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Anordnung zur Durchführung chemischer Reaktionen in Gasen und Dämpfen
mit Hilfe des elektrischen Hochspannungslichtbogens Gegenstand vorliegender Erfindung
bildet eine Anordnung zur Durchführung chemischer Reaktionen in einem aufwärts gerichteten
Gasstrom mittels eines mit hochgespanntem Wechselstrom gespeisten, unter dcm Einfluß
des Gasstromes aufwärts gerichteten Lichtbogens. Der Lichtbogen geht dabei von entsprechend
nahe zusammengerückten Zündspitzen aus, die, zueinander höhengleich, unterhalb der
Polachsenlinie eines den Lichtbogen etwa senkrecht durchsetzenden und ihn vcrbreiternden
Magnetfeldes liegen, und deren Verbindungslinie ungefähr gleichgerichtet der Polachsenlinie
verläuft. Die Ausbreitung des Lichtbogens in seitlicher Richtung erfolgt dabei auf
weiter als die Zündspitzen voneinander entfernten geradlinigen oder stumpfwinklig
geknickten stab-oder schienenförmigen Lichtbogenelektroden, welche, zueinander ebenfalls
höhengleich, quer zur Polachsenlinie sich erstrecken und zusammen mit den ihnen
eleidrisch verbundenen Zündspitzen, die jeweils etwa auf der Mitte der Elektrodenlänge,
gegebenenfalls in deren Knick angeordnet sind, in einer waagerechten Ebene liegen
oder jeweils in einer aus dieser Ebene beiderseits zur Zündspitzenlinie winkelgleich
ansteigenden oder abfallenden Dachfläche.
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Ein Beispiel, wie die Anordnung ausgeführt werden kann, liefert die
beiliegende schematische Zeichnung. Auf ihr stellen vor: Et und E2 zwei parallel
zueinander liegende, horizontal angeordnete Elektrodenschienen, z.B. aus Kupfer
oder einem anderen geeigneten Metall; illit und M2 zwei Magnetpole, zwischen denen
ein magnetisches Kraftfeld erzeugt wird, dessen Richtung im wesentlichen senkrecht
zur Lage der Elektrodenschienen verläuft; Zt und Z2 zwei ungefähr in der Mitte der
Elektrodenschienen liegende Zündspitzen, zwischen welchen der Lichtbogen eingeleitet
wird. Die Pfeile unterhalb der Schienen geben die Richtung an, in wekher die Gase
von unten nach oben bewegt werden. Der zwischen den beiden Zünd spitzen eingeleitete
Lichtbogen kann entweder allein durch den Gasstrom selbst nach oben getrieben oder
auch durch eine besondere Düse D angeblasen werden. unter der Einwirkung des magnetischen
Kraftfeldes bewegen sich alsdann die Ansatzpunkte des Lichtbogens, von de'n Zündspitzen
ausgehend, auf den Elektrodenschienen von innen nach außen, wobei die Lichtbogenflamme
die Form eines von den Schienen E1 und E2 ausgehen den fächerähnlichen Körpers erhält,
wie er beispielsweise auf der Zeichnung durch die
strichpunktierten
Linien angedeutet ist. Bei Verwendung des für Hochspannungslichtbogen gewöhnlich
benutzten Wechselstroms geht die Flamme dabei dem Polwechsel entsprechend einmal
von der linken Seite von EX nach der rechten Seite von E2 und dann wieder von der
linken Seite von E2 nach der rechten Seite von Er usw.
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Die Schienen E, und E2, die im iibrigen einen beliebigen geeigneten
Querschnitt haben können, brauchen nicht notwendig eine Gerade zu bilden, sie können
z.B. von der Mitte ausgehend nach beiden Seiten hin eine gewisse Neigung, sei es
nach oben, sei es nadel unten zu, aufweisen. Sie können natürlich auch hohl und
gegebenenfalls von einem Kühlmittel durchflossen sein. Was die Zündspitzen betrifft,
so können sie sowohl direkt auf den Schienen aufsitzen (z. 13. in Form von aus diesen
hervorstehenden Knöpfen, Keilen u. dgl.), als auch von diesen mechanisch unabhängig
sein, wobei noch Anordnungen vorgesehen sein können, die erlauben, die Entfernung
der Zündspitzen voneinander zu verändern. Im übrigen wird natürlich der Abstand
zwischen den Zündspitzen so bemessen, daß bei der im speziellen Fall zur Verfügung
stehenden Spannung sichere Zündung des Lichtbogens erfolgt. Die Elektrodenschienen
selbst sind weiter voneinander entfernt, damit der Zündungsvorgang auf die Zündspitzen
beschränkt bleibt.
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Die beschriebene Anordnung ist für alle möglichen Gasreaktionen anwendbar.
Ganz besonders eignet sie sich auch zur Durchführung chemischer Reaktionen in Gasen,
welche Kohlenwasserstoffe, auch in Mischung mit Wasserstoff, enthalten, für deren
großtechnische Behandlung die gebräuchlichen, für die Stickstoffoxydation angewendeten
Lichtbogenformen bekanntlich nicht oder nicht ohne weiteres dienen können. So können
z. B. bei Verwendung der bekannten Birkeland-Evde-Flamme wegen starken Zusammenschrumpfens
des Flammengebildes und der geringen Fußpunktbasis, welche dieses dabei noch auf
den Elektroden findet, große Leistungen nicht mehr zur Entladung gebracht werden,
ohne daß infolge Auftretens starker örtlicher Erhitzungen eine rasche Abnutzung
der Elektroden eintritt. Ähnliches gilt für Flammen, bei welchen die Elektroden
nach Art der Hörnerblitzableiter arbeiten.
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Auch von ruhenden Lichtbogen nach Art der sog. Schönherr-Flamme ist
bekannt, daß die bei der Stickstoffoxydation mehrere Meter lange Entladung auf einen
Bruchteil dieser Länge zusamlmlenfällt und unstabil wird.
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Bei Anordnungen wie derjenigen des PatlentS 284 34I, bei welcher der
Lichtbogen ebenfalls-zugleich mechanisch und magnetisch verblasen und zum Zwecke,
eine gegebene Energie auf einen möglichst kleinen Raum zu konzentrieren, in eine
durch eine schraubenförmige Linie begrenzte Fläche ausgebreitet wird, werden die
Fußpunkte der Entladung auf den Elektrodenenden zusammengedrängt, so daß ein Arbeiten
mit großen Energien schon bei leichter als Kohlenwasserstoffe zu behandelnden Gasen
unmöglich wird. Im Gegensatz zu ihr wird bei der vorliegenden Anordnung durch den
Übergang der Flamme auf die querliegenden Elektrojnschienen dem Lichtbogengebilde
nicht nur eine breite und zudem, wie oben angegeben, wechselnde Fußpunktbasis dargeboten,
sondern auch die Möglichkeit, sich iiber eine größere Reaktionsfläche auszubreiten,
dergestalt, daß diese, wenn die maximale Lichtbogenlänge beispielsweise i6 cm ist,
32 qcm beträgt gegenüber nur 20 qcm bei einer Anordnung gemäß Patent 284 3;cm; die
bei der Behandlung von Kohlenwasserstoffen vorhandene Schrumpfungstendenz wird so
des weiteren kompensiert.