugung mit dem Oxydationsmittel chemisch reagiert, i\relche Vorrichtung ein an eine öffnung in der I/and des Reaktionsgefässes anschliessbares Ausströmungs-

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stück enthält, das mit einem Zuführungskanal versehen ist, der sich an eine Ausströmungsöffnung mit geringeren Durchmesser anschliesst, wobei im Kanal ein axial darin beweglicher Nadelhalter angeordnet ist, der eine Nadel enthält, die die Ausströmungsöffnung wenigstens nahezu absperren kann.

Zuführungsvorrichtungen der Art, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, werden beispielsweise in chemischen Erhitzungssystemen verwendet, wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift 1 9^8 307 beschrieben sind und in denen ein gasförmiges Oxydationsmittel unter grosser Wärmeerzeugung mit flüssigen Metallen oder einem Gemisch aus flüssigen Metallen reagiert. Chemische Reaktionen, die viel Wärme erzeugen, sind die Reaktionen zwischen flüssigen Metallen und Halogenen oder Halogenverbindungen.

Bekannte Beispiele sind Reaktionen zwischen Natrium und Chlor und zwischen Lithium und Schwefelhexafluorid. Die Reaktionstemperatur bei dieser Art Reaktionen beträgt meistens etwa 800°C. Bei der Durchführung dieser Reaktionsart wird das Halogen bzw. die Halogenverbindung, also das Oxydationsmittel, in gasförmigem Zustand in das Reaktionsgefäss geleitet, das völlig oder teilweise mit flüssigem Metall gefüllt ist. Durch Regelung der zugeführten Oxydationsmittelmenge wird die Menge an erzeugter Wärme eingestellt.

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Das Einführen des gasförmigen Oxydationsmittels in das Reaktionsgefäss, in dem sich flüssiges Metall mit einer Temperatur von 800°C befindet₈ ist äusserst schwierig. Einerseits kann das gasförmige Oxydationsmittel leicht mit dem Material des Ausströmungsstücks reagieren, wenn die Temperatur an dieser Stelle hoch wird. Andererseits benetzen flüssige Metalle wie Lithium und Natrium das Konstruktionsmaterial des Ausströmungsstücks gut, was zur Bildung eines dünnen Films dieser Metalle in der Ausströmungsöffnung führen kann. Dieser dünne Film reagiert dann mit dem zugeführten Oxydationsmittel. Dies alles kann einen korrosiven Angriff sowie eine Verstopfung der Ausströmungsöffnung verursachen.

Die Erfindung bezweckt nun, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der das Zuführen des Oxydationsmittels auf eine Art und Weise erfolgen kann, bei der die obengenannten Probleme ausgeschaltet sind.

Dazu weist die erfindungsgemässe Vorrichtung das Kennzeichen auf, dass der Nadelhalter mit einem Kolben versehen ist, der über den Nadelhalter zwischen zwei Anschlägen verschiebbar ist, wobei zwischen dem Nadelhalter und dem Kolben eine Feder wirksam ist, die auf den Nadelhalter eine Kraft in Richtung der Ausströmungsöffnung ausübt und wobei der Kolben in einem Zylinder beweglich, angeordnet ist, dessen eines Ende sich an das Ausströmungsstück anschliesst und

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dessen anderes Ende durch eine Endplatte abgeschlossen ist, wobei sich an die Endplatte sowie an das Ausströmungsstück je eine Oxydationsmittelzuführungsleitung anschliesst und eine Regelvorrichtung vorhanden ist, mit der die Verbindung zwischen diesen Zuführungsleitungen und dem Vorratsbehälter geschlossen bzw. geöffnet werden kann.

Auf diese Weise wird eine Oxydationsmittelzuführungsvorrichtung erhalten, deren Aufbau gedrängt ist, die nicht verstopfen kann und mit Hilfe des Oxydationsmittels als Steuermittel gut regelbar ist.

Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform ragt durch die Wand des Zylinders eine unter Federdruck stehende Sperrklinke, die in der niedrigsten Lage des Kolbens in eine Nut in der Kolbenoberfläche greift.

An Hand der Zeichnung, in der in Fig. 1 und 2 in geöffnetem bzw. geschlossenem Zustand auf schematische Weise eine Zuführungsvorrichtung für Oxydationsmittel zu einem Reaktionsgefäss dargestellt ist, wird die Erfindung näher erläutert.

In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 1 die Wand eines Reaktionsgefässes bezeichnet, in dem sich ein flüssiges Metall, wie Lithium, befindet. In der Wand 1 ist eine Öffnung 2 vorhanden.

Eine Zuführungsvorrichtung für Oxydationsmittel ist als Ganzes mit dem Bezugszeichen 3 bezeich-

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net. Diese Vorrichtung enthält einen Kupferblock h, der mit Kühlkanälen 5 und einem Ausstroraungskajial 6 für das Oxydationsmittel versehen ist. Dieser Ausströmungskanal 6 mündet in eine austauschbare Düse mit einer öffnung geringeren Durchmessers.

An den Block 5 schliesst sich weiter eine Zuführungsleitung 8 an, die über einen Dreiweghahn mit einem Behälter 10, in dem sich Oxydationsmittel beispielsweise SF 6, befindet, in Verbindung gebracht werden kann. -

Im Zylinder 11 ist ein Kolben 12 beweglich angeordnet. Der Kolben 12*ist mit einer Bohrung 13 versehen, in der ein Nadelhalter 14 gleiten kann. Der Nadelhalter 14 trägt an der der Düse 7 zugewandten Seite eine Nadel 15, deren Durchmesser nur wenig kleiner ist als der der Öffnung i6 der Düse 7·

Der Nadelhalter 1U ist an der Oberseite mit einem Anschlag 17 versehen, der sich in einem Raum 22 im Kolben 18 befindet, der an der Oberseite durch einen Bolzen 19 abgeschlossen ist. Zwischen dem Anschlag 1? und dem Bolzen 19 befindet sich eine Druckfeder 20.

Der Zylinder 11 ist an der oberen Seite durch eine Endplatte 21 abgeschlossen, an die sich eine Zuführungsleitung 22 anschliesst, die über den Dreiweghahn 9 mit dem Behälter 10 in Verbindung ge-

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bracht werden kann.

Auf dem Zylinder 11 befindet sich ein zylinder förmiger Teil 23, in dem sich eine Sperrklinke 2k befindet, die durch eine Druckfeder 23 angedrückt wird. Die Spannung der Feder 25 lässt sich mit Hilfe der Einstellschraube 26 regeln.

Wenn sich der Kolben 12 in der untersten Lage befindet, greift die Sperrklinke 2k in eine Nut 27i die in der Oberfläche des Kolbens 12 vorgesehen ist.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist tiriLe folgt: In geschlossenem Zustand - d.h. dem Zustand, bei dem kein Oxydationsmittel in das Reaktionsgefäss eingeführt wird - befindet sich die Nadel 15 in der Ausströmungsöffnung 16 und diese Ausströmungsöffnung wird durch das kegelförmige untere Ende des Nadelhalters lh geschlossen gehalten.

Die Kraft, mit der der Nadelhalter die Ausströraungsöf fnung abschliesst, wird dabei durch die Feder 20 bestimmt, die dann durch den Bolzen 19 eingedrückt ,ist. In dieser Lage wird, wie in Fig. 2 ersichtlich, der Kolben 12 durch die Sperrklinke 2k fe s tgehalt en.

Wenn Oxydationsmittel aus dem Behälter 10 in das Reaktionsgefäss eingeführt werden soll, wird der Hahn 9 in eine Stellung gebracht, in der Oxyda-

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tionsmittel in die Leitungen 8 und von dort in den Raum unter dem Kolben 12 strömen kann. Durch den Druck des Oxydationsmittels wird der Kolben 12 nach oben gedrückte wobei die Sperrklinke 2.k weggedrückt wird.

Der Kolben 12 kann, sich nun erst über einen gewissen Abstand frei aufwärts bewegen, bevor der Anschlag 17 den' Kolben berührt. In der Regel wird die Nadel 15 in der Ausströmungsöffnung 16 festsitzen. Der Stoss des Kolbens 12 gegen den Anschlag" 17 wird jedoch so stark sein, dass die Nadel aus der .Ausströmungsöffnung herausgezogen wird, wonach sich der Nadelhalter Ik zusammen mit dem Kolben 12 aufwärts bewegt. Dadurch wird die AusströmungsÖffnung frei und das Oxydationsmittel kann in den Reaktionsgefäss strömen.

Die Temperatur der Ausströmungsöffnung darf nicht zu hoch werden, weil sonst das Oxydationsmittel das Konstruktionsmaterial angreift. Deswegen ist um die Ausströmungsöffnung ein Kupferblock k vorgesehen, der mit Kühlkanälen 5 versehen ist, durch die ein Kühlmittel, beispielsweise Luft, Wasser oder eine Kühlflüssigkeit, geleitet wird.

Venn die Zufuhr von Oxydationsmittel zum Reaktionsgefäss beendet werden soll, wird der Hahn 9 derart gedreht, dass eine Verbindung zwischen dem Behälter 10 und der Leitung 22 hergestellt wird. Dadurch gelangt Oxydationsmittel unter Druck über den Kolben

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12 und dieser wird nach unten gedrückt. Dabei bewegt sich wieder zunächst der Kolben 12 allein und danach, nach dem Anschlag des Bolzens 19 gegen die Feder 20, mrd der Nadelhalter lh mitgenommen. Der Kolben bewegt sich, bis die Sperrklinke 2U in die Nut 27 springt; in diesem Äugenblick befindet sich die Nadel 15 in der Ausströmungsöffnung 16 und das kegelförmige Nadelende ruht abschliessend auf dem Sitz. Danach kann das Oxydationsmittel abgelassen werden.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

MJ Vorrichtung zum Zuführen eines Oxydationsmittels aus einem ,Vorratsbehälter, in dem sich das Oxydationsmittel unter Druck befindet, zu einem Reaktionsgefäss, das ein Metall oder ein Gemisch aus Metallen enthält, das bei der Betriebstemperatur flüssig ist und unter Wärmeerzeugung mit dem Oxydationsmittel chemisch reagiert, welche Vorrichtung ein an eine öffnung in der Wand des Reaktionsgefässes anschliessbares Ausströmungsstück enthält, das mit einem Zuführungskanal versehen is-t, der sich an eine Ausströmungsöffnung geringeren Durchmessers anschliesst, wobei im Kanal ein axiäLidarin beweglicher Nadelhalter angeordnet ist, der eine Nadel enthalte die die Ausströmungsöffnung wenigstens nahezu abschliessen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelhalter (i4) mit einem Kolben (12) versehen ist, der über den Nadelhalter zwischen zwei Anschlägen verschiebbar ist, wobei zwischen dem Nadelhalter und dem Kolben eine Feder (20) wirksam ist, die auf den Nadelhalter in geschlossener Lage eine Kraft in Richtung der Ausströmungsöffnung ausübt und wobei der Kolben in einem Zylinder (11) beweglich angeordnet ist, dessen eines Ende sich an das Ausströmungsstück anschliesst und dessen anderes Ende durch eine Endplatte (21) abgeschlossen ist, wobei sich an die Endplatte sowie an das Ausströmungs-

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stück je eine Oxydationsmittelzuführungsleitung (8, 22) anschliesst und eine Regelvorrichtung (9) vorhanden ist, mit der die Verbindung zwischen diesen Zuführungsleitungen und idem Vorratsbehälter (1O) geschlossen bzw. geöffnet werden kann.

.2.. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wand des Zylinders eine unter Federdruck stehende Sperrklinke (24) hindurchragt, die in der Untersten Lage des Kolbens in eine Nut (27') in der Kolbenoberfläche greift.

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