DE284341C

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Publication number: DE284341C
Application number: DENDAT284341D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 284341 KLASSE 12 A. GRUPPE

. in MÜNCHEN.

Lichtbogens.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. März 1911 ab.

Gegenstand vorliegender Erfindung bildet ein Verfahren zur Durchführung chemischer. Gasreaktionen mit Hilfe eines verbreiterten Lichtbogens. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtbogen durch mechanische Verblasung in zwei oder mehrere zickzackförmige Teile zerlegt wird,'welche unter der Einwirkung eines magnetischen Kraftfeldes in eine Fläche ausgebreitet werden, derart, daß die

ίο Ausbreitung, unabhängig von der jeweiligen Stromrichtung des Lichtbogens, stets praktisch den gleichen Raum einnimmt, wobei die zur Reaktion dienenden Gase. oder. Gasgemische durch diesen Raum hindurchgeleitet

werden. ■

Durch die Fig. 1, 2 und 3 der beiliegenden Zeichnung ist eine Ausführungsform des Verfahrens schematisch veranschaulicht.

Zwischen den sehr nahe zusammengeführten Elektroden α b und c d wird ein Lichtbogen erzeugt.

Vermittels eines durch die Düse e geführten Luftstromes wird der Lichtbogen angeblasen und in die beiden Teile b-f und f-c ausgezogen.

In geeigneter Entfernung von den Elektrodenenden ist ein kräftiger Elektromagnet g h derart angeordnet, daß die Achse desselben parallel zu der Verbindungslinie b-c verläuft.
Es wird der Erfindung gemäß stets die gegenseitig relative Stromrichtung der beiden Lichtbogenteile b-f und f-c in bezug auf die Kraftlinienrichtung des Magnetfeldes entgegengesetzt sein, unabhängig davon, ob die Elektroden an eine Gleich- oder an eine Wechselspannung gelegt sind.

Durch die Einwirkung des Magnetfeldes wird nun der so deformierte Lichtbogen b-f-c in der Form einer ausgedehnten, durch eine schraubenförmigeLinie i-k-l begrenzten Fläche auseinandergebreitet.

Entsprechend der jeweiligen Polarität der Elektroden wird sich diese Linie einmal rechtsgängig und einmal linksgängig in bezug auf die Kraftlinienrichtung ausbilden.

Man hat es nun in der Hand, durch geeignete Wahl der Verhältnisse (Luftführung usw.) die Elektrodenenden b und c derart nahe aneinander zu bringen, daß der Schraubengang dieser Entladungsausbreitung nur wenige Millimeter beträgt, so daß man die ganze auf diese Weise gebildete Lichtbogenentfaltung in einem entsprechend engen Reaktionsraum unterbringen kann.

Versuche mit einem Lichtbogen, der eine Energie von nur 8 Kilowatt aufnahm, haben bei einem Elektrodenabstand von 10 mm eine Flammenausbreitung von 40 cm ergeben.

Es ist nicht immer notwendig, daß die Luft (bzw. Gas, Gasgemische u.sw.), welche zur mechanischen Teilung des Lichtbogens dient, durch eine besondere Düse geführt wird. Es genügt z. B., wie aus dem.in Fig. 2 skizzierten Ofen hervorgeht, daß die zur Reaktion dienenden Gase in geeigneter Weise in der Richtung Elektroden—Magnetfeld, und zwar senkrecht oder nahezu senkrecht zu den Kraftlinien des

letzteren, eingeführt werden, daß also der Lichtbogen, wie bereits erwähnt, in eine geeignete Lage und Form in bezug auf das Magnetfeld gebracht wird, um in der bezweckten Weise elektrodynamisch beeinflußt zu werden. Entsprechend, daß die Elektroden mehr oder weniger in den Kraftlinienbereich des Magnetfeldes eingeführt sind, werden sich die äußersten Fußpunkte i und I der Bogenflamme nach a

ίο bzw. nach d hin zu verschieben trachten; selbstredend kann man, falls es erforderlich erscheint, dieser Neigung der Flamme, sich nach unten hin zu verschieben, wie in Fig. 2 angedeutet, durch entsprechende Luftführung

xg entgegenwirken.

Man kann auch die Elektroden ganz in das

Magnetfeld hineinführen; in diesem Falle ,wird die Ausbreitungsfläche des Lichtbogens durch die in Fig. 3 gezeichnete Linie (also in Projektion gezeigt) i-k-l begrenzt.

Die Art der Gaszuführung in den Reaktionsraum ist der Erfindung gemäß unwesentlich; man kann z. B. die Gase ähnlich wie bei dem bekannten Birkelandschen Verfahren durch die Seitenwände des Ofens hindurch in einem bestimmten Winkel gegen die Entladungsfläche einführen; hierbei ist nur zu berücksichtigen, daß durch die allgemeine oder eine besondere Luftzuführung der Lichtbogen b-c in die gewünschte Form und Lage b-f-c verblasen \vird. Man kann selbstverständlich auch die Gase in senkrechter oder nahezu senkrechter Richtung zu der Lichtbogenausbreitung durch diese hindurchführen.

Entsprechend der Art der Gasführung und

' der Lage, Breite bzw. Form der Elektroden wird die Projektion der Begrenzungslinie i-k-l einen Kreissektor, eine nahezu geschlossene Kreislinie, den Umfang eines Blattes usw. darstellen.

Es ist bei Verwendung von Wechselstrom in manchen Fällen zweckmäßig, durch an sich bekannte Mittel (beispielsweise durch eine im gesamten Luftzuleitungskanal oder auch nur in der Verblasungsdüse e eingebaute Sirene, welche synchron mit der Periodenzahl des Wechselstromes läuft) den Lichtbogen zwischen b und c periodisch mit verschiedenen, mit der Periodenzahl des Wechselstromes wechselnden Stärken anzublasen. Es ist klar, daß hierdurch ■ bei geeigneter Wahl der Verhältnisse der Leistungsfaktor des Ofens und auch die Ausbeute selbst und die Gaskonzentration günstig beeinflußt werden.

Durch die beschriebene Anordnung ist es nun möglich, die gleiche und mehrfache lineare Ausdehnung der einzelnen Lichtbogenfäden, als bei dem Birkelandschen Ofen möglich, und zwar in einem ganz bedeutend reduzierteren Reaktionsraum zu erreichen. Da die Ausbeuten an Stickoxyden in einem Ofen eine Funktion der magnetischen Feldstärke, der Luftgeschwindigkeit und der Flammenenergie ist. so sind durch die vorliegende Erfindung nicht nur höhere Konzentrationen, sondern auch größere Ausbeuten zu erwarten.

Vergleichsversuche ergaben bei gleichem Meßverfahren und Fehlergrenzen mit einer Flammenenergie von etwa 3 bis 3,5 Kilowatt mit dem Birkelandschen Verfahren etwa 30 g HNO₈ (umgerechnet) Ausbeute bei einer Gaskonzentration von rund 1,4 Volumprozent und mit dem Verfahren der Erfinder eine Ausbeute von 38 g HNO₃ bei einer Gaskonzentration von 1,8 Volumprozent.

Im Hinblick darauf, daß die Flächenausdehnung der Entladungserscheinung bei den in den Fig. 1, 2 und 3 schematisch dargestellten Ausführungsformen bei gleicher linearer Lichtbogenausdehnung um das Vierfache kleiner ist als bei einem Ofen nach dem Birkelandschen System (es ist also der Erfindung gemäß das Verhältnis der linearen Lichtbogenausdehnung zur Fläche der Entladungserscheinung um das Vierfache größer), wird man bei gleieher Breite des Reaktionsraumes und gleichbleibender pro Zeiteinheit zu verarbeitender Luftmenge mit der vierfachen Luftgeschwindigkeit durch den Reaktionsraum arbeiten können. Es wird also, mit anderen Worten, bei einer gegebenen Energie und Lichtbogenausbreitung die erstere auf einen vierfach kleineren Raum konzentriert, wodurch ein entsprechend steileres Temperaturgefälle und wu-ksamere Abkühlung der Reaktionsprodukte ermöglicht sind, wie das ja auch die oben angeführten Vergleichsresultate bereits ergeben haben.

Das beschriebene Verfahren eignet sich besonders für den Betrieb mit Wechselstrom.

Claims

Patent-Anspruch:

Verfahren zur Durchführung chemischer Gasreaktionen mit Hilfe eines Verbreiterten Lichtbogens, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen zwischen Elektrodenenden, deren Verbindungslinie parallel zur Achse eines Magnetfeldes liegt, durch mechanisches Verblasen über eine scharf u₀ gebogene Bahn geleitet wird, wodurch erst die magnetische Beeinflussung zur Bildung möglichst langer, nicht rotierender Lichtbögen über eine möglichst kleine Reaktionsfläche erfolgt, und wobei die zur Reaktion dienenden Gase oder Gasgemische durch die Fläche hindurchgeleitet oder auch quer zu derselben geführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.