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Verfahren zur Herstellung eines brennbaren Blankglühgases Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines brennbaren Blankglühgases und
eine Anlage hierfür.
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Wenn kein Gas aus Versorgungsleitungen zur Verfügung steht, werden
in der Regel Gaserzeuger in Benutzung genommen, die eine stete Wartung und Bedienung,
besondere Aufstellungsräume, Regelungs- und Sicherungseinrichtungen sowie sonstige
Aufwendungen bedingen und deren Gaserzeugung nicht im ausreichenden Maße dem jeweiligen
Gasbedarf angepaßt werden kann. Diese Gewinnungsart ist daher zur Versorgung einzelner
Gasverbrauchsstellen, insbesondere bei mäßigem Gesamtbedarf, ungeeignet.
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Zur Umgehung dieser Schwierigkeiten und Mängel standen bisher zwei
Möglichkeiten zur Verfügung, und zwar erstens die Verwendung der aus flüssigen Brennstoffen
entwickelten Dämpfe und zweitens die Beschaffung von Flaschengas. Die Dampfentwickler
können nur in Verbindung mlit wärmeverbrauchenden Geräten verwendet werden, da sich
die Dämpfe in Leitungen verflüssigen. Nachteilig sind auch die für die Heizbrenner
dieser Art benötigten Mittel und Maßnahmen zur Aufrechterhaltung des erforderlichen
hohen Betriebsdruckes sowie die damit zusammenhängenden engen Querschnitte der Düsen,
die sich leicht verstopfen können.
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Unbrauchbar sind die Dampfentwickler für alle Zwecke, in denen nur
unkondensierbare Gase verwendet werden können, unter anderem auch für öfen, die
zum Blankglühen, Hartlöten und für andere Veredelungszwecke eine die Oxydbildung
verhütende Atmosphäre benötigen. Für solche unabhängig von Versorgungsleitungen.
zu betreibenden
Öfen. stehen zwar Flaschengase zur Verfügung. Die
Beschaffung solcher Gase ist aber kostspielig und außerdem mit hohen. Transportkosten
und großen. Aufwendungen für die Behältermiete und -lagerung verbunden. Dia Gasflaschen
sind schwer und unhandlich; der in. ihnen herrschende hohe Druck bedingt Undichtigkeitsverluste
und Gefahren.
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Diese Nachteile werden. dadurch vermieden, daß das benötigte Gas durch
katalytisches Zersetzen einer mindestens zum über-#viegendenTail in.,Wasserstoff
und Kohlenoxyd hufspaltbaren organischen Flüssigkeit, insbesondere des Methylalkohols,
erzeugt wird. Der Gestehungspreis des auf diese Weise erzeugten. Gases ist wesentlich
geringer als bei Verwendung von Flaschengas. Aus einem verhältnismäßig geringen
Flüssigkeitsvorrat, der nicht unter Druck steht und daher leicht, billig und gefahrlos
in einfachen Kanistern beschafft werden kann, können große Gasmengen in einem einfachen,
als Spalt- oder Reaktionskammer ausgebildeten Gasentwickler von geringen Baumaßen
erzeugt werden.
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Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, aus Ammoniak durch einen
Spaltprozeß Schutzgas zu erzeugen.. Der hierfür benötigte Rohstoff muß jedoch aus
Druckflaschen angeliefert werden, mit deren Verwendung die vorstehend aufgezählten
Nachteile verbunden sind. Außerdem erfordert dieser Spaltpro7eß hohe Temperaturen
und einen ständigen beträchtlichen Wärmeauf-,vand.
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Der zum Aufspalten der organischen Flüssigkeit erforderliche Gasentwickler
kann aus einer kleinen vorzugsweise senkrecht. angeordneten zylindrischen Kammer
bestehen, die- mindestens zur Einleitung des Spaltvorganges durch eine Heizvorrichtung
auf einer geeigneten., verhältnismäßig niedrigen Temperatur vom, 25o bis 300° C
gehalten werden kann und in deren. Boden, eine mit einem Flüssigkeitsbehälter in
offener Verbindung stehende Leitung einmündet. Durch geeignete Höheneinstellung
des Behälters kann der, erforderliche geringe Druck stets genau eingehalten werden,
insbesondere wenn, der Behälter in an sich bekannter Weise so ausgestaltet wird,
daß die wirksame Flüssigkeitssäule bei jedem Füllungszustand. die gleiche ist. Regel-
und Ab-
sperrvorrichtungen sind entbehrlich; die Gasentwicklung kann durch
Absenken des Vorratsbehälters beendet werden.
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Im unteren Teil der Reaktionskammer befindet sich zweckmäßigerweise
ein flüssigkeitsaufsaugender poröser Stoff, z. B. ein aus anorganischem Faserstoff
bestehendes Polster, das eine gleichmäßige Dampfentwicklung begünstigt, während
ein weiterer Teil mit einem als Spaltkontakt dienenden Katalysator angefüllt sein,
kann. Die Heizwirkung kann durch einen Temperaturregler auf der erforderlichen Höhe
gehalten. werden. Im Bedarfsfall kann auch in an sich bekannter Weise die Spaltkammer
in der Nähe einer vorhandenen Wärmequelle, z. B. des mit den Gas zu betreibenden
Ofens, so angeordnet werden, daß die für die Spaltung erforderliche Temperatur durch
diese Wärmequelle aufrechterhalten wird. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß
der Erfindung besteht daarin, daß bei dem Spaltprozeß selbst theoretisch keine und
praktisch nur sehr wenig Feuchtigkeit anfällt. Wenn ein Alkohol zur Gaserzeugung
benutzt wird, können zwar wegen der hygroskopischen Eigenschaften des flüssigen
Alkohols die Spaltgase einen gewissen Feuchtigkeitsgehalt besitzen. Dieser Gehalt
stört jedoch auch bei Schutzgasöfen nicht, da das entstandene Gasgemisch einen hohen
Wasserstoffgehalt und höchstens Spuren von Kohlendioxyd enthält, also ein hohes
Reduktionsvermögen auch bei verhältnismäßig hohem Wasserdampfgehalt besitzt. Im
Bedarfsfall kann überdies die Gasfeuchtigkeit zusammen mit der Kohlensäure und den
gegebenenfalls noch vorhandenen Spuren an unerwünschten Zersetzungsprodukten leicht
durch zweckentsprechende Vorlagen entfernt werden.
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Ein weiteres und für bestimmte Anwendungszweckebesonders vorteilhaftes
Verfahren zur Herabsetzung des bei der Verwendung vom technischem Methylalkohol
vorhandenen Feuchtigkeitsgehaltes besteht in weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes
darin, daß das bei der Alkoholzersetzung entstehende Kohlenmonoxyd zur AufspaItung
desWassers herangezogen und dabei unter Bildung von Kohlendioxyd durch. Wasserstoff
ersetzt wird. Hierbei entsteht ein mengenmäßig gleiches und hinsichtlich des Reduktionsvermögens
mindestens gleichwertiges Schutzgas mit entsprechend vermindertem Kohlenoxydgehalt,
das bei Verwendung von Alkohol mit geeignet zugemessenem Wassergehalt nach der Entfernung
der Kohlensäure ausschließlich aus Wasserstoff besteht, daher ungiftig ist und keine
auf die Werkstücke im ungünstigen. Sinne einwirkenden Bestandteile enthält. Dieser
Konvertierungsprozeß kann, vorzugsweise ebenfalls unter Verwendung eines geeigneten
Katalysators an sich bekannter Art, in der vorerwähnten Reaktionskammer selbst oder
in einer nachgeschalteten, vorzugsweise durch die gleiche Heizvorrichtung erwärmten
Kammer erfolgen, da die beiden Prozesse bei annähernd gleichen Temperaturen vor
sich gehen und eine einmalige Erwärmung für beide Vorgänge genügt.
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Bereits aus diesen Zusammenhängen ist ein weiterer, mit der Verwendung
flüssiger Ausgangsstoffe verbundener Vorteil ersichtlich. Es werden keine umständlichen
Misch- und@Zuteilv orrichtungen benötigt, um die Zusammensetzung des entstehenden
Gasgemisches in einem jeweils erwünschten Sinne zu beeinflussen, sondern diese Zusammensetzung
kann in weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung durch
eine Mischung oder Lösung erzielt werden, aus der außer den zur Vermeidung der Oxydbildung
dienenden Gasbestandteilen noch eiin stets gleichbleibender Anteil an solchen Bestandteilen,
frei wird, die auf die Werkstücke im jeweils erwünschten Sinne einwirken. Zweckmäßigerweisewerden
hierfür mit der Flüssigkeit mischbare Stoffe. geeigneter Zusammensetzung mit einem
ähnlichen Siedeverhalten herangezogen, jedoch können auch bei Verwendung der
vorstehend
beschriebenen Reaktionskammer Stoffbeimengungen mit abweichenden Siedeeigenschaften
verwendet werden.
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Beispielsweise kann zur Erzeugung eines für die Oberflächennitrierung
von Werkstücken geeigneten Gasgemisches. eine Lösung von Ammoniak im Methylalkohol
verwendet werden, aus der ein stickstoffhaltiges Gasgemisch frei wird. Ein für das
sogenannte Aufkohlen oder Gaszernentieren der Werkstücke geeignetes Gas kann durch
Zumischen einer kohlenstoffreichen Flüssigkeit, z. B, Benzol zum Alkohol, erzeugt
werden. Für die sogenannte Karbonitrierung können beide Verfahren miteinander vereinigt
werden. In diesem Fall wird also eine Alkohollösung zersetzt, die außer Wasserstoff
und Kohlenoxyd sowohl stickstoffabgebende als auch kohlenstofreiche Gasbestandteile
liefert.
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Schließlich kann auch zur Gewinnung eines für die Ofenlötungen geeigneten
Schutzgases der aufzuspaltenden Flüssigkeit ein Stoff, beispielsweise Borsäuremethylester,
beigemischt werden, aus dem als Flußmittel wirkende Bestandteile frei werden. Ein
Schutzgas mit derartigen Bestandteilen bietet für das Ofenlöten besondere Vorteile.
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Das erfindungsgemäß erzeugte Gas kann selbstverständlich auch zur
Erzeugung von Schutzgasschleiern bei solchen Löt- und Schweißvorgängen verwendet
werden, die ohne Benutzung eines Ofens stattfinden.
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In der Zeichnung sind drei zur Ausführung des Verfahrens gemäß der
Erfindung geeignete Einrichtungen schematisch. dargestellt.
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Bei der in Fig. i dargestellten Anlage wird einer durch eine elektrische-
Heizvorrichtung 6 auf etwa 25o bis 300° C gehaltenen. Reaktionskammer 5 durch eine
Schlauchleitung 7 Methylalkohol aus einem Vorratsgefäß 8 zugeführt. In den Flüssigkeitsinhalt
dieses Gefäßes ragt ein in den Gefäßhals dicht eingesetztes Tauchrohr 9 hinein,
dessen Tauchtiefe die ausströmende Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit bestimmt. Die
Flüssigkeitszufuhr zur Kammer 5 kann also durch Einstellen der Tauchtiefe, gegebenenfalls
aber auch durch zweckentsprechende Höheneinstellung des Gefäßes 8, geregelt werden.
Die Flüssigkeitszufuhr wird unterbrochen, wenn das Gefäß bis unter die Linie ra-b
gesenkt wird.
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Am Boden der Kammer 5 befindet sich eine, Glaswolleschicht io, über
die ein als Spaltkontakt wirkender Katalysator i i geschichtet ist. Dieser Katalysator
und die in der Kammer 5 durch einen Wärmefühler 14 mittels eines Schalters 13 eingeregelte
Temperatur bewirken, daß der in der Bodenschicht entwickelte Methylalkoholdampf
C H3 (OH) in die gasförmigen Bestandteile C O -h 2 H2 zerfällt, die auch
bei Anwesenheit von geringen, mit dem Alkohol zugeführten Feuchtigkeitsmengen ein
für viele Anwendungszwecke brauchbares Gasgemisch ergeben.
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Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist hinter der Kammer 5 noch
ein Kühler 16 mit einer Wasservorlage 17 angeordnet, in der ein wesentlicher Teil
der etwa vorhandenen Gasfeuchtigkeit abgeschieden. wird. Weiterhin können Ab- oder
Adsorptionskammernt 18 eingeschaltet werden., in deren Zu- und Abführungsleitungen
Umschalthähne i9 derart angeordnet sind, daß jeweils die eine Kammer vom. Spaltgas
durchströmt wird, während der Inhalt dar anderen Kammer in bekannter Weise regeneriert
werden kann,.
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Sollen, die Spaltprodukte, die der Kontaktschicht i i entweichen,
z. B. durch Kom.ertierung des Kohlenoxyds mit Wasserdampf umgewandelt werden oder
sollen weitere Spaltvorgänge z. B. von Beimengungen des Alkohols vorgenommen werden.,
so kann der hierfür erforderliche Kontaktstoff im Raum, 12 der Kammer, 5 untergebracht
werden, wo@ bei diese Ko,ntaaktsch,idht: durch, die Heizung 6 oder durch eine besondere,
für sich regelbare Heizung erwärmt werden kann. Bei demi Ausfü,h.rungsbeispiel nach
Fig. 2 befindet sich dieser, Kontaaktsto@ff in. einer zweiten Kammer 15, die zusammen
mit der Kammer 5 durch eine gemeinsame elektrische Heizvorrichtung 6 auf der erforderlichen
Temperatur gehalten wird. Zweckmäßigerweiso worden diese Kammern, ebenso wie die
Kammer 5 in $ig. i mit einem Wärmesahutzmantel 27 umgeben.
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Fig. 3 zeigt eine aus einer Heizkammer 2o und einer Kühlkammer 21
bestehende Ofenanlage, die durch eine elektrische Heizwicklung 26 betrieben wird.
Im Wärmebereich der Heizkammer ist innerhalb. der aus Wä.rmedämmstofff beistehenden
U.mmante-lung 22 die- Spaltkammer 5, 25 angeordnet. Die Kühlkammer 21 ist von. einem.
Wassermantel 23 umgeben.
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Das Verfahren und die beschriebene, Einrichtung sind auch für die
Herstellung von, Brenngasen brauchbar. Wenn, gemäß dein beschriebenen weiteren Ausgestaltung
der Erfirndung der Kohlenoxydgge@halt des Spa.lbgases vollständig konvertiert wird,
ist die-Erfindung überall dort anwendbar, wo reiner-Wasserstoff gebraucht wird.