DE2349535A1 - Reaktor fuer plasmachemische verfahren - Google Patents
Reaktor fuer plasmachemische verfahrenInfo
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Description
PATENTANWALT DIFL.-ING. H. STROHSCHÄNK
8000 MÜNCHEN 60 · MUSÄUSSTRASSE 5 · TELEFON (0811) 881608
2.1O.1973-SW(4)
19O-1O93P
AGA Aktiebolag, Lidingö (Schweden)
Reaktor für plasmachemische Verfahren
Die Erfindung bezieht sich auf einen Reaktor für plasmachemische Verfahren, z.B. zum Kracken von Kohlenwasserstoffen
bei der Herstellung von Acetylen, mit einer Kathode und einer Anode, zwischen denen ein Lichtbogen brennt, wahrend zugleich
Wasserstoff oder eine geeignete Gasmischung durch den Lichtbogen
geblasen wird.
In Reaktoren für plasmachemische Verfahren ist es wichtig,
dass der zwischen der Kathode und der Anode erzeugte Lichtbogen die Lichtbogenkammer wenigstens angenähert axial durchsetzt.
Anderenfalls kann leicht ein sogen. Doppelbogen entstehen, was bedeutet, dass der Lichtbogen anstatt direkt
zwischen Anode und Kathode zu brennen von der Kathode zunächst zu irgendeiner mehr oder weniger nahen Stelle der
'./andung der Lichtbogenkammer und von dieser Stelle zur Anode
v/eiterbrennt, wodurch der Reaktor zerstört wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs
genannten Reaktor so zu vervollkommnen, dass keine Doppelbögen entstehen können und der Lichtbogen entlang dem ganzen
V/eg zwischen der Kathode und der Anode in axialer Richtung
der Lichtbogenkammer gehalten wird.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst,
dass der Reaktor zwischen, der Kathode und der Anode axial aufeinanderfolgend den Lichtbogen rohrförmig umhüllende
sowie gegenseitig elektrisch isolierte Ringsbachnitte hitzebeständigen
Materials und axial beiderseits jedes Ringabschaittes
Zuführungskanäle zur Zuführung zusätzlichen Gases zum Lichtbogen aufweist.
Durch eine solche Zuführung zusätzlichen Gases v/ird der
Lichtbogen von den Wänden der Lichtbogenkammer weg nach deren
Mitte hin geblasen.
Die stabilisierende Wirkung des zusätzlich zugeführten.
G-ases kann gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung dadurch noch erhöht v/erden, wenn die Zuführungskanäle
in die zylinderische Lichtbogenkammer gleichartig tangential eimaüiiden, wodurch auf den Lichtbogen eine Drehwirkung ausgeübt
wird.
Wenn gemäss einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung im Bereich der Anode und/oder der Eatliode noch eine Magnetspule zur Erzeugung eines magnetischen
Feldes mit einem Drehsinn angeordnet wird, der dem Drehsinn des tangential zugeführten Gases gleicht, dann kann dadurch
nicht nur die Rotationswirkung des zusätzlich zugeführten Gases erhöht werden, sondern es wird auch noch eine eigene
Rotation des an der Anode befindlichen V/urzelbereiches des
Lichtbogens erreicht, durch welche die Abnutzung dieser Elektrode beträchtlich verringert wird.
Andere Ausgestaltungen betreffen weitere konstruktive Einzelheiten des erfindungsgemässen Reaktors.
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In der Zeichnung, die den Reaktor in einer Seitenansicht (teilweise im axialen Schnitt) darstellt, ist die Erfindung
beispielsweise veranschaulicht.
Der dargestellte Reaktor weist zwei Bndplatten 1 und 2 auf, von denen die eine (1) die Kathode 4 und die andere (2)
die Anode 11 trägt. Eine die Kathode 4 bildende Elektrode ist
in einem Halter 3 gehalten, der in üblicher Weise von Kühlkanal en 9 durchsetzt ist. Die Kühlkanäle 9 sind an Kühlwasserleitungen
7 und ό angeschlossen. Das Plasmagas wird dem Halter 3 über eine Gasleitung 5 zugeführt. Es gelangt zur
Brennstelle des Reaktors an der Stelle einer die Kathode 4-umgebenden
Ringausnehmung 6 des Halters 3, die sich am einspannungsseitigen Ende des in den Brennraum hineinragenden.
Teiles der Kathode 4 befindet. Das vordere Ende des Halters wird mit Hilfe von Kühlkanälen 10 von aussen her gekühlt.
Die an der anderen Endplatte 2 angeordnete .Anode 11 ist
gemäss dem Ausführungsbeispiel rohrförmig ausgebildet und
kann über einen Kühlkanal 12 gekühlt werden, der an Külilwasserleitungen
13 und 13' angeschlossen ist. Um die Anode herum ist eine Magnetspule 14 angeordnet, durch welche im Bereich
der Anode ein magnetisches Feld erzeugt werden kaoa.
Zwischen dem Halter 3 für die Kathode 4 und der Anode ist eine Anzahl von Ringabschnitten 15 aus elektrisch leitendem
und zugleich hitzebeständigem. Material axial aufeinanderfolgend
angeordnet. Die Ringabschnitte 15 bilden daait eine rohrförmige Umhüllung der zwischen der Kathode 4 und
der Anode 11 befindlichen Lichtbogenkammer. Im übrigen sind die Ringabschnitte 15 durch beiderseits von ihnen angeordnete
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Scheiben 16 aus einem geeigneten Isolierstoff voneinander und gegenüber den anschliessenden Teilen des Reaktors isoliert.
Die Scheiben 16 sind in radialer Richtung von Kanälen 20 durchsetzt, die zur Zuführung von Plasmagas dienen. Innerhalb
der ringförmigen Seheiben 16 ist jeweils ein Ringraum 1Ö gebildet, an den nach innen jeweils ein Ring 19 anschliesst,
der in radialer Richtung entlang seinem Umfang von in Umfangsrichtung
schräg verlaufenden Kanälen 21 durchsetzt ist, durch
welche das Gas durch die zwischen den Ringabschnitten 15 gebildeten
Spalten 22 etwa tangetial in die axiale Lichtbogenkammer eingeführt wird.
Wie aus der Zeichnung weiterhin ersichtlich ist, weisen die Ringabsehnitte 15 jeweils um ihre innere Umfangswandung herum
noch Kühlkanäle 23 auf, durch welche insbesondere ihr der Lichtbogenkammer
zugekehrter Teil gekühlt wird. Als Kühlmittel kann beispielsweise dasselbe Gas verwendet werden, welches der Lichtbogenkammer
durch die Kanäle 2O zugeführt wird.
Sobald ein Lichtbogen zwischen der Kathode 4 und der Anode erzeugt und Plasmagas dem Halter 3 durch die Gasleitung 5 zugeführt
wurde, wird zwischen Kathode und Anode ein Plasmabogen erhalten. Das Plasmagas kann beispielsweise aus Wasserstoff
oder irgendeiner geeigneten Gasmischung bestehen. Anschliessend wird weiteres Plasmagas durch die Kanäle 20 und 21 in die Lichtbogenkammer
des Reaktors eingeführt. Infolge der beschriebenen Anordnung der Kanäle 21 wird dieses Gas in die Lichtbogenkammer
etwa tangential eingeblasen, womit der Plasmabogen infolge der erzeugten Verwirbelung entlang der zwischen Kathode 4
und Anode 11 vorhandenen Achsrichtung stabilisiert wird. Mit
409817/0760
Hilfe des durch, die Magnetspule 14 erzeugten Magnetfeldes.
wird die Drallwirkung auf den Bogen weiterhin erhöht.
Mit Hilfe der ■beschriebenen Reaktorkonstruktion wird eine
wirksame Stabilisation des Bogens erzielt, aufgrund der die G-efahr der Bildung eines sogen. Doppelbogens ausgeschlossen
ist. Durch die Zuführung weiteren Gases unmittelbar zum Plasmabogen ergibt sich an der an die Anode 11 anschliessende
Austrittsstelle 24 des Reaktors ein Plasmastrahl mit
optimalem Gasgehalt. Überdies ist die Zündung des Bogens zwischen Kathode und Anode durch das Vorhandensein der
elektrisch leitenden Ringabschnitte 15 erleichtert. Diese Abschnitte können nämlich beim Zündvorgang wie Zwischenelektroden
wirken, entlang denen der Bogen von der Kathode her aufeinanderfolgend bis zur Anode gezogen wird.
Die Ringabschnitte könnten gegenüber dem dargestellten Ausführungsbeispiel auch andere Formen und Abmessungen aufweisen
und auch die Kühlkanäle, die Ringe 19 und die Kanäle könnten gegenüber dem Ausführungsbeispiel abweichend ausgebildet
und angeordnet sein, ohne dass dadurch der in den* nachstehenden Ansprüchen niedergelegte Sehutzbereich der
Erfindung verlassen wird. Ausserdem könnten im Rahmen der Erfindung auch die Anode und die Magnetspule sowie die
Kathode anders als dargestellt ausgebildet werden, beispiels-"
weise könnten die Elektroden am Reaktor vertauscht werden, in welchem Falle die Kathode so zu gestalten wäre, dass sie
von der Magnetspule umgeben werden kann.
4Q9817/O7eO
Patentansprüche:
Claims (5)
1. Reaktor für plasmachemisch^ Verfahren, z.B. zum Ez'acken
von Kohlenwasserstoffen bei der Herstellung von Acetylen, mit einer Kathode und einer Anode, zwischen denen ein Lichtbogen
brennt, während zugleich ,/asserstof f oder eia.e geeignete Gasmischung durch den Lichtbogen geblasen y/ird, dadurch
gekennzeichnet, dass der Reaktor zwischen der Kathode (4) und der Anode (11) axial aufeinanderfolgend den Lichtbogen
rohrförmig umhüllende sowie gegenseitig elektrisch isolierte Ringabschnitte (15) hitzebeständigen Materials und axial
beiderseits jedes Ringabschaittes (15) Zuführungsksnäle (21)
zur Zuführung zusätzlichen G-ases zum Lichtbogen aufweist.
2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungskanäle (21) in die zylinderische Lichtbogenkammer
gleichartig tangential einmünden.
3- Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die -Ringabschnitte (15) die Lichtbogenkammer umgebende,
an eine Kühlmittelquelle angeschlossene Kühlkanäle (23) aufweisen.
4· Reaktor nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass
das Kühlmittel G-as von dem zugeführten G-as ist.
5. Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
im Bereich der Anode (11) und/oder der Kathode (4) eine
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Magnetspule (14) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes mit
einem Drehsinn angeordnet ist, der dem Drehsinn des tangential zugeführten Gases gleicht.
409817/0760
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