DE250968C

DE250968C -

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Publication number: DE250968C
Application number: DENDAT250968D
Authority: DE
Priority date: 1911-03-31
Also published as: GB191200919A

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 250968 ^ KLASSE 12ä. GRUPPE

in GELSENKIRCHEN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom I.April 1911 ab.

Die Bildung von Stickoxyden aus Luft mittels des elektrischen Lichtbogens wird nach den heutigen Anschauungen auf die thermischen Wirkungen des Lichtbogens zurückgeführt. Man sagt, zur Bindung des Luftstickstoffes ist es notwendig, die Luft mit möglichster Wärmeökonomie auf eine bestimmt zu wählende Temperatur zu erhitzen, die Luft auf dieser Temperatur eine Zeit zu lassen, bis der Gleichgewichtszustand erreicht ist, und dann die erhitzte Luft mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als die Zersetzungsgeschwindigkeit, für die betreffende Temperatur auf etwa 1500 ° abzukühlen, dann erhalte man die größtmögliehe Ausbeute bei der gewählten. Temperatur.

Fast alle bisher bekannten Einrichtungen

verwirklichen diese theoretischen Forderungen nun in der Weise, daß von der insgesamt einem Ofen zugeführten Luft durch unmittelbare Berührung mit dem Lichtbogen nur ein verhältnismäßig kleiner Teil auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt wird und die Abkühlung durch Mischung mit der nicht erhitzten Luft ■ oder mit besonders zugeführter kalter Luft geschieht.

Von einer bestimmt zu nehmenden Temperatur und einer vollkommenen Rettung der Reaktion kann man nicht sprechen, weil man j a aus jeder bisher verwendeten Flamme mittels gekühlter Kapillaren weit höhere Konzentrationen gewinnen kann, als man sie technisch erhält.

Der Gegenstand vorliegender Erfindung ist

nun eine Einrichtung, die technisch zunächst mit möglichster Ökonomie die Luft erhitzt, sodann die zu wählende Reaktionstemperatur sehr hoch zu treiben gestattet und schließlich den Grundsatz befolgt, daß gekühlte Metallflächen nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ von einer Reaktion mehr retten als die bisher verwendete Abschreckung durch Mischung mit kälterer Luft.

Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in einer beispielsweisen Ausführungsform veranschaulicht, und zwar zeigt dieselbe den Längsschnitt eines runden Ofens.

Zwischen den Elektroden 1 und 2 ist ein ruhig brennender stehender Lichtbogen ausgebreitet. Die Elektrode 1 ist durch Zylinder 3, 3 aus Porzellan 0. dgl. von einem Düsenkörper 4 isoliert. Der Düsenkörper besitzt zwei zur Achse des Ofens konzentrische Ringdüsen. Die aus der inneren Düse strömende Luft bildet im wesentlichen einen Hohlzylinder, die aus der äußeren Düse strömende Luft einen Hohlkegel. Die äußere Düse besitzt dieselbe Konizität wie der aus der Zeichnung ersichtliche Flammenschacht. Die Temperatur und ebenso das Volumen der strömenden Luft nimmt zu im Sinne der Richtung 1, 2. Oben wird die Konizität des Schachtes allmählich übergeführt in das Profil von Ringkörpern 5, was eine Einschnürung der den Flammenkern umgebenden, aus der inneren Düse strömenden Luft verursacht. Durch einen bei 10 in an sich bekannter Art wassergekühlten Kasten 6, der einen inneren Ringschlitz 7 und einen äußeren Ringschlitz 8 besitzt, werden die Gase abge-

führt. Im Innern des Schachtes herrscht ein Überdruck yon etwa ioo mm Quecksilber; daher ist der gemauerte Ofenschacht mit einem Blechmantel ii versehen. Im Flammenschacht sind zwei durchströmte Gebiete wahrzunehmen. Das innere umgibt die Flamme und richtet sie gerade. Diese Tendenz des Geraderichtens durch eine Ringdüse, deren innerer Durchmesser r₂ größer ist als der Elektrodendurchmesser r_v

ίο ist so prägnant, daß man sogar im Freien beliebig lange stehende Flammen erzeugen kann. Das innere Luftgebiet ist von dem an der Wand befindlichen durch einen Luftraum getrennt, der eine verhältnismäßig geringe Bewegung besitzt. Dieser Luftraum schützt gewissermaßen die die. Flamme umgebende Luft gegen Wärmeverluste; man kann daher die Temperatur der die Flamme umgebenden Luft sehr hoch treiben. Die Temperatur der aus der inneren Düse strömenden Luft wächst allmählich von ι nach 2.

Die längs der Wand durch die äußere Ringdüse angeblasene Luft dient dazu, die von der Flamme ausgestrahlte Wärme aufzunehmen und mit Hilfe der Profillinie der Ringkörper 5 auf die längs der Flamme strömende Luft aufzutreffen, diese einzuschnüren, so daß zur Hauptsache die längs der Flamme strömende Luft durch die Schlitze 7 und die längs der Wand strömende Luft durch die Schlitze 8 abgeführt wird. Die Menge der Luft aus der äußeren Düse soll so bemessen werden, daß ihre Temperatur in der Nähe der Ringkörper 5 knapp unter dem Schmelzpunkt dieser Körper liegt.

Die Einschnürung des Flammenschachtes an dem oberen Ende ist erstrebenswert, um den Wärmeverlust, der durch Strahlung in die Kühlvorrichtung verursacht wird, gering zu machen und ferner den Übergang von hoher Temperatur auf niedrigere möglichst plötzlich zu vollziehen. Würde man die Einschnürung ohne besonders an der Wand geführte Luft durchführen, so könnte die Temperatur der längs der Flamme strömenden Luft nicht so hoch getrieben werden, weil sonst das Material des Ringkörpers 5 leiden würde.

Es ist nun eine bekannte Erscheinung, daß Gasmengen von verschiedener Strömungsgeschwindigkeit sich erst nach längerer Zeit mischen. Es wird daher in der Tat zur Hauptsache die längs der Wand zum Schütze der Ringkörper 5 geführte, nicht sehr hoch temperierte Luft durch den Ringschlitz 8 und die aus der Flammenumgebung stammende Luft durch den Ringschlitz 7 gedrückt. Würden beide Luftmengen durch einen Schlitz abgeführt, so träte wegen der kurz vor dem Schlitz auftretenden innigen Mischung der hochtemperierten Flammenluft und der weniger hochtemperierten Wandluft wieder wegen der unzulänglichen Abschreckung eine gewisse Zersetzung ein.

Legt man Wert darauf, die in dem Schlitz 7 befindlichen Gase mit ihrer, höheren Konzentration besonders aufzufangen, so ist es nur nötig, die Kammer 9 in zwei Teile zu teilen; in den einen strömen die Gase aus 7 und in den anderen die aus 8. Vereinigt man sie jedoch, wie in der Zeichnung veranschaulicht, so bleibt trotzdem der Vorteil, daß von der Konzentration der Gase aus der Umgebung der Flamme wegen der Abkühlung durch Metallflächen mehr gerettet wird als durch Mischung mit der Wandluft, da die Mischu'ng in der Kammer 9 in einem Temperaturgebiet vor sich geht, bei der die Reaktion schon stabil geworden ist.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Ofen für endotherme Gasreaktionen mittels des ruhig stehenden elektrischen Lichtbogens, dadurch gekennzeichnet, daß isoliert und konachsiäl zu einer stabförmigen Elektrode (1) ein Düsenkörper (4), bestehend aus beispielsweise zwei Ringdüsen, angeordnet ist, derart, daß die innere Düse Luft zylindrisch, die äußere dagegen Luft kegelförmig ausbläst, und der Flammenschacht eine derartige Profilierung besitzt, daß die längs der Wand strömende Luft am oberen Ende des Schachtes aus der divergierenden Richtung in eine im wesentlichen zur Ofenachse senkrecht und konvergierende Richtung und schließlich in eine zur Ofenachse parallele Richtung übergeführt wird.

2. Ofen für endotherme Gasreaktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Maßgabe der verschiedenen Konzentrationen in den einzelnen Schichten des Gases, genommen von der Ofenachse bis zur Ofenwand, zwei oder mehrere konachsiale ringförmige und in bekannter Weise gekühlte Schlitze (7, 8) angeordnet sind, zum Zwecke der getrennten Abführung der Gase verschiedener Konzentration.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.