DE202559C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi 202559 KLASSE 12Λ. GRUPPE

J. J. THORESEN in KRISTIANIA und FILIP THARALDSEN in MERAKER, Norw.

vornehmlich zur Behandlung von Gasen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Februar 1905 ab.

Es ist bekannt, mittels eines magnetischen Feldes eine Ausziehung von elektrischen Bögen zu bewirken, zum Zwecke der Darstellung von Stickstoffoxyden aus Luft.
Nach Birkelands Verfahren wird zur Ausziehung des Lichtbogens ein stillstehender Magnet benutzt und das Ausziehen des Bogens durch Änderung der Magnetisierung reguliert. Die Bögen werden wechselweise nach den

ίο beiden Seiten der Elektroden hinausgezogen und bilden eine ebene Scheibe; auch werden die Elektroden gedreht.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausziehung von elektrischen Bögen oder Entladungen, mittels eines rotierenden magnetischen Feldes, und zwar derart, daß Elektrodenpaare in einem zwischen zwei Eisenkörpern rotierenden magnetischen Felde und senkrecht zu dem Felde angebracht werden, wodurch man imstande ist, den Bögen eben die Form, Geschwindigkeit und Dauer, welche den größten Nutzeffekt bedingen, geben zu können; außerdem bezieht sich die Erfindung auf einen Apparat zur Ausführung des Verfahrens zum Zwecke der Zersetzung der Luft, mittels solcher elektrischer Bogen oder elektrischer Entladungen.

Ein rotierendes Feld kann in verschiedener Weise erzeugt werden. Ein geeignetes Verfahren ist das folgende:

Wie bekannt, kann man mittels mehrphasigen Wechselstroms durch eine besondere Anordnung der Primärbewicklungen ein rotierendes Feld erzeugen, wie z. B bei den Mehrphasen- oder Drehstrommotoren. Wenn man nun zwischen zwei konaxialen zylindrischen Eisenkernen, von welchen der eine derart bewickelt ist, daß er ein rotierendes sinusförmiges Feld hervorbringt, während der andere Sekundärwickelungen hat, ein solches Feld rotieren läßt, so wird in den Wicklungen des zweiten Kernes ein elektrischer Strom induziert.

Die elektrodynamische Wirkung zwischen dem elektrischen rotierenden primären Feld und dem induzierten Strome in den Sekundärbewicklungen erzeugt ein Drehmoment, welches bewirkt, daß der Sekundärkern mitrotiert.

Wenn man die Einrichtung so trifft, daß sowohl der Sekundärkern als die Bewicklung zurückgehalten werden, und man die Sekundärbewicklung an einer Stelle aufschneidet und die beiden Enden des Drahtes senkrecht auf der Richtung des Feldes in dasselbe einführt, so wird in dem Räume zwischen den Kernen ein elektrischer Lichtbogen oder eine Reihe von Entladungen erzeugt werden.

Die elektrodynamische Kraft, welche das rotierende Feld auf den Strom in den Lichtbogen ausübt, bewirkt nun, daß die Bögen oder Entladungen sich in der Richtung, in welcher das Feld rotiert, bewegen.

Da die Richtung der Kraftlinien des wandernden Feldes durch die Form der Feldkerne bestimmt ist und der Bogen stets senkrecht zu dem Felde ist, ist es klar, daß die Bögen, wenn man den Kernen eine zylindrische oder irgend andere zweckmäßige Form gibt, eine entsprechende Form annehmen werden.

Wenn man zylindrische, konzentrisch angeordnete Eisenkörper anwendet, zwischen

ίο welchen das Feld rotiert, und die Elektrodenpaare mit passenden Zwischenräumen zwischen denselben anordnet, so erreicht man eine fortlaufende Reihe von Bögen, die von dem Feld so ausgezogen werden, daß sie einen Teil einer Zylinderfläche bilden, und sämtliche Bögen bilden zusammen eine vollständige Zylinderfläche.

Die Elektroden müssen mit Bezug auf das rotierende Feld derart angeordnet sein, daß ein Maximum von Energie ausgeübt wird, auch um die günstigste Stellung der Elektroden, welche die möglichst große Oberfläche bedingt, zu erreichen.

Bekanntlich nimmt ein Wechselstrombogen, der von einem Felde, welches pulsiert oder die gleichen Änderungen der Stärke wie der Strom in dem Bogen erfährt, beeinflußt wird, eine größere Spannung auf, als wenn er der Einwirkung eines solchen Feldes nicht ausgesetzt ist; der Bogen von der gleichen Stromstärke nimmt also größere Energie auf, oder in anderen Worten, man erhält einen größeren Energiefaktor in dem Bogen, und die Elektrodenpaare müssen daher dem rotierenden Felde gegenüber so eingestellt werden, daß die Strom- und Feldphasen übereinstimmen. Wenn man mit einem schwachen Feld arbeitet, würde es sich empfehlen, die Bögen mit Strom aus einem besonderen ein-, zwei- oder mehrphasigen Transformator oder aus einer Gleichstromquelle anstatt von den Sekundärbewicklungen aus zu speisen, in welchen der Strom durch das rotierende Feld induziert wird. Die Periodenzahl des die Lichtbögen speisenden Stromes muß dieselbe sein, wie die des rotierenden Feldes.

Die Vorschaltung von Induktions- oder Ohmschen Widerständen, Wasserwiderstände u. dgl., vor den Lichtbogen ist zu einem gewissen Grade am Anfange der Ausziehung des Bogens notwendig. Wenn der Bogen angelassen worden ist, wird die im Apparat selbst vorhandene Selbstinduktion genügend sein.

Es kann das rotierende Feld aber auch durch einen durch Gleichstrom erregten rotierenden Magneten erzeugt werden.

Zur Erläuterung des Gesagten wird auf die beigefügten Zeichnungen hingewiesen.

Fig. ι zeigt die Anordnung von zylindrischen Eisenkörpern a, b mit 8 Polen, die ähnlich einem Drehstrommotor gewickelt sind. Zwischen diesen beiden rotiert in diesem Falle ein achtpoliges magnetisches Feld, welches in der oben angegebenen Weise hervorgebracht ist; die punktierten Linien c bezeichnen den magnetischen Kreislauf. In diesem Falle sind auch acht Elektrodenpaare d in einem dem Abstand der Pole voneinander entsprechenden Abstande angebracht; e bezeichnet die ausgezogenen Bögen.

Die Verbindung der Stromquelle (die ein-, zwei- oder dreiphasigen Wechselstrom oder Gleichstrom liefern kann) mit den Elektroden und mit dem Teil der Wicklung, der das magnetische Feld erzeugt, muß derart gewählt werden, daß die Ausziehung der Bögen in einer und derselben Richtung geschieht.

Bei Anordnung jedes Paares der Elektroden in passender Entfernung voneinander können dieselben von bzw. ein-, zwei- oder dreiphasigem Wechselstrom gespeist werden. Falls die Bögen mit Gleichstrom gespeist werden, ist es nur nötig, die Bögen so einzustellen, daß sie die größte Fläche ergeben.

In den Fig. 2, 3 und 4 ist die Einwirkung der Magnetpole auf die Ausziehung des Bogens, wenn letzterer mit Wechselstrom gespeist wird, in drei verschiedenen Stadien illustriert.

Die Figuren stellen einen Teil einer abgewickelten Zylinderfläche dar. N und S bezeichnen die in dem Eisenkörper wandernden Pole.

Die Pfeile η und s bezeichnen nur die dynamische Wirkungsrichtung der einzelnen Pole mit Bezug auf die Ausziehung des Bogens in einem gegebenen Augenblick. Im vorliegenden Falle übt also der Nordpol JV die ausziehende Wirkung auf den Bogen des betreffenden Elektrodenpaares aus.

Der Pfeil/bezeichnet die Bewegungsrichtung des Feldes; d sind die Elektroden und e ist der Bogen.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung, wo das rotierende Feld mit der Antriebsmaschine (z. B. Dampfmaschine) in direkte mechanische Verbindung gesetzt wird, wodurch der besondere Generator in Wegfall kommt. Der innere Kern α besteht aus einem Polrad (Rotor) der in gewöhnlicher Weise von einer Gleich-·· stromquelle erregt wird. Zwischen Rotor und Stator wird ein genügender Raum für die Elektroden gelassen.

Bei der Verwendung in obiger Weise ausgezogener Bögen zur chemischen Zersetzung und Bindung von Gasen bieten die beschriebenen Anordnungen den großen Vorteil, daß die Gase in die Mitte des Apparates eingelassen und nachdem sie die Bögen passiert haben, durch Ablaufkanäle in die Peripherie des Apparates ausgelassen werden.

In Fig. 6 in Ansicht, teilweise Schnitt, und

in 7 in Schnitt nach Linie 7-7 der Fig. 6 ist ein für die Ausführung des oben beschriebe-

• nen Verfahrens zweckmäßiger Apparat oder Ofen dargestellt. Der innere Kern besteht aus einem eisernen Zylinder g mit Löchern g'. An diesem Zylinder sind die Eisenkerne h mit Bewicklungen i angebracht, welche das rotierende Feld hervorrufen. Außerhalb der Kerne h ist eine aus feuerfestem Isoliermaterial bestehende Wand k, die mit Löchern versehen ist, angebracht.

In passendjem Abstande von der Wand k ist eine andere, ebenfalls aus feuerfestem Isoliermaterial bestehende Wand / angeordnet, welche von den an der äußeren Wand m befestigten Isolatoren η getragen wird. Auf der Wand m sind gegenüber den Kernen h Eisenkerne 0 angebracht. Zwischen den Wänden k und / befinden sich die Elektrodenpaare p, q die von Bolzen r, welche durch die oben erwähnten Isolatoren η gehen, getragen sind. Um die eine der Elektroden, z. B. q, einstellen zu können,' ist einer der Bolzen r drehbar und mit einem in eine entsprechende Verzahnung an der Elektrode eingreifenden Zahnrade versehen. Die Wand m ist mit Öffnungen versehen, die· durch Rohrstutzen i mit Rohren u, die in einem Sammelkanal ν einmünden, in Verbindung stehen.

Die Kerne ο brauchen nicht bewickelt zu sein; indessen kann die Widerstandswicklung, die, wie angegeben, in einzelnen Fällen den Elektroden vorzuschalten ist, auf diesen Kernen angebracht werden.

Der die Bogen speisende Strom kann, wie schon erwähnt, entweder in den Sekundärbewicklungen induziert sein, oder es kann Strom von einer äußeren Quelle benutzt werden, oder es können beide Stromarten in Serie zur Anwendung kommen.

Die Elektroden werden auf einem gemeinsamen ringförmigen Träger angeordnet, so daß sie gleichzeitig gedreht und im Verhältnis zu dem Felde ähnlich wie die Bürstenhalter eines Gleichstromkommutators nach Erfordernis eingestellt werden können.

Die der Flammenwirkung zu unterwerfenden Gase (Luft) kommen von oben in das Innere des Ofens hinein, gehen von hier durch die

Öffnungen g' der inneren Wand g, und durch die Kerne h, wobei letztere gekühlt werden, während die Luft vorgewärmt wird; gehen hierauf durch die Löcher der Wand k; nachdem sie der Einwirkung der ausgezogenen Bögen ausgesetzt worden sind, gehen die Gase durch die Kanäle t und u in den Sammelkanal ν hinaus (s. die Richtung der Pfeile). Bei der oben angegebenen Einrichtung des Apparates wird das rotierende Feld mittels Wechselstrom erzeugt.

Falls das Feld mittels Gleichstromes erzeugt werden soll, muß der innere Kern rotieren und die Form, wie in Fig. 5 gezeigt, haben.

Claims (9)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Ausziehung von elektrischen Bögen oder Entladungen, vornehmlich zur Behandlung von Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausziehung von Lichtbögen mittels eines rotierenden magnetischen Feldes geschieht, zu dem Zwecke, die Form, Geschwindigkeit und Dauer der Bögen bestimmen, und die möglichst größte Oberfläche pro Krafteinheit erreichen zu können.

2. Verfahren zur Ausziehung von elektrischen Bögen oder Entladungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,· daß sowohl Feld als Bogen mit Wechselstrom gespeist wird.

3. Verfahren zur Ausziehung von elektrischen Bögen oder Entladungen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Bögen von den von dem rotierenden Felde induzierten Strömen gespeist werden.

4. Verfahren zur Ausziehung von elektrischen Bögen oder Entladungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bögen von einem besonderen Transformator mit ein-, zwei- oder mehrphasigem Wechselstrom oder aus einer Gleichstromquelle gespeist werden.

5. Verfahren zur Ausziehung von elektrischen Bögen oder Entladungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden mit denjenigen Bewicklungen, welche das magnetische Feld erzeugen, in Serie verbunden sind, und entweder mit Wechselstrom oder mit Gleichstrom gespeist werden.

6. Verfahren zur Ausziehung von elektrischen Bögen oder Entladungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kerne mit der Kraftquelle in direkte Verbindung gesetzt ist und mit Gleichstrom erregt wird.

7. Vorrichtung zur Ausziehung von elektrischen Bögen oder Entladungen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpaare in einem zwischen zwei Eisenkernen rotierenden magnetischen Feld und perpendikulär der Richtung letzterer, aber auch mit passenden Zwischenräumen zwecks Erreichung einer fortlaufenden Reihe von zylindrischen . Flächen angebracht sind.

8. Vorrichtung zur Ausziehung von elektrischen Bögen oder Entladungen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden auf einem gemeinsamen

einstellbaren Ring, zwecks Einstellung der Bögen im richtigen Verhältnis zu der Phase des Feldes, angebracht sind.

9. Apparat zur chemischen Zersetzung und Bindung von Gasen mittels Bögen oder Entladungen, gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Anordnung von übereinander etagenweise angebrachten Kreisen von Elektrodenpaaren, deren zugehörige Primärkerne auf einem inneren Zylinder und deren Sekundärkerne auf einem äußeren konzentrischen Zylinder oder umgekehrt angebracht sind, wobei die Elektroden mittels Wänden aus feuerfestem isolierten Material von den Primär- und Sekundärkernen getrennt und die Gase von der Mitte des Apparates durch die Primärkerne geleitet werden, so daß diese abgekühlt werden und als Vorwärmer für die Gase wirken, welche nachher durch die Bogen und hierauf an dem anderen Eisenkern vorbei oder durch denselben hindurchgehen, um wieder abgekühlt zu werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.