NO761302L - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til frembringelse av koronautladningsreaksjoner hvor en reagerende'gass passerer et kpronautladningsgap i hvilket smale elektriske pulser utlades ved energisering av elektroner -og gassioner.

Det er vel kjent at mange kjemiske reaksjoner som f.eks. omdanning av oksygen til oson, kan utføres effektivt ved tilstedeværelsen'av en elektrisk koronautladning. Selv om det har vist seg at høyspenningskorona•i mange tilfeller er en hen-siktsmessig foranstaltning for å foreta kjemiske reaksjoner, er

koronautladning meget ueffektiv når det gjelder elektrisk energi som er nødvendig pr. enhet ønsket reaks jons<p>roduktF. eks. i tilfelle av oson fremstillet fra oksygen, er den teoretiske energi som er nødvendig for å fremstille 1 kg oson 0,97 kWh,

mens de i praksis har vist seg at ca. 6,6 kWh er nødvendig på basis av oksygen og 17 kWh på basis av tørr luft.

Det har tidligere vært forsøkt å minske mengden av energi for å frembringe en koronareaksjon ved å variere mange av parameterne.i koronafremstillingssystemet. Det er f.eks. kjent at anvendelse av pulset høyspenning med en pulsvarighet på 1 mikrosekund og en frekvens så høy som 1 kHz er mere effektivt

ved dekomponering av karbondioksyd enn vanlig 60 perioder veksel-strøm. Det har imidlertid også vist seg at anvendelse av meget

høye frekvenser f. eks. 1-20 MHz ikke resulterer i noe øket. effektivitet ved fremstilling av oson.

Mens det tidligere er foreslått å endre effektivi-teten i koronainduserte kjemiske reaksjoner ved endring av frekvens og bølgeform, har det vist seg at disse forsøk har resultert i prosesser som ikke viser noen forbedring og er i virkeligheten upraktiske fra kommersielt standpunkt. Dette skyldes hovedsakelig at anvendelsen av høye frekvenser. o:g spenn inger resulterer i frembringelse av overskudd av varme som ikke kan utnyttes når det gjelder produksjon i stor skala og stor utnyttelseskapasitet med stor strømtetthet pr.•elektrode-overflate.

Hovedhensikten er.derfor'å tilveiebringe et korona-utladningssystem hvor den totale elektriske energi som er nød-vendig ved den ønskede kjemiske reaksjon'er minst mulig.

Det er videre en hensikt med oppfinnelsen å sørge • for at minst mulig varme går tapt ved slike reaksjoner.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved den innled-ningsvis nevnte fremgangsmåte ved at elektronene energiseres til produktiv reaksjon av gassen og fjerner gassioner fra gapet for å minske uproduktiv energisering av disse ioner.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av . kravene 2-30.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser et sideriss delvis i snitt av en typisk koronautladningscelle som kan anvendes for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser en grafisk fremstilling hvor de an-vendte spenninger er tegnet opp over tiden og viser en foretrukket bølgeform av de elektriske pulser for .frembringelse av koronautladning. Fig. 3 og H viser koplingsskjemaer for spennings-generatorer for anvendelse for oppnåelse av den ønskede koronautladning. Fig. 5 viser det spesifikke osonutbytte tegnet opp over utnyttelses faktoren, og kan anvendes for å velge bestemte foretrukne driftsparametere for systemet ifølge oppfinnelsen. Fig. 6 viser et diagram hvor det prosentoale energitap er tegnet opp over utnyttelsesfaktoren, og kan anvendes for å.velge visse foretrukne driftsparametere i systemet ifølge oppfinnelsen. Fig. 7 viser et blokkskjema for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Ved den foretrukne utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen opprettholdes en lav forspenning mellom elektrodene, tilstrekkelig til hovedsakelig å fjerne gassioner fra utladningsgapet i tidsintervallene mellom pulsene. Ekstra forholdsregler for å fjerne gassioner fra utladningsgapet før en stor energimengde påtrykkes for å øke akselerasjonen, omfatter fjerning av gass fra utladningsgapet etter at dette har vært utsatt for et begrenset antall smale pulser, og å holde gass.en utenfor koronasonen for å muliggjøre gjenforening, dvs. nøytralisering av ionene før gassen utsettes for ytterligere koronautladning. Det er også mulig at gassioner kan nøytrali-seres i utladningsgapet ved selektiv tilførsel av en ekstra nøytraliseringskomponent som f.eks. negativt ladet findelt væske eller faste partikler, som f.eks. silica gel, vann og kjønrøk med en partikkelstørrelse på"mindre enn 0,1 mikron, fortrinnsvis i størrelsesorden 0,001 til 0,01 mikron. For å oppnå den negativt, ladede nøytraliseringskomponent bringes et finfordelt fast stoff til. å passere et elektrisk felt som er dannet av et par motsatt ladede plater som f.eks. anvendt i elektrostatiske støvutskille.re. Alternativt kan det anvendes en atomisert væske som f.eks. vann hvor vannet er avgitt som en aerosol med dråpestørrelse i størrelsesorden av era. 0,01 mikron. Elektrisk nøytralisering av ikke-produktive gassioner kan også oppnås ved anvendelse av en liten elektrisk energiseringspuls med en polaritet som er motsatt korohapulsene. Anvendelse av forspenning kan med fordel påtrykkes koronautladningselektrodene i en koronacelle eller et gitter som er anordnet mellom elektrodene.. 1 vanlige koronautladningssystemer påtrykkes høy-spenningen over utladningsgapet i form av forholdsvis brede pulser. Den elektriske bølgeform er vanligvis en sinusbølge mens andre øyeblikkspulser kan ha en varighet på 1 - 2 mikro-sekunder.

Det viser seg at slike systemer er meget ueffek-tive og at 90 til 99$ av den elektriske energi går tapt i form av overskuddsvarme. Det har vist seg at denne varme kan til-skrives kinetisk energi som tilføres, de ladede gassioner som befinner seg i koronautladningsgapet. Elektronene som bevirker dannelsen av det ønskede reaksjonsprodukt dannes og akselereres til reaksjonsspenning under den begynnende del av den vanlige elektriske puls. Resten av pulsen, bevirker tilførsel av kinetisk- energi til de ladede gassioner som skyldes dannelsen av elektronene og som ikke bidrar til dannelsen av reaksjonsproduktet. Disse gassioner avgir sin kinetiske energi i uproduktiv kollisjon og opptrer som varmetap i reaksjons-systemet.

Ifølge oppfinnelsen- er denne grad av varmetap minsket vesentlig ved å endre den elektriske bølgeform på to måter, nemlig: (1) Varigheten av de elektriske pulser Tw velges vesentlig mindre enn gassionenes passeringstid i utladningsgapet

T+.

(2) En forholdsvis lav forspenning Vb opprettholdes mellom utladningselektrodene for å fjerne hoveddelen av.de ladede gassioner.

Ved å velge ekstremt smale pulser Vs for koronautladning for fremstilling■av oson har det vist seg at elektronene som dannes akselereres til et energinivå som er nød-vendig for fremstillingen. Pulsene har imidlertid ikke tilstrekkelig varighet for å gi nevneverdig tapsenergi til de ladede gassioner som dannes i denne forbindelse.

Gassioner som er tilstede i utladningsgapet må fjernes før den neste puls påtrykkes, ellers vil en vesentlig del av pulsenergien gå tapt til ytterligere akselerasjon av ikke-produktive gassioner. Por å oppnå fjerning av gasslonene påtrykkes en lav forspenning på elektrodene i intervallet mellom pulsene. Denne lave forspenning påtrykkes i et tidsrom som er vesentlig større enn varighetene av pulsene. Da energien som tilføres de ladede partikler i et elektrisk felt imidlertid er en funksjon bare av partikkelens ladning og felt-spenningen, er den energi som er nødvendig for å fjerne ionene fra.utladningsgapet relativt liten.

Det forhold som bestemmer den foretrukne lave forspenning Vb er:

hvor Tr representerer pulsrepetisjonsfrekvensen, T+ er passeringstiden for gassionene for hovedsakelig å fjerne alle gassioner fra utladningsgapet ved en pulsspenning Vs.

For å bestemme pulsbredden og frekvensen som anvendes for fremstilling av de høyfrekvente smale pulser, ér det nødvendig å velge en pulsbredde som er vesentlig mindre enn pulsrepetisjonsperioden som er den resiproke verdi av frekvensen.

Vanligvis er den aktuelle pulsbredde Tw valgt slik at den er en liten prosentdel av hele pulsrepetisjonsfrekvensen Tr. Vanligvis har det vist seg at i de fleste tilfeller vil Tw ligge mellom 0,1 og 10$'av'Tr. Videre skal bemerkes at for å tilveiebringe den ønskede kjemiske reaksjon, må pulsbredden ha tilstrekkelig varighet og størrelse til å innføre tilstrekkelig kinetisk energi til elektronene som frembringer den ønskede kjemiske reaksjon. Den ønskede smale pulsbredde. Tw vil derfor være noe større enn pulsbredden som er nødvendig for å akselerere elektronene over utladningsgapet, og denne tid er betegnet Te.

For å utføre den nye fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen og gjøre det elektriske utstyr i denne forbindelse mest mulig effektivt, har det vist seg at parameterne kan velges i samsvar med følgende overveielser for en krets som anvender et vanlig vakuumrør med oppvarmet, katode.

For de fleste vakuumrør med oppvarmet katode er

det kjent at den optimale effektivitet• oppnås utnyttelsesperioden D er valgt størst mulig. Dvs. at forholdet

blir maksimalt kommensurabelt med energitapene som resulterer

i koronafrembringelsen som følge av en pulsbredde Vw som nødvendigvis er større enn passeringstiden Te for elektronene og vesentlig mindre enn passeringstiden T+ for gassionene.

For å optimalisere parameterne for utnyttelsesperioden D og pulsbredden Tw, viser det seg at pulsrepetisjonstiden Tr som er den resiproke verdi av pulsfrekvensen f følger uttrykkene:

og T+ er gassionenes passeringstid som lett kan beregnes for gassioner ved hjelp av boken "Gaseous Conductors".av J.D.Cobine,

Dover Publications, N.Y. 1958.

■Uttrykket (1) kan skrives

For luft har det ved anvendelse av forholdene som er angitt av Cobine vist seg at "Produktet Kp er konstant for enhver gass, dvs. for luft En brukbar tilnærmelse av T+ er I et gitt eksempel på hvorledes parameterne kan optimaliseres for en koronautladning for fremstilling av oson på basis av luft med et trykk p på 1520 mm Hg, med et ut-ladningsgap på 0,115 cm kan følgende beregninger gjøres ved anvendelse av uttrykket (6)

Gnistspenningen Vs eller gapspenningen som er nød-vendig for å gi koronautladning er beregnet av følgende forhold efter Cobine:

Pulsbredden Tw er bestemt av uttrykket (2), nemlig Tw = aT+ hvor a er mindre enn 1. Videre velges Tw noe større enn elektronenes passeringstid Te i utladningsgapet som lett kan . beregnes ved sammenligning av .massen av elektronet og massen av gassionene (oksygen) som anvendes ved beregningen av passeringstiden T+ for gassionene. Denne beregning er: Det kan påvises at energimengden som forbrukes ved fremstillingen av oson, dvs. det spesifikke osonutbytte'Sy - som skyldes pulsbreddetapene og pulsforspennings.tapene tilnærmet er:

og er minst når og følgelig

og hvis Sy i kWh pr. 0,^5 kg fremstillet oson er tegnet opp over utnyttelsesfaktoren D, får man den kurve som er vist på fig. 5. Av fig. 5 fremgår at D må være minst mulig for å oppnå den laveste osonutnyttelses f aktor Sy uttrykt i kWh pr. 0,4.5 kg fremstillet oson når det gjelder pulsgeometrien.

For å velge en bestemt verdi av .utnyttels.esfaktoren D under anvendelse av et vakuumrør med oppvarmet katode må det tas hensyn til energitapet for den oppvarmede katode og dette er vist på fig. 6. På fig. 6 er utnyttelsesfaktoren D tegnet opp som en opptrukket linje i forhold til prosent energitap som.■ skyldes pulsgeometrien som lett kan bestemmes av fig. 5. På. fig. 6 er også tegnet opp en streket linje som representerer prosent energitap som skyldes katodeoppvarmingen i to typiske vakuumrør beregnet på 100 og 150 kW. Som det fremgår av fig. 6 er en foretrukket utnyttelsesperiode D for røret med 150 kW ca. 0,001 og det er tilnærmet på dette punkt hvor rørets katodetap er lik pulsgeometrien, dvs. fremstillingstap.

Når utnyttelsesperioden D' velges 0,001, kan a be-.. regnes som følger:

Av a og T+' kan den ønskede pulsbredde Tw og frekvens f beregnes som følger: oe

Por å bestemme den foretrukne lave forspenning Vb som anvendes for å fjerne positivt ladet gassioner fra utladningsgapet mellom pulsene, kan følgende forhold anvendes:

I forbindelse med beregningene ovenfor fremgår det at de foretrukne parametere kan oppsummeres slik:

Koronautladningscellen på fig. 1 inneholder et gasste.tt hus 1 i hvilket er anordnet to overfor hverandre liggende.elektroder 2 og 3. Mellom elektrodene 2 og 3 er anbragt dielektriske- plater 4 og 5 hvis overflater som vender mot hverandre begrenser koronautladningsgapet til tg. 1 De dielektriske plater 4 og 5 har en tykkelse td, og på tegningen er dimensjonene overdrevet for tydelighets! skyld. Tykkelsen av de dielektriske plater td kan ligge i størrelsesorden 0,1 mm og kan i enkelte tilfelle være så stor som 24 - 50 mm. Utladningsgapet tg kan ligge mellom 0,1 og 50 mm.

Elektrodeplatene 2 og 3 er forbundet med en ytre energikilde ved hjelp av ledninger 6 og 7 som er ført inn i huset 1 gjennom isolerte gjennomføringer 7 og 8. Mens tegningen viser at elektrodene 2 og 3 ikke er forbundet med huset 1, har det vist seg i praksis at hvis huset 1 består av elektrisk ikke- ledende materiale, kan elektrodene berøre husveggen. Videre har det vist seg at en av elektrodene 2 eller 3 kan være jordet og i det tilfelle kan huse.t hvis det består av ledende materiale være forbundet med den ene elektrode.

En reagerende gass føres inn i huset 1 gjennom et rør 10 og reaksjonsproduktet trer ut gjennom et rør 11. Pilen 12 viser strømningsretningen inn i huset 1, mens pilen 13 viser strømningsretningen for reaksjonsproduktet. Koronautladningssonen 14 mellom elektrodene 2 og 3 er begrenset av. de dielektriske plater 4 og 5• På figuren er vist to dielektriske plater som berører elektrodene 2 og 3, men det er klart at det kan være avstand mellom elektrodene og de dielektriske plater eller en enkelt dielektrisk plate kan være anbragt mellom elektrodene. I praksis har det vist seg tilfredsstillende når de dielektriske plater har en gjennomslagsfasthet på ca. 100.000 til 1.000.000 volt pr. cm, som f.eks. for glass. Det har også vist seg at meget tynne dielektriske sjikt kan brennes på elektrodene i form f.eks.av porselensemalje med en tykkelse på 0,1 til 0,5 mm.

Som vist på fig. 1 er et gitter 15 anbragt mellom elektrodene 2 og 3- I noen. tilfeller har det vist seg fordel-aktig å anvende en forholdsvis lav forspenning på gitteret 15

for å eliminere tunge gassioner fra strømmen av reagerende gass. Selv om det på figuren er vist et gitter 15 av enkel type, er

det klart at det kan anvendes flere gittere for å oppnå .en selektiv ionenøytralisering i gapet 14.

Fig. 2 viser grafisk en idealisert bølgeform for de smale elektriske pulser som.anvendes ifølge oppfinnelsen. Det skal bemerkes at det på fig. 2 er tegnet opp fire kurver med spenningen på den vertikale akse og tiden på den horisontale akse. Den opptrukne kurve El viser spenningen av den foretrukne firkantbølgepuls som leveres' av pulskilden. Kurven E2- viser spenningen av pulsene El etter at de har passert en egnet selvinduksjon som har en verdi som er valgt slik at det energitap minskes som normalt skyldes ladningen av en RC-krets. E2 er energipulsen som påtrykkes elektrodene i koronacellen på fig. 1 Kurven Vg viser spenningen som opptrer over utladningsgapet 14

og har en maksimal verdi Vs som tilsvarer ioniseringss.penningen i gapet. Vg har en minsteverdi som er lik Vb som er for-

spenningen, en pulsbredde- Cw og en repetisjonsperiode Tr. Kurven Vd er spenningen som opptrer over de dielektriske plater. Som det skal forklares nedenfor, vil de forskjellige foretrukne spenningskurver som opptrer på de forskjellige steder i koronautladnings cellen gi en basis for fagmannen, som skal konstruere utstyr for å praktisere oppfinnelsen.

Selv om fig. 2 viser den foretrukne bølgeform med. monopolare pulser, er det klart at bipolare pulser hvor annenhver puls veksler polaritet også kan anvendes. Selv om fig. 2 videre viser at forspenningen er større enn null, dvs. er positiv, har det vist seg at Vb .også kan være negativ, altså mindre enn null. Videre viser fig. 2 at Vb er hovedsakelig konstant, men kan også gjøres økende eller avtagende mellom pulsene, dvs. Vb behøver .ikke nødvendigvis å være konstant, men kan veksle i noen grad.

Bølgeformen på fig. 2 kan fremstilles ved hjelp av en rekke kjente høyspenningskilder som inneholder transistorer, styrte likerettere, varaktorer, vakuumrør både med oppvarmet katode og kald katode som f.eks. tyratroner og ignitroner såvel

•som hurtige mekaniske brytere.

Fig. 3 og' 4 viser koplingsskjerna for en slik.puls-kilde med et vakuumrør med oppvarmet katode. Det er imidlertid klart at anvendelse av andre innretninger som f.eks. tyratroner .. og ignitroner som praktisk talt ikke har dødgangstap kan anvendes, med større effektivitet.

På fig. 3 er en pulsgenerator 24 forbundet med en likespenningskilde ved hjelp av en ledning' 26. Pulsgeneratoren 24 leverer pulser med en spenning på.opp til 300 volt med en frekvens•i området 1Hz til 3MHz. Pulsgeneratoren 24 omfatter en triggerkrets i forbindelse med egnede forsterkertrinn med vakuumrør. Likespenningskilden 25 kan levere fra 0 til +3000volt likespenning med energi opp til 10 kW.

Pulsgeneratoren 24 anvendes for å styre utgangen av vakuumrøret 27. Vakuumrøret 27 som danner bryter er en tetrode med oppvarmet katode 28 som er forbundet med en matekilde gjennom ledninger 29 og 30 med spenning fra 4 til 40 volt. Vakuumrøret 27 har en anodeledning 32, en ledning 33 til det andre gitter, og en ledning 34 til det første gitter..Gitteret 33 er forbundet med en forspenningskilde 35 som omfatter en diode

36 som er forbundet med primærviklingen 37 i en transformator hvis sekundærvikling mates fra nettledninger 39 og 40 via et potensiometer 38. Forspenningskilden 35 inneholder også en kondensator 4l som tjener til utjevning av spenningen. Styregitteret 34 er forbundet med pulsgeneratoren 24. Anodeledningen 32 er forbundet med en likespenningskilde 45 via en ledning 46 og en selvinduksjon 47 i serie med en motstand 48. Likespenningskilden 45 er også via ledningen 46 og en ledning 54 og en selvinduksjon 53 og en ledning 52 forbundet med koronautladningscellen 50. Selvinduksjonen 53 vider ut bølgeformen fra pulsgeneratoren for å minske energitap som normalt opptrer ved ladning av en kondensator- (utladnings-cellens kapasitet) gjennom en lademotstand. Generelt kan verdien av selvinduksjonen 53 lett beregnes av:

En spenningskilde 55 kan anvendes for å levere forspenning til elektrodene i koronautladningscellen 50 via en ledning 56, en selvinduks jon 57 og selvinduks j onen 5-3. En kondensator 58 tjener til å isolere likespenningen framate-kretsen. I det tilfellet at forspenningen tilføres gjennom røret 27, kan likespenningskilden 55 sløyfes'. Koronautladningscellen 50 er konstruert slik som vist på fig. 1. Kretsen gjennom koronautladningscellen 50 er sluttet ved hjelp av en ledning 51 som er forbundet med. anodeledningen 32. I drift krever anordningen på fig. 3 at utgangen fra likespenningskilden 45 koples med ønsket frekvens som bestemmes av pulsgeneratoren 24 som på'sin side mates av likespenningskilden 25- Likespenningskilden 45.er innstillet for å arbeide på 5.000 til 30.000 volt. Den positive pol av likespenningskilden 45 er forbundet med koronautladningscellen via selvinduksjonen 53 som kan ha en verdi på 1. til 10 mikrohenry. Den positive pol av likespenningskilden 45 tilføres også anoden i røret 27 gjennom selvinduksjonen 47 som har en verdi på 051 til 1 henry og en motstand 48 som har en verdi på. 100 til 100.000 ohm. .Det skal bemerkes at koplingen av røret 27 ved hjelp av gitteret

34 som er forbundet med pulsgeneratoren 24 resulterer i smale høyfrekvente pulser som opptrer over elektrodene i koronautlad-

1

ningscellen 50. Pulsgeneratoren 24 arbeider med en frekvens på 0,1 til 100 kHz., Gitteret 33 holdes på en egnet spenning fra +50 til +500 volt slik at. en- forspenning på 10 til 5000 volt kan opprettholdes over elektrodene i koronautladningscellen 50.

En annen egnet energikilde,er vist på fig. 4 hvor

det anvendes en triode 60 med en oppvarmet katode 6l, en anode 62 og styregitter 63.. Gitteret 63 er forbundet med en pulsgenerator 64 og en jordet ledning 65 som også er forbundet med katoden 61. Katoden 6l har glødeledninger 66 og 67 som er forbundet med en egnet energikilde som ikke er vist..

En høyspenningskilde 70 er forbundet med sin positive pol til anodeledningen 62. Den negative pol er forbundet med jord. En forspenningskilde 80 er med sin negative pol forbundet med jord og med sin positive pol via en selvinduksjon 8l forbundet med en ledning 82.

Likespenningskildene 70 og 80 og rørkretsen er forbundet med et vanlig puls.formingsnettverk 84 som inneholder valgte selvinduksjoner 85,86 og 87 som er forbundet i serie med hverandre ved hjelp av ledninger 88,89 og 90 . Pulsdanningsnettverket 84 inneholder også kondensatorer 91392 og.93 som via ledninger 84,85 og 86 er forbundet med ledningene 88,89 og 90, Pulsdanningsnettverket 84 er forbundet med anodeledningen 62 ved hjelp av en ledning 98. Utgangen fra pulsdanningsnettverket 84 er forbundet øver primærviklingen i en transformator 100 ved hjelp av ledninger 101 og 102. Transformatorens sekundærvikling er forbundet med koronautladningscellen 105

ved hjelp av ledninger 106 og 107- Transformatoren 100 sørger for at den nødvendige energi til koronautladningscellen er større enn 5 kW. Det har vist seg å være praktisk å gi transformatoren den nødvendige karakteristikk med hensyn til bånd-bredde, selvinduksjon etc. ved høye energinivåer. Utgangen fra energikilden 80 tilføres koronautladningscellen 105 via ledninger 82 og -107.

I drift innstilles anordningen på fig. 4 slik at energikilden 70 leverer en spenning på fra ca. 10.000 til 100.000 volt likespenning som opptrer på anoden 62 i røret 60 sammen med den ene pol av nettverket 84. Energikilden 80 innstilles til en .spenning på fra ca. 10 til 10.000 volt likespenning som opptrer på elektrodene i koronautladningscellen 105. Pulsgeneratoren 64 innstilles på en frekvens i området 0,1 til 200 kHz med en spenning på fra ca. 100 til 10,000 V.

I pulsformingsnettverket 84 velges selvinduk-sjonene 85, 86 og 87 til en verdi på. ca. 1 til 1000 mikrohenry mens kondensatorene 91592 og 93 har en verdi fra ca. 10 ^ til 1 mikro farad. Når'pulsgeneratoren leverer styrepulser til røret 60, vil utgangspulsene tilføres pulsdanningsnettverket som så leverer pulsene over transformatoren 100. Omsetnings-forholdet mellom primær og sekundærviklingene for transformatoren kan ligge fra 1:2 til 1:100 og transformatorens selvinduksjon kan lett tilpasses koronautladningscellen.

Ved en foretrukket utførelse av oppfinnelsen ble

. den reagerende gass utsatt for et begrenset antall koronapulser fortrinnsvis ikke mere enn 5 til' 100 pulser før den ble fjernet fra utladningsgapet. Gassen ble så fortrinnsvis oppholdt utenfor koronasonen i tilstrekkelig tid til å tillate rekombinasjon av tunge gassioner.- Fortrinnsvis ble den reagerende gass holdt under trykk for å øke hastigheten av re-kombinas jonen.

Varigheten og amplituden av pulsene var tilstrekkelig til å akselerere elektronene for å tilveiebringe den ønskede kjemiske reaksjon, men vesentlig mindre enn den tid som var nødvendig for at gassioner skal akselereres til et nivå hvor merkbar energi går tapt. Den reagerende gass- holdes fortrinnsvis på stor strømningshastighet gjennom koronautladningsgapet,' slik at gassionene som dannes under pulsene fjernes fra gapet ved bevegelsen av gasstrømmen før den utsettes for etter-følgende koronapulser. På denne måte blir de ladede gassioner ikke akselerert av etterfølgende pulser til et punkt hvor en.

■vesentlig mengde kinetisk energi tilføres dem og derved går tapt som overskuddsvarme.

Ved oversiktsskjerna på fig. 7 leverer gasskilden 111 en oksygeninneholdende gass via en ledning 112 til en koronautladningsinnretning 113. Koronautladningssonen i innretningen 113 er kort i forhold til gasstrømmen dvs. forholdet lengde til bredde er større enn 2:1 og fortrinnsvis opp til 100:1 i gasstrømmens retning. Den reagerende gass har et trykk som er tilstrekkelig til å tilveiebringe den ønskede strømnings-hastighet gjennom innretningen 113. Koronautladningsinnretningen 113 er via en ledning 114 forbundet med et opptaksrom 115 som igjen gjennom en ledning 116-er forbundet med en andre koronautladningsinnretning 117 som er forsynt med en utløpsledning 118. Anvendelsen av den andre koronautladningsinnretning 116 anvendes når det .er ønskelig å frembringe et■reaksjonsprodukt med høy konsentrasjon.' Det er klart at flere enn to koronaut-ladningsinnretninger kan anvendes så lenge et opptaksrom er anordnet etter hver ekstra koronautladningsinnretning.

Reaksjonsproduktet i opptaksrommet 115 kan via en ledning 119 resirkuleres til ledningen 112 og. videre til koronautladningsinnretningen 113- Derved oppnås en høyere konsentrasjon av reaksjonsproduktet enn bare ved en gangs passering av koronautladningsinnretningen.

Anvendelsen av opptaksrommet 115 kan anvendes for

den ytterligere funksjon og holde på gassen i-et tidsrom før gassen igjen utsettes for koronautladning for å tillate rekombinasjon av positivt og negativt ladede ioner som frembringes i et hvert koronautladningstrinn. Videre kan reaksjonsproduktet i opptaksrommet 115 utsettes .'for avkjøling for å eliminere eller fjerne overskuddsvarme.

Hvis det er tale om fremstilling av bare mindre mengder av det ønskede reaksjonsprodukt, kan det være tilstrekkelig med bare en enkelt koronautladningsinnretning.

Hvis tunge gassioner behandles, dvs. nøytraliseres ved tilsetning av en nøytraliserende partikkel- eller væske-komponent anbringes en nøytraliseringskomponentkilde 120 som forbindes med ledningen 112 ved hjelp av en ledning.121.

Nøytraliseringskomponentkilden leverer negativt ladede partikler som f.eks. silika gel, kjønrøk eller vann i størrelsesorden.av 0,001 til 0,1 mikron. Mengden av nøytrali-seringskomponenten er tilpasset slik at det vil opptre en negativ ladning for hvert positivt ladet gassion i koronautladningsgapet.

I et praktisk tilfelle ble en vannareosol tilsatt

som nøytraliserende komponent i et vekt forhold mellom vann og oson på ca. 25. For å komme frem til dette forhold antas det at det fremstilles 2% oson fra oksygen, hvor ett fritt akselererende elektron produserer ca. 500 osonmolekyler. Hvis vann tilsettes oksygen i dråpeform med en diameter på 0,01 mikron

kan det beregnes at en dråpe vil veie 10 gram og omfatte 0,3 x 10 5 vannmolekyler. Da. hvert elektron (som antas å produsere ca.. 500 osonmolekyler) resulterer i dannelsen av et positivt ladet gassion, antas det at 60 vannmolekyler, dvs.:

er nødvendig for hvert osonmolekyl. På vektbasis kan beregnes at en vektdel oson krever ca. 25 vektdeler vann for å frembringe det ønskede resultat,, dvs.:'

Det findelte vann kan med fordel tilsettes den reagerende gasstrøm i form av en aerosol fra en mettet damp... Det antas at gassen anvendes for å fremstille to vektprosent oson, idet tilstrekkelig fuktighet (damp) tilsettes gasstrømmen med et duggpunkt på ca. 80°C.

Den nødvendige negative ladning kan innføres i den findelte nøytraliseringskomponent ved at en. findelt væske eller faststoffaerosol bringes til å passere et elektrisk felt. Slikt utstyr er f.eks. anvendt ved elektrostatisk sprøytemaling eller .elektrostatisk støvfjerning. De ladede partikler kan

frembringes ved å la en aerosol av partiklene passere mellom motsatt ladede plater med en spenning under gjennomslags-spenningen og fortrinnsvis mellom 500 og 30.000 volt likespenning eller vekselspenning pr. cm plateavstand.

Claims (30)

1. Fremgangsmåte til frembringelse av koronautlad-ningsreaks joner hvor en reagerende gass passerer et koronaut-ladningsgap i hvilket smale elektriske pulser utlades ved. energisering av elektroner og-gassioner, karakterisert ved at.elektronene energiseres til produktiv reak-. sjon av gassen og fjerner gassioner fra gapet for å minske uproduktiv energisering av disse ioner.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at energiseringen av elektronene skjer ved at bredden av de smale pulser er mindre enn gassionenes passeringstid i gapet og større enn elektronenes passeringstid i gapet.

3- Fremgangsmåte' ifølge krav 2, karakterisert ved at gassionene elimineres, ved å fjerne den reagerende gass fra gapet for å tillate en rekombinasjon av gassionene før den utsettes for etterfølgende koronautladning.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at gassionene fjernes ved anvendelse av et selektivt ionenøytraliserende elektrisk felt i gapet.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved ■at gassionene fjernes ved anvendelse av en negativt ladet gassionenøytraliserende komponent.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at gassionene fjernes ved anvendelse av en liten energiseringspuls med motsatt polaritet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den reagerende gass omfatter oksygen, og at oson frembringes.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at utladningsgapet har lengde på 0,1 - 10 mm.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at utladningsgapet er dannet av elektroder .mellom hvilke er anordnet et dielektrikum med en tykkelse på 0,1 - 10 mm og med en dielektrisitetskonstant på 2-200 i forhold til vakuum og'en dielektrisk gj.ennoms lags fasthet som er tilstrekkelig til å motstå den påtrykte spenning.

10. ' Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at gassen holdes på et trykk på 0,1 - 3 atmos- færer.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at gassen'holdes på en temperatur under 100°C.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved . at spenningen har en frekvens på 0,1 - 200 kHz.

13- Fremgangsmåte ifølge krav 1., karakterisert ved at spenningen er 2-200 kV.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert , ved at de smale pulser har en varighet på ca.

1-50 % av passeringstiden for et enkelt ladet gassion. . 15- Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakt eri-.. sert ved at feltet er dannet av spenning som er valgt fra en gruppe som består av positive, negative og/eller veksel-spenninger med en verdi på 0,1 - 50 % av ioniseringsspenningen.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at pulsene via en induktans leveres fra fir-kantbølgekilde.

17- Fremgangsmåte ifølge kravl, karakterisert ved at pulsene har samme polaritet.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at pulsene har vekslende polaritet.

19- Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at den negativt ladede komponent er valgt fra en gruppe som består av findelte faste partikler og væske-partikler med en pårtikkelstørrelse mindre enn 0,1 u.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 3>karakterisert ved at den reagerende gass utsettes for mindre enn ca. 100 pulser før den fjernes fra sonen.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at gapet har et forhold mellom' bredde og lengde på 2:1 til 100:1 i gasstrømmens retning.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert ved at gassen utsettes for 5-100 pulser.

23. Fremgangsmåte ifølge krav y, karakterisert ved at gassen utsettes for koronautladning to eller flere ganger.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 3>karakterisert ved at gassen utsettes for koronapulser i 10 ^-102 sek.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at den reagerende gass inneholder oksygen, og at oson frembringes.

26. Fremgangsmåte ifølge krav 25, karakterisert ved at gassen er luft.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at gassen er fuktig luft.

28. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at gassen er oksygen.

29. Fremgangsmåte ifølge krav 35karakterisert ved at den fjernede reagerende gass. holdes på. overatmosfærisk. trykk.

30. Fremgangsmåte ifølge krav 23, karakterisert ved at■den fjernede gass avkjøles før den utsettes for koronautladning...