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Vorrichtung zur pyrogenen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur pyrogenen Zersetzung von Kohlenwas: erstoffen zwecks
Herstellung von Ruß und Wasserstoff oder zum Kracken von Kohlenwasserstoffölen,
in welcher die Zersetzung durch Entzündung der komprimierten oder erwärmten Kohlenwasserstoffdämpfe
in einer Spaltkammer bewirkt wird, wobei Zündvorrichtung und Ausblasev entile mechanisch
gesteuert werden. Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art erfolgt die Dissoziation
der Gase in einem Kompressor, in dem durch Hinundherbewegung des Kompressorkolbens
das unter gewöhnlichem Druck stehende, zu zerlegende Gas angesogen, unter Druck
gesetzt und in die einen Teil des Kompressorzylinders bildenden, d. h. unmittelbar
angeschlossenen Spaltkammern hineingedrückt wird. Dieses Ansaugen und Komprimieren
einer jeden zu einem Spaltvorgang benötigten Gasmenge einzeln für sich hat den Nachteil,
daß mit nur großen Zeitabständen die Spaltvorgänge aufeinanderfolgen können. Hinzu
kommt, daß sich die Gluthitze der Spaltkammer unmittelbar auf den Kompressorzylinder
fberträgt, weil die Spaltkammer unmittelbar atn Zylinder angebracht ist. Außerdem
darf die Spaltkammer nur ganz besonders klein bemessen werden, weil nur ein Arbeitsgang
des Kompressorkolbens zu ihrer Füllung zur Verfügung steht, und weil deshalb ihr
Rauminhalt von dem an sich beschränkten Rauminhalt des Kompressorzylinders unmittelbar
abhängig ist. Der Rauminhalt des Kompressorzylinders wiederum darf nicht allzu groß
sein, um die Entzündungs- und Explosionsgefahr beim Komprimieren in mäßigen Grenzen
zu halten. Ist aber einerseits die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung des Kompressorzylinders
nur sehr gering und andrerseits der Spaltraum nur sehr klein, so kann die Gesamtvorrichtung
eine praktisch lohnende Ausbeute nicht ergeben. An sich ist ein praktischer Betrieb
dieser bekannten Einrichtung deshalb schon unmöglich, weil der Kolben im Ruß festbrennen
würde, und weil der erzeugte Ruß nicht von selbst restlos entweicht, sondern im
Behälter glühende Rückstände verbleiben. Diese würden den neu eingelassenen Kohlenwasserstoff
vorzeitig entzünden, und die somit eintretende vorzeitige Explosion würde zur Zerstörung
des ganzen Apparates führen.
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Gemäß der Erfindung werden alle diese Nachteile dadurch beseitigt,
daß die Spaltkammer nicht unmittelbar oder überhaupt an einen Kompressor angeschlossen
wird, sondern an eine Zuführungsleitung, welche die zu behandelnden Stoffe bereits
unter Druck enthält, und daß in der Zuführungsleitung für die Stoffe zur Spaltkammer
ein mechanisch gesteuertes Ventil angebracht ist. Dadurch ist es möglich, lediglich
durch periodisch-mechanisches Öffnen des Einlaßventils in denkbar kurzer Zeit den
Spaltraum mit fertig komprimiertem Gas zu füllen, und der
Spaltraum
kann beliebige Abmessungen haben. Damit die Spalterzeugnisse jedoch denkbar schnell
und restlos entfernt werden, ist außer dem mechanisch gesteuerten Gaseinblaseventil
ein zweites mechanisch gesteuertes Einblaseventil vorgesehen, das nach erfolgter
Zündung unmittelbar nach Öffnen des Ausblasev entils geöffnet wird und Wasserstoff
o. dgl. in die Spaltkammer einbläst. Der Wasserstoff bläst dann nicht nur denRuß
aus, sondern füllt auch die Spaltkammer mit Wasserstoff, so daß diese Wasserstoffüllung
eine vorzeitige Entzündung des frisch eintretenden Kohlenwasserstoffgases verhindert,
zumal der Wasserstoff gleichzeitig kühlend wirkt. Das Ausblasev entil kann ferner
wie ein durch Überdruck selbsttätig abblasendes, z. B. durch eine Feder beeinflußtes
Sicherheitsventil ausgebildet sein, so daß es schon in dem Augenblick der Explosion
geradezu blitzartig schnell einen Teil des Rußes abbläst, und somit die bisher so
schädliche Überhitzung des Spaltbehälters vermieden wird. Im übrigen kann auch die
den Ventilkegel andrückende Feder des Ausblaseventils regelbar eingerichtet sein.
Wird darauf das Ausblaseventil nach der durch den Explosionsüberdruck selbsttätig
erfolgten vorübergehenden Entlüftung mechanisch abgehoben und erst darauf das Ventil
für den Wasserstoffeinlaß betätigt, so tritt die wirklich denkbar schnellste Entleerung
der Spaltkammer ein.
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Damit sich die Zündungsvorrichtung, z. B. die Zündkerze, das Zündrohr
o.dgl. nach jeder Explosion vom Ruß säubert, wird sie zweckmäßig dem Wasserstoffeinlaß
vorgelagert. Ebenso läßt man den Ventilkegel für den Rußauslaß sich nur zwischen
seinem Sitz und den Ableitungsrohren bewegen, damit der ausblasende Wasserstoff
auch diesen Ventilkege1 vom Ruß reinigt, indem er den Kegel umspült.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes,
und zwar eine mit mechanisch gesteuerten Zuleitungs-und Ableitungsventilen versehene
Spaltvorrichtung im Schnitt.
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Der Zylinder i trägt auf seinen Flanschen 2 den Zylinderdeckel
3, in dem auf der einen Seite das Zuführungsrohr .4 für den zu spaltenden
Kohlenwasserstoff mündet. An die Rohrmündung 4 schließt sich die Ausbohrung 5 an,
die durch den Kegel 6 verschlossen wird, der auf der Schubstange 7 sitzt. Auf die
Druckrolle 8 der Schubstange 7 wirkt die Nockenscheibe 9, die auf der Welle io sitzt
und sich mit dieser zusammen dreht. Dem Druck der Nockenscheibe 9 wirkt die gegen
den Bund i i der Schubstange 7 drückende Feder 1:2 entgegen, die das Ventil wieder
schließt. Auf der anderen Seite des Zylinders i mündet in dem Deckel 3 das Zuleitungsrohr
13 für den Wasserstoff bzw. für ein anderes Durchspülmittel. Auch hier schließt
sich an die Rohrmündung 13 eine Ausbohrung 14 an, die durch den Ventilkegel 15 verschlossen
wird. Der Ventilkegel sitzt auf der Schubstange 16, gegen deren Druckrolle 17 die
N ockenscheibe 18 wirkt, die ebenfalls auf der Welle io sitzt. Eine dritte auf der
Welle sitzende Lockenscheibe i9 betätigt die Zündung, indem sie z. B. als Kontaktwalze
dient. Die seitlich vom Zylinder i auf der Welle io sitzende -"Tockenscheibe 2o
wirkt auf die vorgelagerte Schubstange2i, die den im Lagerbock a2 drehbaren Hebel
23 andrückt. In einem Auge des Hebels 23 ist die Schubstange 24 geführt; sie ist
hinter dem Auge mit einer Verdickung versehen. Auf diese Weise zieht der Hebel23
beim Ausschwingen die Schubstange 24 an, die sich jedoch auch unabhängig vom Hebel
23 nach außen verschieben kann. Die Schubstange 24. trägt den Ventilkegel
25, der die Auslaßöffnung 26 des Zylinders i verschließt. An die Zylinderöffnung
26 schließt sich die erweiterte Bohrung 27 an, die durch den Pfropfen 28 verschlossen
ist. In der Bohrung 27 münden die beiden Rohre 29, die zur Ableitung des gewonnenen
Rußes, Wasserstoffes usw. dienen. Durch die gegen das Widerlager 3o drückende Feder
31 wird der Bund 32 der Schubstange so angedrückt, daß der Ventilkegel
25 ständig in der Verschlußstellung sitzt. Erst der Überdruck des Inhalts
des Behälters i oder der Zug des Hebels 23 an der Schubstange 24 hebt den Ventilsitz
vorübergehend ab. Der Mantel 33 umschließt den Kühlwasserraum, der den Zylinder
i umgibt: Die z. B. durch einen kleinen Elektromotor angetriebene Welle io stellt
nach der Zeichnung ihre Nocken so ein, daß alle Ventile geschlossen sind. Beim Weiterlaufen
der Welle io öffnet sich zunächst das Ventil 6 und läßt Kohlenwasserstoff o. dgl.
in den Zylinderraum i eintreten. Nachdem der Zylinder gefüllt ist, schließt sich
das Ventil, und es erfolgt z. B. vom Nocken i g aus die Zündung des Zylinderinhalts.
Darauf öffnet sich das Ventil25, so daß der durch die Explosion entstandene Wasserstoff
und Ruß durch die Rohre 29 austreten kann. Der Nocken 2o hält das Ventil 25 weiter
geöffnet, und außerdem öffnet sich noch das Ventil 15, so daß der unter Druck stehende
Wasserstoff in den Zylinder i einblasen und dessen Inhalt in die Rohre 29 hinausdrängen
kann. Hierauf schließen sich beide Ventile 25 und 15 wieder, und die Vorgänge wiederholen
sich. Je nach Ausbildung der einzelnen Teile der Spaltvorrichtun@ kann die Wiederholung
der Vorgänge
unter Umständen außerordentlich schnell erfolgen.
Je nach Bemessung der Feder 31 kann schon der Explosionsüberdruck das Ventil a5
öffnen, so daß der Zylinder i weder einen zu hohen Druck noch eine zu hohe Temperatur
auszuhalten hat. Die Zündherze, das Zündrohr o. dgl. 34. ist dem Wasserstoffeinlaß
14. vorgelagert, so daß der in den Zylinder einströmende Wasserstoff die herze umspült
und von etwa anhaftendem Ruß reinigt. Ebenso wird der Ventilteller 25 stets mir
wenig angehoben und derart reichlich von dein ausblasenden Wasserstoff umspült,
daß er beim Wiederaufsitzen rein ist und wirklich dichten kann.