DE258052C

DE258052C -

Info

Publication number: DE258052C
Application number: DENDAT258052D
Authority: DE

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 258052 KLASSE \2h. GRUPPE- M 258052 CLASS \ 2h. GROUP

Lichtbögen.Electric arc.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. März 1910 ab.Patented in the German Empire on March 19, 1910.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vom die PrioritätFor this registration, the examination according to the Union Treaty of the priority

20. März 1883
14. Dezember 1900March 20, 1883
December 14, 1900

auf Grund der Anmeldung in Norwegen, für die Gegenstände der Ansprüche 1 und 2, vom 18. März 1909on the basis of the registration in Norway, for the subjects of claims 1 and 2, from March 18, 1909

anerkannt.accepted.

In dem Patent 201279 und seinen Zusätzen ist ein Verfahren zur Erzeugung beständig brennender langer Lichtbögen beschrieben, bei dem die erzeugten Lichtbögen sich selbst in den Gasstrom einstellen, so daß die Luft nicht quer durch sie hindurch, sondern im wesentlichen an ihnen entlang streicht. Dabei werden Lichtbögen erhalten, die, wenn man als Reaktionsraum ein Rohr verwendet, im wesentlichen achsial brennen und eine mehr oder weniger starke Bewegung an den den Elektroden zugekehrten Enden, zumal wenn die Elektroden röhrenförmige Gestalt haben, zeigen. Es wurde nun gefunden, daß man dieses Verfahren auch in der Weise ausführen kann, daß der Lichtbogen zwar ständig brennt, sich aber nicht mehr im wesentlichen in der Achse des Reaktionsraumes befindet, daß er vielmehr durch den Gasstrom eine Richtung von der Peripherie nach dem Innern des Reaktionsraumes erhält, und zwar in der Weise, daß die Gase von allen Seiten — von der ganzen Peripherie -— nach dem inneren zentralen Teil des Reaktionsraumes, wo die Ausströmungs-Öffnung oder -Öffnungen sich befinden, möglichst gleichförmig hinströmen, und daß auch die elektrische Energie von der Peripherie nach dem inneren zentralen Teil des Reaktionsraumes, also gegen die Ausströmungsöffnungen, eine Konzentration erfährt.A method of production is persistent in the 201279 patent and its amendments burning long arcs, in which the arcs generated turn themselves into adjust the gas flow so that the air does not go straight through it, but essentially strokes along them. This arcs are obtained, which, if one as Reaction chamber used a tube, burn essentially axially and one more or show less strong movement at the ends facing the electrodes, especially when the electrodes are tubular in shape. It has now been found that this process can also be carried out in such a way that the arc burns constantly, but is no longer essentially in the axis of the reaction space is that it is rather one direction from the gas flow by the Periphery to the interior of the reaction chamber receives, in such a way that the gases from all sides - from the whole periphery - to the inner central part of the reaction space where the outflow opening or openings are located, if possible flow uniformly, and that also the electrical energy from the periphery towards the inner central part of the reaction space, i.e. towards the outflow openings, experiences a concentration.

Die Hauptbedingung bei elektrischen öfen zur Behandlung von Gasen oder Mischungen von Gasen und staubförmigen Körpern ist, daß der elektrische Lichtbogen Gelegenheit hat, auf möglichst große Quantitäten Rohmaterial zwischen den Elektroden zu wirken, und daß die Berührung zwischen den elektrischen Lichtbögen und dem zu hehandelnden Material so innig und vollständig wie möglich wird. Diese Bedingungen werden mit Hilfe des obengenannten Verhaltens des Bogens in möglichst weiter Ausdehnung durch vorliegende Erfindung erfüllt.The main condition in electric furnaces for treating gases or mixtures of gases and dust-like bodies is that the electric arc is an opportunity has to act on the largest possible quantities of raw material between the electrodes, and that the contact between the electric arcs and that to be handled Material becomes as intimate and complete as possible. These conditions are using the above-mentioned behavior of the arch as far as possible through the present Invention fulfilled.

Das Verfahren besteht darin, daß ein oder mehrere Bögen mit Hilfe einer oder mehrerer peripherisch angeordneter Elektroden und einer oder mehrerer im Zentrum oder in dessen Nähe angebrachter oder nach dem Zentrum führender Gegenelektroden in einem Ofenraum mit einer oder mehreren Gaszuführungsöffnungen in oder in der Nähe der Peripherie und mit einer oder mehreren zentralen Austrittsöffnungen angeordnet werden, so daß sich die Gase von der Peripherie gegen das ZentrumThe method is that one or more sheets with the help of one or more peripherally arranged electrodes and one or more in the center or in its Near attached counter-electrodes or ones leading towards the center in a furnace room with one or more gas supply openings in or near the periphery and be arranged with one or more central outlet openings, so that the Gases from the periphery towards the center

bewegen. Die genannte Bewegung der Gase von allen Seiten des Ofenraumes nach der Mitte desselben kann man dadurch erreichen, daß man die Gase entweder durch eine ganze Reihe auf dem ganzen Umkreis des Ofens gleichmäßig angebrachter Einblasöffnungen radial oder mehr oder weniger tangential einbläst oder durch eine oder mehrere peripherisch angebrachte Einblasöffnungen möglichst tangential einbläst. Die Konzentration der elektrischen Energie oder der Lichtbogen wird dadurch erreicht, daß man bei mehreren peripherischen Einblasöffnungen mehrere Lichtbogen von den peripherischen nach den zentralen Elektroden radial oder mehr oder weniger spiralförmig auszieht. Die Lichtbogen stehen dann mit den inneren Enden viel dichter aneinander als mit den äußeren, hauptsächlich dann, wenn die Lichtbogen gleichzeitig spiralförmig ausgezogen sind. Bei Verwendung einer Einblasöffnung und tangentialer Einführung der Gase wird die Konzentration der elektrischen Energie dadurch erreicht, daß durch die in dieser Weise hergestellte zyklonartige Bewegung der Gase, mit einer größeren Umdrehungszahl in der Mitte als bei der Peripherie, Lichtbogenspiralen von solcher Form gebildet werden, daß die Windungen derselben in der Mitte dichter aneinanderliegen als bei der Peripherie des Ofenraumes. Es wird so auch bei nur einem Lichtbogen eine Konzentration der Energie in der Mitte des Ofenraumes bei den Ausblasöffnungen bewirkt, gleichgültig, ob der spiralförmige Lichtbogen stillsteht oder rotiert. Man erreicht auf diese Weise eine vorzügliche Wärmeübertragung, indem die Gase den Ofen verlassen, unmittelbar nachdem sie der stärksten Erhitzung ausgesetzt waren, und ferner hat man den Vorteil, daß die Gase gerade dort die größte Schnelligkeit haben, wo der Lichtbogen die größte Kraft erfordert, um ausgezogen zu werden. Der Ofenraum kann scheibenförmig, konisch, sphärisch oder überhaupt in jeder Form gemacht werden, die es ermöglicht, einen Lichtbogen mit Hilfe einer oder mehrerer peripherisch angeordneter Elektroden zu entwickeln. In beiliegenden Figuren werden einige Ausführungsformen des Verfahrens schematisch dargestellt. In Fig. 1 befinden sich an der äußeren Seite des Raumes R bei α eine oder zweckmäßig mehrere tangentiale Einführungsöffnungen. Als Elektrode dient einerseits die Gefäßwand O, welche geerdet werden kann, andererseits die von O isoliert angebrachte Elektrode P. Innerhalb dieser Elektrode befindet sich entweder ein Hohlraum oder ein isolierender Körper /. O und P sind mit einer Stromquelle verbunden. Ein zwischen diesen beiden Elektroden in geeigneter Weise gezündeter Lichtbogen wird in der Richtung der strömenden Luft nach der zentralen Austrittsöffnung zu verlängert; dabei wird er durch den Luftstrom herumgeführt, und seine Enden j kreisen einerseits auf P, andererseits auf O. j Die Formen und Dimensionen des Ofens lassen sich in der mannigfachsten Weise abändern; sie richten sich im wesentlichen nach den Arbeitsbedingungen (Spannung, Stromstärke, Luftmenge), können aber auch unter den gleichen Bedingungen in weitgehendem Maße geändert werden. So kann man z. B. der Gefäßwand O durchweg konische Form verleihen, ferner kann man dem Reaktionsraum jeden beliebigen Querschnitt geben, statt eines kreisrunden auch z. B. einen solchen von ovaler oder eckiger Gestalt. Die Zündung zwischen den Elektroden kann in allen Fällen in verschiedener Weise, z. B. so, wie dies in Patent 201279 angegeben ist, geschehen. Statt die Gefäßwand O selbst als Gegenelektrode zu benutzen, kann man auch eine besondere Gegenelektrode anbringen. move. The mentioned movement of the gases from all sides of the furnace chamber to the middle of the same can be achieved by injecting the gases either radially or more or less tangentially through a whole series of injection openings evenly arranged around the entire circumference of the furnace, or through one or more peripherally blow in the attached injection openings as tangentially as possible. The concentration of the electrical energy or the arcs is achieved by pulling out several arcs from the peripheral to the central electrodes radially or more or less in a spiral shape when there are several peripheral injection openings. The arcs are then much closer together with the inner ends than with the outer ends, mainly when the arcs are drawn out in a spiral at the same time. When using an injection opening and tangential introduction of the gases, the concentration of the electrical energy is achieved in that the cyclonic movement of the gases produced in this way, with a greater number of revolutions in the center than at the periphery, creates arc spirals of such a shape that the turns of the same lie closer together in the middle than at the periphery of the furnace chamber. In this way, even with only one arc, the energy is concentrated in the center of the furnace chamber near the exhaust openings, regardless of whether the spiral arc is stationary or rotating. In this way an excellent heat transfer is achieved in that the gases leave the furnace immediately after they have been subjected to the greatest heating, and furthermore one has the advantage that the gases have the greatest rapidity precisely where the arc requires the greatest force, to be undressed. The furnace space can be made disc-shaped, conical, spherical or in any shape whatsoever which enables an arc to be developed with the aid of one or more peripherally arranged electrodes. Some embodiments of the method are shown schematically in the accompanying figures. In Fig. 1 there are on the outer side of the space R at α, one or more appropriately several tangential introduction openings. On the one hand, the vessel wall O, which can be earthed, serves as the electrode, and on the other hand, the electrode P , which is attached insulated from O , is either a cavity or an insulating body /. O and P are connected to a power source. An arc suitably ignited between these two electrodes is extended in the direction of the flowing air towards the central outlet opening; in the process it is led around by the air stream, and its ends j circle on the one hand on P, on the other hand on O. j The shapes and dimensions of the furnace can be changed in the most varied of ways; they are essentially based on the working conditions (voltage, amperage, air volume), but can also be changed to a large extent under the same conditions. So you can z. B. give the vessel wall O a conical shape throughout, and you can give the reaction space any cross-section, instead of a circular z. B. one of oval or angular shape. The ignition between the electrodes can in all cases in various ways, e.g. B. as indicated in patent 201279, done. Instead of using the vessel wall O itself as a counter electrode, a special counter electrode can also be attached.

Nach einer anderen Ausführungsform, wie auf beiliegender Fig. 2 gezeigt, besteht der Ofen aus einem schmalen Raum, in welchem eine oder mehrere spiralförmige, in oder bei dem Zentrum endigende Elektroden α angebracht sind, welche in Verbindung mit dem einen Pol der Elektrizitätsquelle stehen oder, im Falle mehrere Spiralen vorhanden sind, jede mit dem einen Pol ihrer Elektrizitätsquelle verbunden ist. According to another embodiment, as shown in the accompanying FIG. 2, the furnace consists of a narrow space in which one or more spiral-shaped electrodes α ending in or at the center are attached, which are in connection with one pole of the electricity source or If there are several spirals, each one is connected to one pole of its source of electricity.

Der andere Pol der Elektrizitätsquelle oder der Elektrizitätsquellen steht in Verbindung mit einer oder mehreren Elektroden b, welche in der Peripherie des Ofenraumes angebracht sind.The other pole of the electricity source or sources is connected to one or more electrodes b which are attached to the periphery of the furnace space.

Das Rohmaterial, welches behandelt werden soll, wird in die Peripherie des Ofenraumes bei c tangential eingeblasen und verläßt nach der Behandlung den Ofenraum in oder bei dessen Zentrum d, z. B. in der Weise, wie die Pfeile zeigen, wodurch eine starke wirbeiförmige Bewegung im Material entsteht. Die spiralförmige Elektrode hat ihre Krümmungsrichtung parallel mit der Bewegung des Wirbels. The raw material to be treated is blown tangentially into the periphery of the furnace chamber at c and leaves the furnace chamber after the treatment in or at its center d, e.g. B. in the way as the arrows show, which creates a strong vortex-shaped movement in the material. The spiral electrode has its direction of curvature parallel to the movement of the vortex.

Die Lichtungen entstehen an der Peripherie des Ofens, und der spiralförmige Ausläufer der inneren Elektrode dient dazu, den einen Endpunkt des Bogens gegen das Zentrum des Ofens hinzuleiten, wo die Spiralelektrode in einem kreisrunden Teil endigt und die inneren Endpunkte der Lichtbogen zum Stehen kornmen oder eine kreisende Bewegung annehmen. Es ist also der wirbelartige Gasstrom, welcher die inneren Endpunkte der Lichtbogen den Spiralelektroden entlang gegen das Zentrum des Ofens hinjagt.The clearings arise on the periphery of the furnace, and the spiral-shaped extension of the inner electrode is used to move one end point of the arc against the center of the Furnace where the spiral electrode ends in a circular part and the inner one Bring the endpoints of the arc to a standstill or adopt a circular motion. So it is the vortex-like gas flow that defines the inner endpoints of the arc along the spiral electrodes towards the center of the furnace.

Der andere Satz Elektroden ist, wie erwähnt, an der Peripherie des Ofenraumes angebracht und kann entweder aus stabförmigen Elektroden oder auch aus ringförmigen, den ganzen Ofenraum umgebenden Elektroden bestehen. As mentioned, the other set of electrodes is attached to the periphery of the furnace chamber and can consist either of rod-shaped electrodes or of ring-shaped electrodes surrounding the entire furnace chamber.

Im ersteren Falle werden die Lichtbogen immer von denselben Punkten der Peripherie des Ofenraumes ausgehen, und die elektrischenIn the former case, the arcs always come from the same points on the periphery of the furnace room go out, and the electrical

ίο Lichtbogen müssen dann eine stillstehende Spiralform annehmen.ίο Arc must then have a stationary one Take on a spiral shape.

Im zweiten Fall dagegen, wo diese Elektroden ringförmig sind, haben die an ihnen befindlichen äußeren Endpunkte der Lichtbogen Gelegenheit, mit dem Gasstrome herumgeführt zu werden, und die gebildete Lichtbogenspirale bzw. die Spiralen werden dann schnell herumrotieren, und für das Auge werden sie wie Lichtscheiben aussehen, welche den ganzen Raum füllen.In the second case, however, where these electrodes are ring-shaped, those on them have outer endpoints of the arc opportunity to be led around with the gas streams to become, and the formed arc spiral or spirals will then rotate quickly around, and to the eye they will look like discs of light that fill the whole room.

Da einem solchen Ofen immer neue Gase zugeführt werden, welche von der Peripherie gegen das Zentrum hineinströmen, werden bei einem genügend kräftigen Gasstrom die inneren Endpunkte der Lichtbogen das Zentrum des Ofens suchen, selbst wenn an Stelle der spiralförmigen Elektroden leitende scheibenförmige Flächen verwendet werden.Since such a furnace is always supplied with new gases from the periphery flow in towards the center, if the gas flow is sufficiently strong, the inner ones will The arc's endpoints seek the center of the furnace, even if in place of the Spiral electrodes conductive disk-shaped surfaces can be used.

Wie schon eingangs erwähnt, kann man auch z. B. radial verlaufende Lichtbogen erzeugen, indem man das Gas in radialer Richtung von der Peripherie des Ofens nach dem Zentrum einbläst. Die innere Elektrode erhält zweckmäßig radiale Verlängerungen bis in die Nähe der an der Peripherie befindlichen Elektroden zwecks leichterer Zündung der Lichtbogen. In diesem Falle muß man aber, wie schon im Anfange der Beschreibung erwähnt, mehrere Einblasöffnungen und mehrere Elektroden auf der ganzen Peripherie des Ofenraumes verteilen, um die angestrebten Vorteile zu erhalten.As already mentioned at the beginning, you can also z. B. generate radial arcs, by blowing the gas in a radial direction from the periphery of the furnace towards the center. The inner electrode receives expediently radial extensions up to the vicinity of those on the periphery Electrodes for easier arc ignition. In this case, however, one must as already mentioned at the beginning of the description, several injection openings and several Distribute electrodes around the periphery of the furnace chamber in order to achieve the desired To get benefits.

Die zur Ausführung des Verfahrens dienenden öfen können selbstverständlich in der verschiedensten Weise abgeändert werden. Einige solche Konstruktionen sind in den Fig. 3 bis 6 dargestellt. In diesen ist der Ofen aus zwei gegeneinander aufgestellten, mit Wasser oder einer anderen Kühlflüssigkeit angefüllten, elektrisch leitenden Metallgefäßen gebildet, deren gegeneinandergekehrte Seiten die Seiten des schmalen Ofenraumes bilden. Diese Metallgefäße bilden zugleich die eine Elektrode.The ovens used to carry out the process can of course be found in the can be modified in various ways. Some such constructions are in the Fig. 3 to 6 shown. In these the furnace is made up of two opposing Electrically conductive metal vessels filled with water or another coolant formed, the mutually facing sides form the sides of the narrow furnace chamber. These metal vessels also form one electrode.

Wie Fig. 3 und 4 zeigen, kann hierdurch ein ebener, scheibenförmiger Ofenraum oder, wie Fig. 5 zeigt, ein trichterförmiger oder konischer Ofenraum gebildet werden.As shown in FIGS. 3 and 4, a flat, disk-shaped furnace chamber or as FIG. 5 shows, a funnel-shaped or conical furnace space can be formed.

In der Mitte des Ofens kann entweder nur an der einen Seite eine Ablauföffnung angebracht werden, oder es können zu beiden Seiten solche öffnungen, wie aus der Zeichnung ersichtlich, angebracht werden.In the middle of the oven, a drainage opening can either be made on one side only or there can be openings on both sides as shown in the drawing visible to be attached.

Die Austrittsöffnungen können ferner, wie ebenfalls aus der Zeichnung hervorgeht, aus größeren zentralen öffnungen oder aus mehreren in oder um die Mitte herum angebrachten kleineren öffnungen bestehen.The outlet openings can also, as can also be seen from the drawing, from larger central openings or from several in or around the middle smaller openings exist.

Von diesen zentralen öffnungen können diejenigen an der einen Seite auch zum Einblasen von Abkühlungsgasen benutzt werden, wie es die Pfeile b in Fig. 4 und 5 zeigen. Fig. 6 zeigt den Grundriß der drei Ausführungsformen (Fig. 3 bis 5) für den Ofen, α bedeutet die peripherisch angebrachten Elektroden, welche hier in die Gaszuführungsöffnungen eingelegt sind. Diese Elektroden sind entweder so geformt, daß sie an einem Punkt so dicht an eine der zentralen Elektroden kommen, daß der elektrische Lichtbogen, sobald derselbe aus irgendeinem Grunde unterbrochen worden ist, wieder von selbst entsteht, oder die Elektroden α werden mit einer Elektromagnetspule mit einer Federkraft auf die Weise in Verbindung gesetzt, daß die Federkraft, sobald der Lichtbogen und somit der elektrische Strom unterbrochen wird, die Elektrode α nach der zentralen Elektrode hin bewegt, während die Magnetspulen dieselbe abziehen, sobald der elektrische Lichtbogen wieder hergestellt und somit der elektrische Strom wieder geschlossen ist, indem die Magnetspule entweder in Serie oder parallel mit dem Bogen geschaltet ist.Of these central openings, those on one side can also be used for blowing in cooling gases, as the arrows b in FIGS. 4 and 5 show. Fig. 6 shows the plan of the three embodiments (Fig. 3 to 5) for the furnace, α means the peripherally attached electrodes which are inserted here into the gas supply openings. These electrodes are either shaped so that they come so close to one of the central electrodes at a point that the electric arc, as soon as the same has been interrupted for any reason, arises again by itself, or the electrodes α are connected to an electromagnetic coil with a Spring force related in such a way that the spring force, as soon as the arc and thus the electric current is interrupted , moves the electrode α towards the central electrode, while the magnet coils pull it off as soon as the electric arc is restored and thus the electric current is closed again in that the solenoid is connected either in series or in parallel with the arc.

Ein Ofen dieser Konstruktion kann leicht entweder zusammen mit einem Dampfkessel oder in unmittelbarer Nähe eines solchen gebaut werden, um die Wärme der Reaktionsgase weitmöglichst auszunutzen. A furnace of this design can easily be combined with either a steam boiler or be built in the immediate vicinity of one in order to utilize the heat of the reaction gases as much as possible.

Claims

Patent Claims:

i. Procedure for intensive heating of gases with the help of constantly burning Arcs caused by flowing along the arcs essentially Gases are kept drawn out, characterized in that one or more arches with the help of one or more peripherally arranged electrodes and one or more in the center or its Near attached counter-electrodes or ones leading towards the center in a furnace room with one or more gas supply openings in or near the periphery and one or more central ones Gas outlet openings are arranged in such a way that the gases, flowing from all sides to the central parts of the furnace space, move away from the largest

Cross-section of the passage (at the periphery of the furnace chamber) to the inner one, always decreasing passage cross-sections (towards the center) either in radial ones or move in more or less curved paths.

2. Embodiment of the method specified in claim ι, characterized in that that the gas is blown into the furnace space in such a way that a vortex is created, which the arc leads around with him.

3. In ovens according to claim 1 and 2, the arrangement that the central opening ' or containing the central openings with electrically conductive or electrical conductors Chimneys are provided so that the arcs have the opportunity to get into to extend in a known manner in these chimneys.

1 sheet of drawings.