FI112886B - Menetelmä ja laite H2-ilma-höyryseoksen sisältämän vedyn rekombinaatiota ja/tai sytyttämistä varten erityisesti ydinvoimalaitosten käyttöön - Google Patents

Description

1 112886

Menetelmä ja laite H2-ilma-höyryseoksen sisältämän vedyn rekombinaatiota ja/tai sytyttämistä varten erityisesti ydinvoimalaitosten käyttöön 5 Esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaati muksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä H2-ilma-höyry-seoksen sisältämän vedyn rekombinaatiota ja/tai sytyttämistä varten, ja lisäksi patenttivaatimuksen 6 johdanto-osan mukainen laite H2-ilma-höyryseoksen sisältämän vedyn 10 rekombinaatiota ja/tai sytyttämistä varten.

Tällainen menetelmä ja laite tunnetaan julkaisun EP-A1-0 303 144 perusteella. Sen yhteydessä on katalysaat-toriosa asetettu pystysuorassa olevaan putkeen etäisyyden päähän putken sisäseinästä. Putken etusivut on varustettu 15 paineesta ja/tai lämpötilasta riippuvilla avautuvilla sul-kimilla. Katalysaattorimateriaalina käytetään erityisesti palladiumia tai platinaa, jolloin rekombinaatio tapahtuu jo syttymättömien vetykonsentraatioiden alueella. Kataly-saattoriosaan on kiinnitetty katalyyttisesti päällystetyt 20 tai katalyyttisestä materiaalista valmistetut langat, jotka H2-ilma-höyryseoksen putken läpi tapahtuvan virtauksen suunnassa voidaan asettaa ennen katalysaattoriosaa ja/tai sen jälkeen.

Keksintö perustuu siihen havaintoon, että edellä : : 25 mainitun menetelmän on toimittava luotettavalla tavalla ! syttymättömien vetykonsentraatioiden rekombinaation yhtey dessä ja mahdollistettava luotettava sytytys ns. alemmalla : sytytysrajalla, ja että sen on myös varmistettava virtaa- vassa seoksessa olevan vedyn luotettava sytytys ylemmällä 30 sytytysrajalla (kysymyksen ollessa ns. rasvaisesta seok sesta tai H2-ilma-höyryseoksesta, jolla on suhteellisen korkea H2-konsentraatio). On siten tärkeää, että vesihöyryn säädettyjen jäähdytysprosessien ja kondensaation yhteydes-* sä virtaus syttymisalueella voi tapahtua korkeilla H2-kon- 35 sentraatioilla.

112886 2

Keksinnön mukaisesti tarjotaan käyttöön menetelmä ja laite, jotka mahdollistavat edellä esitettyjen vaatimusten mukaisesti vedyn rekombinaation ja syttymisen ei vain alemmilla syttymisrajoilla noin 4-5 painoprosentil-5 la vetyä, vaan myös ylemmillä syttymisrajoilla (noin 10 tai sen ylittävillä vedyn painoprosenteilla), myös vesihöyryä sisältävissä, siis inertisoivissa ilmakehissä.

Keksinnön kohteena on edellä mainitun kaltainen menetelmä vedyn rekombinaatiota ja sytyttämistä varten, 10 jonka yhteydessä asetetut tarkoitukset saavutetaan seuraa-vien tunnusmerkillisten ominaisuuksien avulla: a) H2-ilma-höyryseoksen ensimmäinen osavirtaus johdetaan kulkemaan vähintään yhden ensimmäisen kanavan kautta ja asetetaan katalyyttisen reaktion alaiseksi kosketuk- 15 sen avulla tämän kanavan katalyyttisesti päällystetyn ensimmäisen kanavaseinän kanssa H2in ja C>2:n rekombinaatiota varten H2O:ksi, b) H2-ilma-höyryseoksen toinen osavirtaus johdetaan ensimmäisen osavirtauksen lisäksi kulkemaan vähintään yh- 20 den kanavaseinällä varustetun toisen kanavan ja lisäksi ainakin yhden sytytyselementin kautta, joka kuumennetaan sellaiseen sytytyslämpötilaan, että tämä toinen osavirtaus * *' syttyy sytytysrajojensa saavuttamisen tai ylittämisen yh- V.’ teydessä, * V 25 c) ensimmäisessä kanavassa tapahtuvan katalyytti- :t>>: sen reaktion yhteydessä vapautuva lämpö siirretään ainakin ;* osittain toiseen kanavaan sen esilämmitystä varten.

Tällä tavoin saavutetaan se, että sytytyselementin kuumennuslämpö ei ole riippuvainen vieraista energialäh-30 teistä, vaan voidaan siirtää luotettavasti luontaisena 'lämpönä. Tämän patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän lisäsovellutusmuotoja on selostettu patenttivaatimuksissa J 3-5.

Julkaisun DE-C-3 929 327 perusteella tunnetaan 35 kipinäsytytin vetyä varten sen uudelleenyhdistämiseksi 112886 3 hapen kanssa alhaisten vetykonsentraatioiden yhteydessä räjähdysrajojen alapuolella, jolloin sytytinkipinäväliä ympäröi katalyyttisesti päällystetty suojalaite. Vedyn katalyyttisen polttamisen avulla aikaansaadun suojalaitteen 5 kuumenemisen on määrä vähentää kemiallisia purkaus-reaktioita suojalaitteessa, ja katalyyttisen palamisen avulla syntyneiden hydroksyyliradikaalien on taas määrä lisätä vetyseoksen syttyvyyttä. Se sijaan jakaantuu keksinnön yhteydessä vetyä sisältävä H2-ilnia-höyryseos kah-10 teen osatekijään eli sytytyselementin kuumentumiseen katalyyttisen rekombinaation avulla ensimmäisessä osavirtauk-sessa syntyväksi lämmöksi ja sen seurauksena seosten parempaan syttymiseen ylemmillä syttymisrajoilla.

Ensimmäisessä kanavassa vapautuvan lämmön siirtä-15 miseksi saatetaan toinen kanavaseinä lämpöä siirtävään suhteeseen, erityisesti lämpöä johtavaan kosketukseen, ensimmäisen kanavan kanssa, jolloin rekombinaatiovaiheiden yhteydessä ensimmäisessä kanavassa muodostuneet lämpömäärät tulevat siirretyiksi toiseen kanavaseinään ja toisen 20 kanavan kautta virtaava H2-ilma-höyryseos esilämmitetyksi toisessa kanavaseinässä ennen sen kulkemista sytytysele-, , mentin ohi tai sen aikana ja syttyessä tällöin. Lämpöä siirtävällä suhteella tarkoitetaan sitä, että lämpöä voi-daan siirtää ensimmäisestä toiseen kanavaan ja sytytysele- • · · : V 25 menttiin tai -elementteihin lämpösäteilyn, konvektion ja lämmönjohtumisen avulla, jolloin lämmönjohtuminen kanavan *:* seinien kautta muodostaa olennaisen siirtymäosan. On ha- vaittu, että, hämmästyttävää kyllä, itse toista metallista kanavaseinää voidaan käyttää pintasytytyselementtinä. Toi-30 nen metallinen kanavaseinä toimii tällöin laajapintaisena » t termisenä sytyttimenä. Se voidaan kuumentaa ensimmäisessä kanavassa virtaavien rekombinaatiovaiheiden ja niiden syn- nyttämän lämmön siirron perusteella esimerkiksi 700 » _ :*1 720 C:n lämpötilaan. Tällainen terminen sytytin toimii *:> 35 sopivimmin ylemmällä sytytysrajalla sangen tehokkaalla » * 112886 4 tavalla. Voidaan myös käyttää tämän pintasytytyselementin (tai -elementtien) lisäksi tai asemasta yhtä tai sopivim-min useampia kärkisytytyselementtejä, jotka ulottuvat erillisten sytytyskärkien välityksellä toisen osavirtauk-5 sen kaasuvirtausväylään. Valmistettuina katalyyttisesti (esimerkiksi platinalla tai palladiumilla) päällystetyistä ohuista langoista tällaiset kärkisytytinelementit toimivat parhaiten alemmilla sytytysrajoilla katalyyttisinä sytyt-timinä, päällystämättömien lämpöä hyvin johtavien putkien 10 tai lankakierukoiden muodossa, jotka on tehty esimerkiksi kuparista, jolloin tällaisia kärkisytytinelementtejä voidaan käyttää myös termisinä sytyttiminä.

Keksinnön erään suositeltavan sovellutusmuodon mukaisesti johdetaan ensimmäinen osavirtaus ensimmäisessä 15 kanavassa kulkemaan pääasiassa pystysuorasti alhaalta ylöspäin, niin että siihen liittyvän massavirtauksen stabiloivat termisesti määrätyt nostovoimat. Tällöin on myös edullista, että toinenkin osavirtaus johdetaan toisessa kanavassa kulkemaan olennaisesti kohtisuorasti alhaalta 20 ylöspäin, niin että asianmukainen massavirtaus tulee sta biloiduksi termisesti määritettyjen nostovoimien kautta.

... Ensimmäisessä ja toisessa kanavassa tapahtuvat tällöin • « · • ·* konvektiovirtaukset, ja sytytyksen ansiosta toisessa kana- "·’·* vassa syntyvät paineaallot eivät salli näiden konvektio- : V 25 virtausten pysyvää häiritsemistä tai niiden palaamista :,.,ί taaksepäin virtaussuunnassaan.

‘1’ Viiveajan lisäämiseksi voidaan toista osavirtausta kuristaa. On tarkoituksenmukaista johtaa kulkemaan ensimmäisestä ja toisesta kanavasta tuleva ensimmäinen ja toi-30 nen osavirtaus toisistaan erillisinä niin pitkän erotus- '.•’t matkan kautta, että ensimmäisen poistopuolisen osavirtauk- T sen tunkeutuminen toiseen kanavaan ja toisen poistopuoli- sen osavirtauksen tunkeutuminen ensimmäiseen kanavaan tu-levät estetyiksi.

112886 5

Keksinnön mukaisen menetelmän avulla voidaan saavuttaa erityisesti seuraavat edut: - H2~sytytys alemmalla sytytysrajalla (02-ylimäärä, H2~puute) H2-ilma-höyryseoksista, 5 - H2-sytytys ylemmällä sytytysrajalla (H2-ylimäärä, 02-puute) H2-ilma-höyryseoksista, - huomattavat H2- ja 02-rekombinaatiot H20:ksi syt-tymättömien konsentraatioiden alueella, ja siten menetelmän käyttö ei vain sytytykseen, vaan myös laajapintaiseen 10 rekombinointiin, - sovellutusmahdollisuus erityisesti ydintekniikan alalla, mutta myös kemiallisessa ja petrokemiallisessa teollisuudessa, vain muutamia esimerkkejä mainitaksemme.

Edellä määritetyn tarkoituksen saavuttamiseksi 15 keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 6 mukaisesti myös laite H2-ilma-höyryseoksen sisältämän vedyn rekombi-naatiota ja sytyttämistä varten tämän laitteen käsittäessä : a) vähintään yhden kanavan varustettuna kanavasei-20 nällä, jonka seinäpinta on varustettu katalyyttisellä päällysteellä ohivirtaavan vedyn ja hapen rekombinaatiota varten, I · ·* b) vähintään yhden tämän ensimmäisen kanavan suh- teen rinnakkain kytketyn toisen kanavan, jonka kanavaseinä ; ’,· 25 käsittää ainakin yhden sopivimmin metallista tehdyn syty- 1 tyselementin, joka voidaan kuumentaa sellaiseen sytytys- lämpötilaan, että se sytyttää ohivirtaavan syttyvän H2-il-ma-höyryseoksen, c) välineet rekombinaatiovaiheiden yhteydessä en-30 simmäisessä kanavassa syntyneen lämmön johtamiseksi toi-seen kanavaan.

Keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta, mukaan ,,,·* lukien alapatenttivaatimuksien 7-26 mukaiset kohteet, ; selostetaan yksityiskohtaisemmin seuraavien sovellutusesi- ’ _ 35 merkkien avulla oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa: 112886 6

Kuvio 1 esittää periaatteellista pitkittäisleikkausta keksinnön mukaisesta laitteesta, joka sopii keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen, jolloin tämän kuvion 1 mukaisen laitteen ulkokehä on varustettu toisella 5 lisäkanavalla;

Kuvio 2 esittää poikkileikkausta kuvion 1 mukaisesta laitteesta leikkauslinjaa II - II pitkin otettuna;

Kuvio 3 esittää yksityiskohtaisesti kolmatta sovellutusesimerkkiä kuvion mukaisen laitteen muunnelmana; 10 Kuvio 4 esittää leikkausta kuvion 3 mukaisesta laitteesta leikkauslinjaa IV - IV pitkin otettuna;

Kuvio 5 esittää yksinkertaistetussa muodossa kie-rukkamaisesta peltilevystä tehtyä laitetta makaavassa asennossa (työasentona on pystyasento); 15 Kuvio 6 esittää myös perspektiivikuvantoa laitteen eräästä lisäsovellutusmuodosta, joka käsittää suuntaissär-miön muotoisen kotelon ja siihen kiinnitetyt ristiin kulkevat katalyyttisesti päällystetyt peltilevyt ensimmäistä kanavaa varten sekä suorakulmaisen keskikanavan toisen 20 kanavan muodostamiseksi;

Kuvio 7 esittää erästä yksityiskohtaa kuvion 6 mukaisesta levyrasterista; ja

Kuvio 8 esittää poikkileikkausyksityiskohtaa eräästä lisäsovellutusmuodosta, jonka yhteydessä käytetään 25 toistensa kanssa ristiin kulkevien peltilevyjen asemesta useita rinnakkain kulkevia peltilevyjä, jotka pidetään etäisyyden päässä toisistaan aaltomaisten tai sik-sak-muo-toisten välilevyjen avulla, jotka liittävät ne yhteen.

Keksinnön mukaisen laitteen kuvioissa 1 ja 2 esite-30 tyn ensimmäisen sovellutusmuodon RZ1 yhteydessä on putki maiseen runkokoteloon 1 asetettu samankeskiset rengasmaiset peltilevyt 2 etäisyyden ai päähän toisistaan ja etäisyyden a2 päähän kotelon 1 seinästä. Putkimainen kotelo on tehty jaloteräksestä, ja sen seinän 1.1 paksuus voi kestä-35 vyyssyistä olla yhdestä useampaan millimetriin. Kotelo 1 112886 7 on alapäässään varustettu tuloaukolla 3 ja yläpäässään poistoaukolla H2-ilma-höyryseosta varten, joka voi virrata nuolen fl suunnassa tuloaukon 3 alueella, nuolen fll suunnassa ensimmäisen kanavan R kautta ja nuolen f12 suunnassa 5 toisen kanavan Z kautta. Ensimmäisen ja toisen kanavan R, Z ulosmenossa näkyvät vastaavat osavirtaukset £21 tai vastaavasti f22 niiden liittymisen jälkeen virtaukseen f2. Kanavat R ja Z voivat käsittää useita alakanavia sisältäviä kanavajärjestelmiä tai yksittäiset kanavat. Käsite 10 "kanavajärjestelmät" tarkoittaa siis seuraavassa - ellei asiasta muuta sanota - sekä yksittäisiä kanavia että myös moninkertaisia kanavaj ärj estelyj ä.

Ensimmäisen kanavajärjestelmän R rajoittavat ensimmäiset kanavaseinät rl tai vastaavasti niiden seinäpinnat, 15 jotka käsittävät rengasmaiset samankeskiset peltilevyt 2, koteloseinän 1.1 sisäkehän ja keskiputken 5 ulkokehän. Näiden ensimmäisten kanavaseinien rl pinnoissa olevat mustat nuolet 6 osoittavat, että seoksen fl ensimmäiselle osavirtaukselle wll alttiina olevat ensimmäisten kanava-20 seinien rl seinäpinnat on varustettu katalyyttisellä päällystyksellä seoksen fl sisältämän vedyn rekombinaatiota varten. Sopivaksi katalyyttiseksi päällysteeksi on osoittautunut palladium tai platina, erityisesti platina, jol-1 loin nämä metallit on kiinnitetty hienosti jakautuneina 25 ensimmäisten kanavaseinien rl kantavaan kerrokseen (ei \näy), joka on pinnaltaan riittävän karhea.

:· Edellä mainittu toinen kanavajärjestelmä Z on lii- tetty kulkemaan ensimmäisen kanava j ärj estelmän R suuntaisesti ja varustettu vähintään toisella kanavaseinällä r2, 30 jonka seinäpinta on muodostettu keskiputken 5 sisäkehästä ja joka on seoksen fl toisen osavirtauksen fl2 alainen. Tähän toiseen kanavajärjestelmään Z on liitetty sytytys-elementit z, jotka esimerkiksi kuvioiden 1 ja 2 yhteydessä käsittävät kärkisytytyselementit zl, z2 tai vastaavasti 35 z3. Lankakierukoina muodostetuille sytytyselementeille ja 112886 8 kärkimäisille tai putkimaisille sytytyselementeille z2 on luonteenomaista, että ne on asetettu virtaustiloihin, tässä tapauksessa ensimmäisen kanavajärjestelmän R rengaska-naviin Rl - R4, ovat metallisessa kosketuksessa vähintään 5 yhden ensimmäisen kanavaseinän tai vastaavasti kanavasei-nän r2 kanssa ja ulottuvat kärkensä 7 välityksellä toisen kanavajärjestelmän Z kanavaseinän r2 läpi kärkisytytysele-mentteinä toisen kanavajärjestelmän Z kanavapoikkileik-kaukseen. Sytytyselementit z3 ovat metallia johtavassa 10 kosketuksessa vain toisen kanavaseinän r2 kanssa. Sytytys-elementit zl ja z2 tunkeutuvat sopivimmin säteittäisesti toisen kanavajärjestelmän läpi (vrt. kuvio 2) ja ovat siten usealla eri tavalla tässä tilanteessa muodostuvan re-kombinaatiolämmön alaisia. Rekombinaatioprosessien yhtey-15 dessä ensimmäisessä kanavajärjestelmässä R muodostuvat kuumat kaasut f11 luovuttavat ensin lämpönsä välittömästi sytytyselementteihin zl, z2 virratessaan niiden ohi. Ne kuumentavat kuitenkin myös ensimmäiset kanavaseinät rl, joiden kanssa sytytyselementit zl, z2 ovat metallia johta-20 vassa kosketuksessa, jolloin lämpöä siirtyy myös johtumisen avulla sytytyselementteihin zl, z2. Tämän konvektion ja lämmön johtumisen aiheuttaman lämmön siirtymisen lisäksi tulee myös lämmönsäteilyn kautta osa lämmöstä johdetuk-' ' si sytytyselementteihin zl, z2. Tällöin metalliset sylin- ; .· 25 terimäiset kanavaseinät rl toimivat peilin tavoin, joka heijastaa infrapunalämpösäteilyn sisäänpäin, jolloin ei vain sisempi ensimmäinen kanavaseinä rl tule säteilylle alttiiksi, vaan tämän lämpösäteilysiirtoketjun viimeisenä lenkkinä myös toinen kanavaseinä r2 tulee kuumennetuksi. 30 Yksityiskohtaisemmin tarkastellen sytytyselementit zl on tehty platinalankakierukasta. Nämä sytytyselementit hoitavat ensimmäisen kanavajärjestelmän R katalyyttisen sytytyksen ja - niiden ulottuessa kärkineen 7 toisen kanava jär jestelmän Z sisään - myös katalyyttisen ja/tai termi-35 sen sytytyksen tässä toisessa kanavajärjestelmässä Z. Sy- 112886 9 tytyselementit z2 on tehty sopivimmin kupariputkista tai -tangoista, ja ne toimivat kärkensä 7 välityksellä termisenä sytyttimenä toisessa kanavajärjestelmässä Z. Sama pitää paikkansa kolmansien kärkisytytyselementteinä toteu-5 tettujen sytytyselementtien z3 suhteen, joiden yhteydessä kärkeä 7 kannattaa pieni massiivinen metallipalanen 8, joka taas on kiinnitetty keskiputken 5 sisäkehälle esimerkiksi pistehitsauksen tai ruuvikiinnityksen avulla. Itse toiset kanavaseinät r2 voivat toimia pintasytytyselement-10 teinä termistä sytytystä varten, kuten kuvioiden 3 ja 4 yhteydessä voidaan vielä havaita. Esimerkiksi kuvioissa 1 ja 2 tämä vaikutus esiintyy kärkisytytyselementtien zl -z3 sytytysvaikutuksen lisäksi.

Kuten voidaan havaita aaltoviivan 9 ja keskiputkea 15 5 varten tarkoitetun osittaisen sik-sak-linjan 10 yhtey dessä, voi toisen kanavajärjestelmän 7 pinta olla suurennettuna toisen kanavaseinän r2 aaltoputkimaisen tai kie-rukkamaisen muotoilun johdosta. Jos toinen kanavaseinä r2 kulkee lisäksi aaltoputken kaltaiseen muodostumaan tai 20 poikkileikkaukseltaan sik-sak-muotoiseen muodostelmaan 10 kierukan tai ruuvin muotoisena, niin se tarjoaa tällöin sen edun, että toisen osavirtauksen fl2 peittää kiertovir-tauskomponentti, jolloin toisen osittaisvirtauksen viive-: : aika lisääntyy toisen kanavajärjestelmän sisällä. Tällai- | 25 sen seinämuotoilun avulla saavutetaan muun muassa kuris- : ; tusvaikutus. Tällainen vaikutus voidaan saavuttaa myös toisen kanavajärjestelmän Z poistopuoliseen päähän erityi-; ; sesti asetetun virtauskuristinläpän 11 avulla.

Toinen kanavaseinä r2 voi olla varustettu osittain . 30 katalyyttisellä päällysteellä 12, joka on tehty sopivimmin platinasta tai palladiumista, kuten katkoviivoilla on esitetty, jolloin tämän seinäosan katalyyttinen päällyste 6 on liitetty vain ensimmäiseen kanavajärjestelmään R.

: 1: Kuten edellä on mainittu, on ensimmäisen kanavajär- 35 jestelmän R muodostamiseksi asetettu läpimitaltaan erilai- 112886 10 set sylinterilevyt koaksiaalisesti putkiakselin 13 ympärille ja samankeskisesti toistensa suhteen onton lieriömäisen koteloseinän 1.1 sisäpuolelle, jolloin tulo- ja poistoaukot 3, 4 on muodostettu sylinterimäisille etusi-5 vuille. Sylinterilevyjen 2 pitämiseksi paikoillaan etäisyyden päässä toisistaan käytetään välilevyjä 16 (kuvio 2), joita selostetaan seuraavassa.

Erään muunnelman mukaisesti kuvioissa 1 ja 2 esitetyn ensimmäisen sovellutusmuodon suhteen voidaan myös en-10 simmäisen kanavajärjestelmän R muodostamiseksi käyttää kierukkamaisia ja etäisyyden päähän toisistaan asetettuja peltilevyjä, jotka ympäröivät kotelon keskiakselia 13 onton lieriön muotoisen koteloseinän 1.1 sisällä, jolloin tulo- ja poistoaukot 3, 4 on muodostettu tällaisen kieruk-15 karakenteen etusivuille. Esillä olevassa sovellutusmuodos-sa toinen kanavajärjestelmä Z on ensimmäisen, keskiputken 5 muodossa olevan sisäisen sylinterilevyn sisäkehän rajoittama. Tällaisen kierukkamaisen ensimmäisen ja toisen kanavajärjestelmän yhteydessä on tarkoituksenmukaista ra-20 joittaa toinen kanavajärjestelmä Z kierukkamaisesti kiedotun peltilevyn sisemmän kierukkakierroksen sisäkehän avulla, kuten kuviossa 5 on kaaviomaisesti esitetty, jolloin tämän kierukkamaisesti kiedotun levyn alku- ja loppupää on liitettävä rajoittavaan levyosaan sopivimmin yhden hitsi-; 25 sauman tai pistehitsisarjän 14 tai vastaavasti 15 välityk sellä.

Jos taas palataan takaisin kuvioiden 1 ja 2 mukaiseen esimerkkisovellutukseen, niin katalyyttisten pintojen ja virtausvakavuuden lisäämiseksi on edullista käyttää ai-30 nakin yhdessä, useissa tai kaikissa rengaskanavissa Rl -R5 katalyyttisesti päällystettyä aallotettua välilevyä 16, joka on kuviossa 2 piirretty näkyviin rengaskanavan R5 kehän osana. Tämä aallotettu lisävälilevy 16 tarjoaa käyttöön sen edun, että se voi muodostaa yhdessä sylinterimäi-35 sen levyn 2 kanssa kiinnitysjärjestelmän ensimmäisiä kana- 11 Λ 1 O Q O f.

I kouO

vaseiniä rl varten, jolloin kukin aallotettu välilevy 16 ja sylinterilevy 2 on liitetty yhteen, koteloseinään 1.1 ja keskiputkeen 5 hitsaamalla, juottamalla tai liimaamalla. Välilevyn 16 ja levyn 2 avulla muodostetaan useita 5 alakanavia 16.1.

Keskiputki 5 on varustettu pelkästään ulkokehällään olevalla katalyyttisellä päällystyksellä. Se voi sisäke-hällään olla osittain varustettuna edellä mainitulla kata-lyyttisellä päällysteellä 12 happea luovuttavan materiaa-10 Iin lisäksi. Ensimmäinen kanavajärjestelmä R voidaan -samoin kuin toinen kanavajärjestelmä Z - varustaa pyörtei-syyttä lisäävillä välineillä, esimerkiksi ns. turbolaatto-reilla 17. Ne muodostavat sovitteet tai sisäosat rengasti-lojen Rl - R5 sisällä sälekaihtimen kaltaisten listojen 18 15 muodossa, joiden virtausreunat on asetettu virtaussuuntaa vasten. Turbolaattoreina 17 voidaan sälekaihtimen kaltaisten listojen 18 yhteydessä käyttää myös kuristimen kaltaisia sovitteita 19, jotka on kytketty virtaussuunnassa listojen 18 eteen. Tällä tavoin virtausnopeus paikallisesti 20 lisääntyy ja pyörteisyysvaikutus paranee listojen 18 ansiosta.

Erään toisen esimerkkisovellutuksen muunnoksen mukaisesti voidaan toinen kanavajärjestelmä Z asettaa myös laitteen ulkokehällä olevaan rengastilaan. Tätä toista 25 vaihtoehtoista kanavajärjestelmää on merkitty kirjaimella Z' ja se on piirretty näkyviin katkoviivoilla. Sen mukai-' sesti ensimmäinen kanavajärjestelmä muodostettaisiin ren- gastilojen Rl - R5 ja keskiputken 5 sisätilan avulla. Tässä tapauksessa olisivat sytytyselementit, esimerkiksi tan-\ ' ' 30 gon tai putken muotoiset sytytyselementit, suunnattuina : sisältä ulospäin ja ne ulottuisivat toisen kanavajärjes- ’ telmän Z' ulompaan rengastilaan asti, ks. sytytyselementit “ . z2' . Tämä vaihtoehtoinen sovellutusmuoto olisi kuitenkin eristettävä ulkokehällään termisesti, jotta ei menetettäisi;' 35 si ulospäin liian paljon lämpöä toisesta kanavajärjestel- 112886 12 mästä Z' ennen kaikkea säteilyn johdosta. Lisäksi annetaan etusija ensimmäiselle sovellutusmuodolle, joka sisältää ensimmäisen kanavajärjestelmän R ja toisen, tätä ensimmäistä kanavajärjestelmää ympäröivän kanavajärjestelmän Z, 5 kuten kuvioista 1 ja 2 näkyy.

Kuten edellä on mainittu, on tuloaukko 3 ensimmäistä ja toista kanavajärjestelmää R, Z varten muodostettu kotelon 1 alemmalle avoimelle etusivulle la ja poistoaukko kotelon 1 ylemmälle avoimelle etusivulle Ib, jolloin vas-10 taavasti rengastilat Rl - R5 ja keskiputki 5 ovat molemmilta etusivuiltaan avoimia. Keskiputken 5 sisäiseen, toisen kanavajärjestelmän Z muodostavaan levykanavaan liittyy trumpetin muotoinen poistodiffuusori 20. Tämän poistodif-fuusorin 20 sisään on asetettu virtauskuristimen 11 väli-15 kalvot kohtaan, joka on etäisyyden a3 päässä diffuusorin 20 tulopäästä, tämän etäisyyden vastatessa noin kolmasosaa diffuusorin 20 aksiaalisesta kokonaispituudesta. Virtaus-kuristin 11 voi käsittää myös venturiputken 21 osan, kuten katkoviivoilla on merkitty. Tässä tapauksessa venturiputki 20 21 on sopivimmin asetettu poistodiffuusorin 20 sisään.

Kuten kuvioista kaavamaisesti näkyy, on poistoaukko 4 peitetty pystysuoran etäisyyden päähän siitä asetetun kaavamaisesti ja katkoviivoilla esitetyn kannen . 22 avulla siten, että sivuttainen virtauspoikkileikkaus 23 ensim-25 mäistä kanavajärjestelmää ja poikkileikkaus 24 toista ka-navajärjestelmää Z varten jäävät vapaiksi. Kansi 22 on varustettu virtauspinnoilla 25 virtauksen kääntämisen tukemiseksi pystysuorasta suunnasta (virtausnuolet f 11 ja f12) vaakasuoraan suuntaan (virtausnuoli f2). Kuviossa 1 J · 30 on esitetty myös tuloaukon 3 alapuolella oleva (toinen) : ’ virtausohjauskappale 26, joka on varustettu virtauspin noilla 27 seoksen tulovirtauksen kääntämiseksi vaakasuorasta pystysuoraan suuntaan virtausnuolien f1 esittämällä tavalla. Trumpettimainen poistodiffuusori 20 huolehtii 35 siitä, että ensimmäisestä kanavajärjestelmästä R ja toi- 13 1 12886 sesta kanavajärjestelmästä tuleva ensimmäinen ja toinen osavirtaus f21, f22 kulkevat erillään toisistaan erotus-matkan verran, joka vastaa kaarevan poistodiffuusorin 20.1 muotoa sellaisella pituudella, että ensimmäisen poisto-5 puolisen osavirtauksen f21 tunkeutuminen toiseen kanava-järjestelmään Z ja toisen poistopuolisen osavirtauksen f22 tunkeutuminen ensimmäiseen kanavajärjestelmään R tulevat estetyiksi.

Keksinnön mukaisen kuvioiden 3 ja 4 esittämän lait-10 teen toinen periaatteellinen esimerkkisovellutus on rakenteeltaan samanlainen kuin kuvioiden 1 ja 2 mukainen perusrakenne, joten samoja osia on myös merkitty samoilla viitenumeroilla. Eroavaisuuksia esiintyy sytytyselementtien muotoilussa ja siinä suhteessa, että tuloaukon 3 ja pois-15 toaukon 4 aluetta on rakenteellisesti yksinkertaistettu. Toisen kanavajärjestelmän Z toisen kanavaseinän r2 avulla on muodostettu sytytyselementti z4 pintasytytyselementti-nä, joka toimii myös termisenä sytyttimenä. Sylinterimäi-sen levyn 2, keskiputken 5 ja kotelon 1 tai vastaavasti 20 sen seinän 1.1 mekaaninen kiinteä yhdessäpito saadaan taas aikaan siten, että aallotettu ja molemmilta puolilta kata-lyyttisesti päällystetty välilevy 16 (kuvio 4) on asetettu yhteen rengastilaan Rl - R5 ja liitetty vieressä oleviin peltilevyihin 2 tai vastaavasti keskiputkeen 5 hitsauksen, 25 kovajuotoksen tai liimauksen välityksellä, pääasiassa pistehitsauksen avulla. Keskiputki 5 toista kanavajärjestelmää Z varten sisältää tulovirtauspäässään vähäisen siirty-mäosan a4, joka on suuruudeltaan esimerkiksi 8 mm, jolloin toisessa kanavajärjestelmässä Z tapahtuvien sytytysproses-* 30 sien vaikutusta ensimmäiseen kanavajärjestelmään voidaan vähentää tai lieventää. Pintasytytyselementit z4 toimivat !. (kuten edellä on mainittu) termisinä sytyttiminä ylemmällä sytytysrajalla. Toiseen kanavajärjestelmään Z on pintasy-tytyselementtien z4 lisäksi liitetty myös ohuet katalyyt-' 35 tisellä pinnalla varustetut langat, jotka on tehty sopi- 112886 14 vimmin platinasta, kärkisytytyselementteinä z5. Nämä langat ovat metallisessa kosketuksessa toiseen kanavaseinään r2 sekä keskiputken 5 tulovirtauspäähän 5.1, ja ne ulottuvat lisäksi alaspäin tulovirtaustilaan z5. Keskiputken 5 5 tai vastaavasti toisten seinäosien r2 poistovirtauspäähän 5.2 on sopivimmin liitetty lisäkärkisytytyselementit z5, jotka ovat myös metallisessa kosketuksessa keskiputken 5 kanssa. Nämä kärkisytytyselementit z5 on siten asetettu antennien tavoin pystysuoraan asentoon ylöspäin ja ne 10 ulottuvat poisvirtaustilaan 29 asti. Lisäksi näitä kärki-sytytyselementtejä z5 on ohuiden platinalankojen muodossa kiinnitetty ainakin ensimmäisen kanavajärjestelmän R levyjen 2 yhteen päähän, sopivimmin sekä tulovirtauskammion 28 että myös poistovirtauskammion 29 alueelle. Sytytyselemen-15 tit z5 käsittelevät alempien sytytysrajojen alueella seoksen fl sisältämän vedyn.

Kokonaisuudessaan tunnuksella RZ2 merkitty kuvioiden 3 ja 4 mukainen laite on varustettu lieriömäisellä suojuksella 30, joka ympäröi tulovirtauskammiota 28 ja 20 muodostaa jatkeen koteloseinälle 1.1. Laitteen yläpäässä olevan poisvirtauskammion 29 peittää taas kansi 22, joka pidetään paikoillaan kolmen, yhtenäisten etäisyyksien päähän toisistaan kehälle jaetun kantavan tuen 31 avulla. Tuet 31 on asetettu ulkoa päin koteloseinään 1.1 sen ylä-25 reunasta käsin ja kiinnitetty paikoilleen ruuveilla, ks. pidätintuella 31 varustetut molemmat ruuviliitännät 32 ja 33. Yläruuvit 33 tunkeutuvat koteloseinän 1.1 läpi rakojen '* 1.2 kautta alaruuvien 32 puristaessa taas tukien 31 mut kalle taivutettuja päitä kierreholkkeja 32.1 vasten, jotka 30 on kiinnitetty koteloseinän 1.1 ulkopuolelle. Laitteen RZ2 : : kiinnittämiseksi pitorakenteeseen, esimerkiksi pystysuo- raan kannattimeen (ei näy), käytetään kahta etäisyyden päässä toisistaan olevaa kantolaippaa 34, jotka on hitsat-. tu kiinni kaarenpalan 34.1 välityksellä koteloseinän 1.1 35 ulkokehälle. Kaarenpalat 34.1 ja kantolaipat 34 on jäykis- 112886 15 tetty kohtisuorasti pituusakselin 13 suhteen kulkevan jäy-kistyslevyn 35 välityksellä (kuvio 4). Molemmat laipat 34 on varustettu toistensa kanssa samassa tasossa olevilla kiinnitysaukoilla 36 pitkittäisten reikien tai porausrei-5 kien muodossa.

Levypaksuus ensimmäistä seinäosaa rl ja toista seinäosaa r2 varten voi olla sangen pieni ja esimerkiksi suuruusluokkaa 0,1 - 0,5 mm laitteen koosta riippuen. Esillä olevassa tapauksessa keskiputken 5 sisäläpimitta on 20 mm, 10 radiaaliset etäisyydet ai ja a2 laitetta RZ2 varten 10,5 mm, kotelon 1 ulkoläpimitta 129 mm ja seinän 1.1 sei-näpaksuus 2 mm. Sylinterimäiset levyt 2 ensimmäisiä seinä-osia rl varten ja keskiputki 5 toisia seinäosia r2 varten voivat olla samanlaisia kuin kuvioiden 1 ja 2 mukaisen 15 laitteen RZ1 sylinterimäisessä rungossa tai myös - mikä on valmistustekniseltä kannalta katsottuna vieläkin edullisempaa - tehtyjä kierukkamaisesti kiedotusta peltilevys-tä, kuten kuviossa 5 on kaavamaisesti esitetty.

Kuvioiden 3 ja 4 mukainen laite 3 ja 4 toimii seu-20 raavasti (tämän toimintakuvauksen ollessa annettuna samassa järjestyksessä kuin kuvioiden 1 ja 2 mukaisen laitteen RZ1 yhteydessä):

Sytytystä varten ylemmällä sytytysrajalla tarvitaan vähintään 6-prosenttista 02:ta, joka vastaa juuri ja juuri 25 30 %:a ilma-ainesosaa. Sytytystä varten alemmalla sytytys- rajalla tarvitaan vähintään 4 - 7-prosenttista vetyä, jolloin ylempi sytytysraja on vetypitoisuuden suhteen tunnettu siitä, että seoksen fl on sisällettävä ainakin noin 10 tilavuusprosenttia H2:ta. Seoksen muu osa käsittää, kuten ‘ ; 30 tunnetut kolmiainekaaviot esittävät, joista esimerkiksi vanhemman patenttihakemuksen P 40 15 2228.5, 11.05.1990 on esitetty kuviossa 8, vesihöyryä ja ilmaa. Tuleva seos fl rekombinoidaan ensimmäisessä kanavajärjestelmässä R, kun H2-pitoisuus on tässä seoksessa alemman syttymisrajan ala-35 puolella (siis alle noin 4-7 tilavuusprosenttia). Täi- 16 112886 löin ensimmäinen seinäosa rl kuumenee. Jos H2-pitoisuus nousee alempaan sytytysrajaan asti, niin ensimmäisessä kanavajärjestelmässä R muodostuu katalyyttisiä sytytyspro-sesseja, jotka käynnistetään sytytyselementtien z5 (tai 5 esimerkiksi kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti katalyyttisten sytytyselementtien zl) avulla. Tällä tavoin syntynyt lämpö siirretään edellä selostetulla tavalla toiseen kanavajärjestelmään Z. Tällöin lämpötila nousee toisessa kanavajärjestelmässä Z tai vastaavasti keskiputken 5 toisissa sei-10 näosissa r2 noin 1-5 minuutissa arvoon yli 700 °C. Toisen kanavajärjestelmän Z läpi virtaava toinen osavirtaus f12, jota ei vielä ole rekombinoitu, tulee nyt termisesti sytytetyksi toisten seinäosien r2 välityksellä. Edellä mainitulla ylemmällä sytytysrajalla laite RZ2 toimii termisenä 15 sytyttimenä, so. ensimmäisen osavirtauksen f11 sisältämä energia tulee ensimmäisissä seinäosissa rl muunnetuksi olennaisesti adiabaattisella tavalla lämmöksi. Tämä lämpö siirretään keskusputken 5 ilman katalyyttistä päällystystä olevien toisten seinäosien r2 avulla rekombinoimattomaan 20 seokseen f12, joka tulee tällä tavalla kuumennetuksi itse-sytytyslämpötilan saavuttamiseen asti. Laite RZ2 (ja sa-moin RZl) ei toimi alemmalla sytytysrajalla enää termisenä ,v, sytyttimenä, koska H2-pitoisuudeltaan vähäisen kaasuseoksen ^ fl sisältämä energia ei riitä enää, ottaen huomioon läm- 25 mönsiirtohäviöt, itsesytytyslämpötilan saavuttamiseen ; laitteen sisällä. Siten sytytystoiminnon suorittavat tois ten seinäosien r2 sijasta vain sytytyselementit z5. Nämä sopivimmin platinalankoina tai -johtimina tehdyt sytytys-elementit johtavat pisteittäisesti sangen pieneen kaasuti-; ' 30 lavuuteen tietyn energiamäärään (ns. hot spot), joka on niin suuri, että tässä kaasutilavuudessa saavutetaan syty-!, tyslämpötila. Tämä toiminto, jonka yhteydessä tapahtuu katalyyttinen sytytys suuruusluokkaa 4 - 7 % olevalla suhteellisen vähäisellä H2-pitoisuudella, päättyy vähäisen 35 höyrypitoisuuden yhteydessä. Höyryä sisältämättömässä H2- 17 112886 ilmaseoksessa voidaan sytytys suorittaa tämän laitteen avulla alueella 4-7 tilavuusprosenttia H2:ta. H2-ilma-höyryseokset, jotka sisältävät enintään jopa 30 tilavuusprosenttia höyryä, voidaan sytyttää katalyyttisesti enin-5 tään 8 tilavuusprosentin suuruisen H2-pitoisuuden yhteydessä. Neljästäkymmenestä höyrytilavuusprosentista tarvitaan enemmän kuin 10 prosenttia H2:ta termistä sytytystä varten, ja tällöin katalyyttinen sytytys ei enää toimi.

Edellä olevasta voidaan havaita, että keksinnön 10 avulla toteutetaan menetelmä H2-ilma-höyryseoksen sisältämän vedyn rekombinaatiota ja/tai sytyttämistä varten tämän menetelmän sisältäessä seuraavat tunnusmerkilliset ominaisuudet: a) H2-ilma-höyryseoksen fl ensimmäinen osavirtaus 15 f11 johdetaan kulkemaan ensimmäisen kanavajärjestelmän R kautta ja asetetaan kosketuksen välityksellä katalyyttisellä päällystyksellä 6 varustettujen ensimmäisten, pääasiassa metallisten kanavaseinien rl kanssa katalyyttisen reaktion alaiseksi H2:n ja 02:n rekombinaatiota varten 20 H20:ksi. Tällöin kysymys voi olla (ilman katalyyttistä sy-tytystä tapahtuvasta) rekombinaatiosta tai katalyyttisestä sytytyksestä. Tämä tapahtuu ns. alemmalla sytytysrajalla ,v, ja se käynnistetään sytytyselementtien z5 (laite RZ2) tai sytytyselementtien zl (laite RZ1) avulla.

25 b) H2-ilma-höyryseoksen toinen osavirtaus f12 joh detaan kulkemaan ensimmäisen osavirtauksen f11 suuntaisesti vähintään yhdellä toisella kanavaseinällä varustetun toisen kanavajärjestelmän kautta ja samalla vähintään yhden sopivimmin metallisen sytytyselementin z4, z5 ohi, jo-30 ka on kuumennettu H2-sytytyslämpötilaan, jolloin tämä toi-: nen osavirtaus f12 syttyy saavuttaessaan sytytysrajan tai ylittäessään sen. Tässä toisessa kanavavirtauksessa Z ta-pahtuu, erityisesti höyrypitoisuudeltaan korkean seoksen . fl yhteydessä, terminen sytytys ylemmällä sytytysrajalla ’ 35 (vähintään 10 tilavuusprosenttia H2:ta), ja pienemmän höy- 112886 18 rypitoisuuden yhteydessä voi esiintyä sekasytytys, so. tapahtuu terminen sytytys sytytyselementin sytytyselemen-tin z4 avulla ja katalyyttinen sytytys sytytyselementtien z5 avulla.

5 Suositeltava on myös seuraava tunnusmerkillinen ominaisuus: c) Ensimmäisessä kanavajärjestelmässä R tapahtuvan katalyyttisen reaktion yhteydessä vapautuva lämpö siirretään ainakin osaksi (tämä tarkoittaa mahdollisimman suu-10 reksi osaksi ja mahdollisimman vähäisillä lämpöhäviöillä) toiseen kanavajärjestelmään sen esilämmittämistä varten. Erityisen edullista on se, että tällöin voidaan myös luopua vieraasta lämmityksestä.

Sytytyselementin z4 vieraslämmitys vältetään siten, 15 että se saatetaan lämpöä siirtävään suhteeseen ensimmäisen kanavajärjestelmän R kanssa, jolloin ensimmäisessä kanava-järjestelmässä R rekombinaatioprosessien aikana synnytetyt lämpömäärät tulevat siirretyiksi sytytyselementtiin z4. Laitteen hyvien lämmönsiirto-ominaisuuksien ansiosta 20 voidaan toiset seinäosat r2 kuumentaa lyhyessä ajassa yli 700 °C:seen, kun ensimmäisessä kanavajärjestelmässä R ta-, pahtuu katalyyttisiä sytytysprosesseja.

Tällöin on tärkeää, että toinen kanavaseinä r2 saa-. tetaan hyvään lämpöä siirtävään suhteeseen ensimmäisen ; 25 kanavajärjestelmän R kanssa, niin että ensimmäisessä kana vajärjestelmässä R rekombinaatioprosessien aikana syntyneet lämpömäärät tulevat siirretyiksi toiseen kanavasei-nään r2 ja että toisen kanavajärjestelmän Z kautta toisessa kanavaseinässä virtaava H2-ilma-höyryseos (jota ei ole . ; 30 vielä rekombinoitu) tulee esilämmitetyksi ja kuumennetuksi ennen kuin se syttyy sytytyselementissä z4 tai vastaavasti tämän syttymisen aikana. Tällöin on mahdollista käyttää itseään toista kanavaseinää r2 metallisena pintasytytys-elementtinä. Sytytyselementtien z4 (ja z2, z3 kuvioiden 1 35 ja 2 mukaisesti) välityksellä tapahtuvan termisen sytytyk- 112886 19 sen toimintaa täydennetään edullisella tavalla katalyyttisten sytytyselementtien z5 (tai vastaavasti zl kuvioissa 1 ja 2) avulla, niin että alemman ja ylemmän sytytysrajan välisellä alueella voi tapahtua jatkuva katalyyttisen sy-5 tytyksen siirto termiseen sytytykseen ja päinvastoin.

Ensimmäinen osavirtaus f 11 ensimmäisessä kanava järjestelmässä R on suunnattu kulkemaan pääasiassa pystysuoraan suuntaan alhaalta ylöspäin, niin että asianomainen tilavuusvirtaus tulee stabiloiduksi termisesti määrätty-10 jen nostovoimien avulla muodostaen siten konvektiovirtauk-sen. Näin tapahtuu myös toisen kanavajärjestelmän Z yhteydessä, jolloin toinen kanavavirtaus f12 on suunnattu kulkemaan pääasiassa pystysuorasti alhaalta ylöspäin. Toista osavirtausta fl2 voidaan, kuten kuviosta 1 näkyy, kuristaa 15 aaltomaisen rakennemuotoilun avulla ja lisätä sen pyörtei-syyttä. Erityisiä kuristimia toisen kanavajärjestelmän poistopäässä (siis kuvion 1 mukaisia kuristinkalvoja 11) ei tällöin yleensä tarvita. Riittävän suurten tilavuusvir-tausten yhteydessä, joita varten kuvioiden 3 ja 4 mukainen 20 laite RZ2 on tarkoitettu, voidaan poistodiffuusori 20 (ks. kuvio 1) jättää pois.

Laite RZ2 käsittää komponentin, jonka valmistuskoot voivat tietenkin olla erilaisia. Esimerkiksi kuvioiden 3 ; ja 4 mukaisena aksiaalisena pituutena on 270 mm, ja laite ; 25 mahtuu myös ydinvoimalaitoksen rungon kulraakohtiin ja sy vennyksiin ja se voidaan asentaa paikoilleen esimerkiksi 100 tai 300 kappaleen sarjana ydinvoimalaitoksen runkoon. :, · Edullista on esimerkiksi asentaa useita pienempiä lait teita reaktorin painekammion sekä pumppujen ja höyrygene-; : 30 raattorien läheisyyteen painevesivoimalaitoksessa, jol- ; loin myöhemmin tapahtuvan häiriötilanteen yhteydessä muo dostuva vety voidaan välittömästi muodostumiskohtansa läheisyydessä rekombinoida tai polttaa. Sivulevyjen 16 (kuviot 2 ja 4) välityksellä suurennetaan huomattavasti lait-35 teen käytössä olevia katalyyttisesti päällystettyjä pin- 112886 20 toja, jolloin on edullista asettaa nämä välilevyt kaikkien rengastilojen Rl - R5 sisälle (sen lisäksi, että ne vielä täyttävät mekaanisen tehtävän kiinnityselementteinä).

Kuvio 6 esittää laitteen RZ3 kolmatta periaatteel-5 lista sovellutusmuotoa, jonka yhteydessä ensimmäisen kanava järjestelmän R ja ensimmäisten seinäosien rl sekä toisen kanavajärjestelmän Z ja niiden sisältämien toisten seinä-osien r2 muodostamiseksi käytetään tasaisia levyjä 37, jotka kulkevat suuntaissärmiön muotoisen kotelon 1 sisällä 10 kotelon pituusakselin 13 suuntaisina etäisyyden päässä toisistaan. Kuviossa 6 on esitetty levyjen 37 kulkeminen ristiin niiden suhteen kohtisuorasti asetettujen lisälevyjen 38 kanssa. Toinen kanavaosa Z toisine seinäosineen r2 muodostetaan suorakulmaisen rasterin 37, 38 sisälle asete-15 tun kanavan 39 välityksellä. Kuten numerolla 16 on osoitettu, voidaan suorakulmaiset ristikko-osat jakaa edelleen alakanaviin aaltomaisten tai sik-sak-muotoisten välilevyjen 16 avulla. Kuvio 17 esittää osittaista poikkileikkausta molemmista toistensa kanssa ristiin kulkevista levyistä 20 37, 38 ja niiden muodostamista ristikko-osista 40.

Kuvioiden 6 ja 7 mukaisen sovellutusmuodon erään muunnelman mukaisesti, joka on esitetty leikkauskuvantona kuviossa 8, on levy 38 jätetty pois, niin että muodostuu suorakulmaiset pituussuuntaiset ristikko-osat 41, jotka on 25 aaltomaisten tai sik-sak-muotoisten välilevyjen 16 välityksellä jaettu edelleen alakanaviin 16.1. Samalla tavoin huolehtivat välilevyt 16 edelleen vakaasta mekaanisesta koossapidosta, jolloin käytetään esimerkiksi pistehitsaus-liitäntää niiden ja levyjen 37 välillä. Kuvioiden 6-8 30 mukainen esitysmuoto on kuvion 5 tapaan pelkästään kaavamaisesti yksinkertaistettu, kun taas kuvioissa 1 - 4 on esitetty riittävästi yksityiskohtia, jotka myös pitävät tietenkin paikkansa kuvioiden 5 ja 6 mukaiseen sovellutus-' muotoon nähden.

112886 21

Kanavaseinät rl, r2 tehdään sopivimmin täysmetal-lista halutun hyvän lämmönjohtavuuden saavuttamiseksi. Koteloseinä 1.1 voi myös olla tehtynä lämpöä kestävästä muovikalvosta, joka on sisäpuoleltaan päällystetty metal-5 lilla. Tällä tavoin voidaan säteilyhäviöitä vähentää.

Claims (27)

1. Menetelmä H2-ilma-höyryseoksen sisältämän vedyn rekombinaatiota ja sytyttämistä varten, tunnettu 5 siitä, että tämä menetelmä käsittää seuraavat tunnusmerkilliset ominaisuudet: a) H2-ilma-höyryseoksen ensimmäinen osavirtaus (fll) johdetaan kulkemaan vähintään yhden ensimmäisen kanavan (R) kautta ja asetetaan katalyyttisen reaktion alai- 10 seksi H2:n ja 02:n rekombinaatiota varten H20:n muodostamiseksi, kosketuksen avulla mainitun kanavan (R) kanavasei-nän (rl) kanssa, jolla seinällä on katalyyttinen päällyste, b) ensimmäisen osavirtauksen (fll) lisäksi H2-ilma-15 höyryseoksen toinen osavirtaus (fl2) johdetaan kulkemaan vähintään yhden kanavaseinällä (r2) varustetun toisen kanavan (Z) kautta ja ohjataan tällöin ainakin yhden syty-tyselementin (z) ohi, joka kuumennetaan sellaiseen syty-tyslämpötilaan, että tämä toinen osavirtaus (fl2) syttyy 20 saavuttaessaan tai ylittäessään sytytysrajansa, c) ensimmäisessä kanavassa (R) tapahtuvan kata- ;\\ lyyttisen reaktion yhteydessä vapautuva lämpö siirretään ainakin osittain toiseen kanavaan (Z) sen esilämmitystä .· ^ varten. » »

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen osavirtaus (fll) * · johdetaan kulkemaan ensimmäisessä kanavassa (R) pääasiassa * * pystysuorassa suunnassa alhaalta ylöspäin, niin että ter misesti määrätyt nostovoimat vakauttavat sen. ! 30

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, ; tunnettu siitä, että toinen osavirtaus (fl2) joh detaan kulkemaan toisessa kanavassa (Z) pääasiassa pystysuorassa suunnassa alhaalta ylöspäin, niin että termisesti -it* määrätyt nostovoimat vakauttavat sen. » » » » I » 112886 23

4. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toista osa-virtausta (f12) kuristetaan.

5. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-4 mukai-5 nen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisestä ja toisesta kanavasta (R, Z) tuleva ensimmäinen ja toinen osavirtaus (f12f f22) johdetaan kulkemaan erillään toisistaan erotusmatkan verran, jonka pituus on sellainen, että ensimmäisen poistopuoleisen osavirtauksen (f21) tunkeutu-10 minen toiseen kanavaan (Z) ja toisen poistopuoleisen osa-virtauksen (f22) tunkeutuminen ensimmäiseen kanavaan (R) tulevat estetyiksi.

6. Laite H2-ilma-höyryseoksen sisältämän vedyn re-kombinaatiota ja/tai sytyttämistä varten, tunnettu 15 siitä, että tämä laite käsittää: a) vähintään yhden ensimmäisen kanavan (R) varustettuna kanavaseinällä (rl), jonka seinäpinta on varustettu katalyyttisellä päällysteellä (6) ohivirtaavan vedyn ja hapen rekombinaatiota varten, 20 b) ensimmäisen kanavan (R) lisäksi vähintään yhden toisen kanavan (Z), jonka kanavaseinä (r2) käsittää aina-;v, kin yhden, edullisesti metallisen sytytyselementin (z) , *>.>, joka voidaan kuumentaa sellaiseen sytytyslämpötilaan, että i ! se sytyttää ohivirtaavan syttyvän H2-ilma-höyryseoksen, i ; 25 c) välineet (rl, 16, r2) rekombinaatioprosessien yhteydessä ensimmäisessä kanavassa (R) syntyneen lämmön johtamiseksi toiseen kanavaan (Z). v

‘ 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tun nettu siitä, että vähintään yksi sytytyselementti 30 (zl - z3, z4) kuumennetaan itse laitteen välityksellä ja lisäksi saatetaan lämpöä siirtävään suhteeseen, erityisesti metalliseen johtavaan kosketukseen kanavaseinien (rl, ’ r2) kanssa. ' I 112886 24

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäisen kanavaseinä (r2) saatetaan lämpöä siirtävään suhteeseen, erityisesti lämpöä johtavaan kosketukseen, ensimmäisen kanavan (R) kanssa, 5 niin että rekombinaatioprosessien aikana ensimmäisessä kanavassa (R) synnytetyt lämpömäärät siirretään toiseen ka-navaseinään (r2) ja toisen kanavan (Z) kautta virtaava H2-ilma-höyryseos (f12) esilämmitetään toisessa kanavasei-nässä (r2) ennen sen sytyttämistä sytytyselementissä (z) 10 tai vastaavasti tämän sytyttämisen aikana.

9. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 6-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että toinen kanavaseinä (r2) muodostaa itsessään sytytyselementin (z4) pintasy-tytyselementin muodossa.

10. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 6-10 mu kainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäisen kanavan (R) virtaustiloihin (Rl - R5) on asetettu vähintään yksi sytytyselementti (zl, z2), joka on metallisessa kosketuksessa ainakin joko ensimmäisen ja/tai toisen kana-20 vaseinän (rl, r2) kanssa ja ulottuu kärjen (7) välityksellä toisen kanavan (Z) kanavaseinän (r2) läpi kärkisyty-:V, tyselementtinä tässä kanavapoikkileikkauksessa.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tun- .n e t t u siitä, että lankakierukat muodostavat sytytystä 25 elementit (zl) .

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että nastat tai putket muodostavat syty- tyselementit (z2).

13. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, t u n - 30. e t t u siitä, että kärkisytytyselementteinä (z5) käy- ; tetään katalyyttisellä pinnalla varustettuja ohuita lanko ja, jotka ovat metallisessa kosketuksessa ainakin joko ensimmäisen ja/tai toisen kanavaseinän (rl, r2) kanssa ja jotka on esikytketty ensimmäisen ja toisen kanavan (R, Z) 35 tulovirtauspäihin ja/tai jälkikytketty näiden kanavien t 25 1 12886 poistovirtauspäihin.

14. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 6-13 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäisen kanavan (R) muodostamiseksi käytetään läpimitaltaan eri- 5 laisia sylinterilevyjä (2) , jotka on asetettu koaksiaa- lisesti ja samankeskisestä toistensa kanssa onton sylinte-rimäisen koteloseinän (1.1) sisälle tulo- ja poistoaukon (3, 4) ollessa muodostettuina sylinterin etuseiniin.

15. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 6-13 mu- 10 kainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäisen kanavan (R) muodostamiseksi on kierukkamaiset ja etäisyyden päässä toisistaan olevat peltilevyt (2) asetettu ympäröimään kotelon keskiakselia (13) onton sylinterimäisen koteloseinän (1.1) sisällä tulo- ja poistoaukon (3, 4) ol-15 lessa muodostettuina tämän kierukan etusivuille.

16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että toisen kanavan (Z) rajoittaa sisemmän sylinterilevyn sisäkehä.

17. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laite, t u n- 20. e t t u siitä, että toisen kanavan (Z) rajoittaa kie- rukkamaisesti kiedottujen levyjen (2) sisimmän kierukka-kiedonnan sisäkehä.

18. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 6-13 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäisen 25 kanavan (R) rajoittavat tasaiset levyt (37) poikkileikka- : : ukseltaan suorakulmaisissa kanavissa (40).

;> 19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen laite, t u n- n e t t u siitä, että toinen kanava (Z) on asetettu suo- * I ' rakulmaisen ristikon (37, 38) sisään. ... 30

20. Patenttivaatimuksen 18 tai 19 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäistä ja toista kanavaa (R, Z) ympäröi suorakulmainen kotelo (1), jonka etusivut ovat avoimet tulo- ja poistoaukon (3, 4) muodostamista varten. 112886 26

21. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 6-20 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäinen kanava (R) on aallotettujen tai sik-sak-muotoisten ja ka-talyyttisesti päällystettyjen asetuslevyjen (16) välityk- 5 sellä jaettu alakanaviin (16.1).

22. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 6-21 mukainen laite, tunnettu siitä, että toisen kanavan (Z) pintaa on laajennettu toisen kanavaseinän (r2) aalto-putkimaisen tai kierukkamaisen muotoilun (9, 10) avulla.

22 112886 Patenttivaatimukset::

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen laite, sisäl täen kotelon (1), joka on varustettu vähintään yhdellä tulo- ja poistoaukolla (3, 4) H2 -ilma-höyryseosta (fl) varten, tunnettu siitä, että poistoaukko (4) on peitetty pystysuoran etäisyyden päähän siitä asetetulla kan- 15 neliä (22) siten, että sivuttainen poistovirtauspoikki- leikkaus (23, 24) jää jäljelle ensimmäistä ja toista kanavaa (R, Z) varten tämän kannen (22) ollessa varustettuna virtausohjauspinnoilla (25) virtauksen kääntyvän ohjauksen tukemiseksi pystysuorasta vaakasuoraan suuntaan.

24. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 6-23 mu kainen laite, käsittäen kotelon (1), joka on varustettu tulo- ja poistoaukolla (3, 4) H2-ilma-höyryseosta (fl) : varten, tunnettu siitä, että tuloaukon (31) ala- :,v puolelle on asetettu virtausohjauskappale (26) varustettu- j 25 na virtausohjauspinnoilla (27) tulovirtauksen kääntyvää : ; ohjausta varten sivuttaisesta pystysuoraksi virtaukseksi.

25. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 6-24 mu- , kainen laite, tunnettu siitä, että häiriötapauk sessa kevytvesiydinvoimalaitoksen suojakuvussa muodostuvan 30 vedyn rekombinaatiota tai vastaavasti polttamista varten tämä laite on asetettu useina kappaleina jaetulla tavalla voimalaitoksen suojakupuun.

26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen laite, t u n- ; n e t t u siitä, että se on asennettu painevesiydinreak- 35 torin suojakupuun. Ί Λ Ο Ο Ο £'

27. I L· U ϋ ϋ