DE69813856T2 - Koronaentladungsreaktor - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Reaktoren zum Verarbeiten von Materialien in einer Gasphase oder von Materialien, die durch eine Gasphase getragen werden, mittels Koronaentladungen.
• Beträchtliche Anstrengungen wurden auf die Entwicklung von Techniken zum Ausführen von Prozessen in der Gasphase aufgewendet, wobei Arten bzw. Spezien verwendet werden, die durch Koronaentladungen aktiviert wurden. Koronaentladungen treten in gasförmigen Medien auf, wenn das lokalisierte elektrische Feld in der Nachbarschaft eines Körpers die elektrische Durchbruchspannung des gasförmigen Mediums überschreitet. Bestehende Koronaentladungsreaktoren bestehen aus einer Kammer mit einem Einlass und einem Auslass für ein gasförmiges Medium, einer axialen inneren Elektrode und einer zylindrischen äußeren Elektrode, die die innere Elektrode umgibt. Die elektrische Entladung innerhalb derartiger Reaktoren besteht aus Streamern, die sich von der inneren Elektrode in Richtung auf die äußere Elektro- de erstrecken. Für die effektive Verarbeitung eines gasförmigen Mediums, das durch den Reaktor hindurchgelassen wird, ist es notwendig, so viele Korona-Streamer zu erzeugen wie möglich, weil jeder Raum, der nicht derartige Streamer enthält, ein toter Raum ist, soweit es die Verarbeitung des gasförmigen Mediums betrifft.
• Bei einem Typ eines bekannten Koronaentladungsreaktors hat die zentrale Elektrode die Gestalt eines Drahtes. Jedoch bedeutet der schnelle Abfall des elektrischen Feldes in einer Elektrode vom zentralen Drahttyp eines Korona-Entladungsreaktors, dass die Korona-Entladungs- Streamer nur einen kurzen Abstand ausgehend von dem zentralen Draht weiter kommen bzw. sich fortbewegen. Dieses Phänomen begrenzt die Effizienz, mit der ein gasförmiges Medium, das durch den Reaktor hindurchgelangt, behandelt werden kann.
• Bestehende Zentraldrahtelektroden-Korona-Entladungsreaktoren haben Durchmesser von wenigen Zentimetern und Längen von wenigen zig Zentimetern. Infolgedessen werden, um sinnvolle Volumina eines Gases zu verarbeiten, hohe Flussraten benötigt, die wiederum dazu neigen, die mechanische Instabilität der zentralen Elektrode aufgrund aerodynamischer Effekte zu erhöhen, sowie zu kurzen Aufenthaltszeiten in der Reaktorkammer des Mediums, das zu verarbeiten ist, zu führen. Folglich sind bestehende Korona-Entladungsreaktoren inhärent in ihrer Effektivität beschränkt.
• Andere Koronaentladungsreaktoren, siehe zum Beispiel unser früheres Patent GB 2 282 738, US-Patent 5 041 145, US-Patent 5 268 l S 1 oder US-Patent 4 966 666 verwenden zentrale Elektroden, die einen großen Durchmesser haben. Neben anderen Dingen reduziert dies den Gradienten des elektrischen Feldes in dem Bereich der zentralen Elektrode, aber es bleibt immer roch eine Beschrärkang bezüglic h der Trennung zwischen der inneren und der äußeren Elektrode, falls eine effektive Koronaentladung aufrechtzuerhalten ist. Lediglich eine Erhöhung der Länge der Korona-Entladungsreaktoren ergibt keine Antwort auf das Problem, weil der Gasfluss-Widerstand übermäßig wird. Ebenso arbeiten Korona-Entladungsreaktoren in einer gepulsten Art und Weise und die Zeit, die ein energisierender bzw. erregender Puls benötigt, um die Länge der zentralen Elektrode zu durchqueren, stellt einen anderen Faktor dar, der die Länge eines Korona-Entladungsreaktors begrenzt.
• Die GB-Schrift 2,008,369 A offenbart einen Ozon-Generator, der eine Vielzahl von parallelen elektrischen Entladungskammern enthält, von denen jede eine Zentraldrahtelektrode hat. Die Drähte werden an ihren Enden durch zwei Gitterstrukturen unterstützt, wobei an eine davon ein gemeinsamer Zuführdraht angeschlossen ist, an dem im Gebrauch eine Gleichstromspannung angelegt wird.
• Wenn die Vorrichtung in einem Gleichstrommodus betrieben wird, müssen keine Wechselstrom-Verteilungseffekte berücksichtigt werden.
• Das GB-Patent 1,589,394 offenbart einen Ozon-Generator, der eine Anzahl von parallelen Koronaentladungskammern enthält. Eine einzige Leistungsversorgung bzw. Stromversorgung, die gepulste Gleichstrom-Potentiale, Wechselstrom-Potentiale oder eine Mischung aus beiden erzeugen kann, wird verwendet, aber es wurde kein Versuch unternommen, um die Verteilung der Leistung entweder ausgedrückt durch Größe oder Zeit gleich zu machen, die den Entladungskammern zugeführt wird.
• Das US-Patent 4,495,043 offenbart einen Ozonisator, bei dem es eine Vielzahl von ozonerzeugenden Kammern gibt, die mit einer einzigen gepulsten Wechselstrom- Leistungsversorgung bzw. -Stromversorgung verbunden sind. Jedoch arbeiten die ozonerzeugenden Kammern nicht simultan oder kontinuierlich, sondern sie arbeiten sequentiell in einem gepulsten Wechselstrommodus, wobei die Dauer eines jeden Pulses mit der Durchgangszeit eines Pulses eines ozonerzeugenden Gases durch die entsprechende ozonerzeugende Kammer in Beziehung steht und wobei die Intervalle zwischen den Pulsen, die an eine gegebene ozonerzeugende Kammer angelegt werden, derartig sind, dass Ozon, der von einem Leistungspuls erzeugt wird, aus der Kammer entfernt wird, bevor der nächste Leistungspuls an die ozonerzeugende Kammer angelegt wird.
• Das Patent betrifft hauptsächlich die Gestaltung der Leistungsversorgung. Die Frage der elektrischen Beziehung zwischen den ozonerzeugenden Kammern wird überhaupt nicht angesprochen.
• Das US-Patent 5,009,858 offenbart einen Ozonisator, bei dem Ozon durch eine stille elektrische Entladung in einer Anzahl von Kammern erzeugt wird, die parallel von einer gemeinsamen Leistungsversorgung betrieben werden. Die elektrische Beziehung zwischen einer ozonerzeugenden Kammer und einer anderen wird überhaupt nicht diskutiert, aber es scheint, dass die ozonerzeugenden Kammern in einem kontinuierlichen Wechselstrommodus betrieben werden.
• Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbessernde Form eines Korona- Entladungsreaktors bereit zu stellen, der zur Verwendung bei der Verarbeitung gasförmiger Medien mittels elektrisch aktivierter Spezien gedacht ist.
• Der Ausdruck "gasförmiges Medium" beinhaltet den Fall, wenn ein oder mehrere Bestandteile des Mediums in der Gestalt eines Aerosols oder fein verteilte feste Materie ist, die von einer gasförmigen Phase getragen wird.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Korona-Entladungsreaktor zur Verwendung beim Verarbeiten gasförmiger Medien mittels einer elektrischen Entladung bereitgestellt, der folgendes enthält: Eine Anzahl bzw. Vielzahl von individuellen zylindrischen Reaktor- Kammern, von denen jede eine zentrale Elektrode mit radialen Fortsätzen darauf und eine konzentrische äußere Elektrode hat, ein Mittel, um es einem gasförmigen Medium zu erlauben, zu den Reaktorkammern zu gelangen, um parallel dadurch verarbeitet zu werden, ein Mittel, um verarbeitetes gasförmiges Medium von den Reaktorkammern zu empfangen, und eine elektrische Stromversorgung bzw. Leistungsversorgung, um, wenn eingeschaltet, eine Sequenz von Pulsen elektrischer Energie auf die Reaktorkammern anzuwenden, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Impedanzen der Reaktorkammern und die zugeordneten Leistungsversorgungsleitungen aufeinander abgestimmt sind, so dass die Pulse elektrischer Energie gleich an die individuellen Reaktorkammern angelegt werden.
• Vorzugsweise ist die Anordnung derartig, dass die Pulse elektrischer Energie an eine jede der individuellen Reaktorkammern simultan angelegt werden.
• Die zentrale Elektrode kann fest bzw. massiv oder hohl sein, so dass ein kühlendes Medium durch sie hindurch zirkuliert werden kann. Wie bei dem Korona-Entladungsreaktor, der in unserem früheren Patent GB 2 282 273 B beschrieben ist, können die zentralen Elektroden aus einer Stange oder Röhre bestehen, wobei die radialen Fortsätze auf ihrer Oberfläche zu einem Schraubengewinde oder parallelen Rippen verarbeitet bzw. bearbeitet sind, wobei ein isolierendes Material den Raum zwischen den Rippen füllt oder nicht füllt, oder sie können aus einem Stapel von Metallscheiben ausgebildet sein, die auf einem zentralen Leiter zusammengebaut sind, wobei entweder Scheiben eines isolierenden Materials dazwischen sind, oder sie einfach mit einem Gasspalt zwischen benachbarten Scheiben beabstandet sind.
• Die äußere Elektrode kann aus einem festen bzw. massiven Block bzw. Barren aus Metall gearbeitet sein, aber sie wird vorzugsweise aus einem Stapel von Metallplatten hergestellt, die voneinander durch ein isolierendes Material getrennt sein können, oder wiederum indem sie auseinander gehalten werden, beispielsweise durch Abstandshalter, die ebenso aus Metall sein können. Eine elektrische Verbindung zwischen den Metallplatten, in dem Fall, wo sie voneinander durch isolierende Platten getrennt sind, wird durch eine Anzahl von Stangen erzeugt, die ebenso dazu dienen, die Komponenten der äußeren Elektrodenanordnung zu lokalisieren und sie zusammenzuklemmen. Diese Form eines Aufbaus hat den Vorteil, dass die Kanten bzw. Ränder der Löcher in den Metallplatten konisch ausgebildet bzw. angeschrägt werden können, um eine scharfe Kante auszubilden, die die Erzeugung der Koronaentladung in einer jeden der Reaktorkammern erleichtert. Alternativ können die Löcher in den isolierenden Platten oder Metall-Abstandshaltern einen Durchmesser haben, der größer ist als jener der Metallplatten, um so zwei scharfe Kanten pro Platte anstelle von einer bereitzustellen.
• Vorzugsweise besteht das isolierende Material, dort wo es beim Aufbau beider Elektroden verwendet wird, aus einem temperaturwiderstandsfähigen Material, wie zum Beispiel einem Keramikmaterial.
• Falls es gewünscht ist, Koronaentladungen des sogenannten ruhigen Typs zu verwenden, können die Durchlässe in der äußeren Elektrode einen Zylinder eine isolierender, vorzugsweise hitzebeständigen Materials aufweisen, das in sie eingefügt ist.
• Bei einer bevorzugten Anordnung gibt es sechs Durchlässe bzw. Passagen durch die äußere Elektrode, die an den Spitzen eines regulären Hexagons bzw. Sechsecks angeordnet sind. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass ein einziger Leistungseingang zu dem Zentrum des Hexagons zugeführt werden kann und somit zu den individuellen Reaktorkammern über sechs identische Leiter, wobei somit einfach das bevorzugte Kriterium des simultanen Anlegens eines Energiepulses an eine jede Reaktorkammer erfüllt ist. Andere Zahlen von Durchlässen und folglich Reaktorkammern können verwendet werden; das bevorzugte Kriterium liegt darin, dass die zentralen Elektroden der Reaktorkammern um den Umfang eines Kreises herum angeordnet sein sollten. Bei derartigen Anordnungen, die durch eine einzige Leistungsversorgung gefüttert werden, ist es wichtig, dass die individuellen Reaktorkammern übereinstimmende elektrische Charakteristiken aufweisen.
• Andere Anordnungen von Reaktorkammern, beispielsweise ein quadratisches Feld, können verwendet werden, aber es ist dann schwieriger, jede Reaktorkammer auf die Leistungsversorgung abzustimmen, um zu gewährleisten, dass simultan gleiche Energiepulse an jede der Reaktorkammern angelegt werden.
• Die Erfindung wird nun mittels eines Beispiels beschrieben, wobei auf beigefügte Zeichnungen Bezug genommen wird, bezüglich derer gilt:
• Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt einer Ausführungsform der Erfindung,
• Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 1 gezeigt ist,
• Fig. 3 ist eine schematische Projektion der Elektrodenstruktur einer zweiten Version der Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 1 gezeigt ist,
• Fig. 4 ist eine schematische Projektion der Elektrodenstruktur einer anderen Version der Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 1 gezeigt ist,
• Fig. 5 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Stufe bei einem Verfahren zum Herstellen von Komponenten für eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigt,
• Fig. 6 ist eine schematische perspektivische Ansicht, teilweise abgeschnitten, einer Elektrode, die aus den Bestandteilen hergestellt ist, die in Fig. 5 gezeigt ist, und
• Fig. 7 zeigt eine besondere Anordnung einer Leistungsversorgung, die in Verbindung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
• Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 besteht ein Korona-Entladungsreaktor-Apparat 101 aus einer äußeren Elektrodenanordnung 102, in der es sechs parallele Längs-Gaspassagen 103 gibt. Die Gaspassagen 103 sind im Schnitt zylindrisch und haben denselben Durchmesser. Axial in jeder der Passagen 103 ist eine zentrale Elektroden 105 mittels oberer und unterer Spinnen 104 lokalisiert. Die Kombination der Passagen 103 in der äußeren Elektrodenanordnung 102 und der zentralen Elektroden 105 bildet separate Reaktorkammern 106.
• Am oberen Ende und am unteren Ende der äußeren Elektrodenanordnung 102 sind jeweilig Einlass- und Auslass-Plenumkammern 107 und 108, so dass ein gasförmiges Medium, das mittels Koronaentladungen in dem Apparat 101 zu verarbeiten ist, durch jede Reaktorkammer 106 parallel fließt. Die separaten Reaktorkammern 106 sind mit ihren Mitten bei den Spitzen eines regelmäßigen Sechsecks angeordnet und die Leistungseingangsenden der zentralen Elektroden 105 sind mit einem zentralen Eingangsanschluss 109 über identische Verbinder 110 verbunden. In ähnlicher Weise sind die Ausgangsenden der zentralen Elektroden 105 mit einem zentralen Erdungsanschluss 111 über Verbinder 112 verbunden. Die äußere Elektrodenanordnung ist ebenso geerdet. Eine gepulste Leistungsversorgung 113 ist mit dem zentralen bzw. mittigen Eingangsanschluss 109 des Koronaentladungsreaktor-Apparats 101 verbunden.
• Wie bei dem Korona-Entladungsreaktor, der den Gegenstand unseres Patents GB 2 282 738 bildet, bestehen die zentralen Elektroden 105 der separaten Korona-Entladungsreaktoren 106 aus einer zentralen Stange 114 mit einer Reihe von radialen Fortsätzen 115. Jeder Typ von zentralen Elektroden, die in GB 2 282 738 offenbart ist, kann bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, aber es wird eine Gestalt vorgezogen, bei der die radialen Fortsätze parallele Rippen sind.
• Die äußere Elektrodenanordnung besteht aus einem Stapel von Platten 116, die aus einem gegen hohe Temperaturen beständigen und korrosionsfestem Metall bestehen und die durch keramische Isolierplatten 117 getrennt sind. Jede der Metall- und Keramikplatten 116 und 117 hat jeweils geeignete Löcher 118 darin, so dass, wenn sie zusammengebaut sind, die parallelen Gaspassagen 106 ausgebildet werden. Eine elektrische Verbindung zwischen den Metallplatten 116 wird mittels Verbindungsstangen bzw. Spannstangen 119 hergestellt, mittels denen die Platten 116 und 117 zusammengeklammert werden, um die äußere Elektrodenanordnung 102 zu bilden, die Dicke der Keramikplatten 117 ist derartig, dass die Metallplatten 116 gegenüberliegend den radialen Fortsätzen 115 auf den zentralen bzw. mittigen Elektroden 105 positioniert sind. Falsch gewünscht können die Metallplatten 115 konisch ausgebildet bzw. zugespitzt sein, wie in Fig. 1 gezeigt ist, um eine scharfe Kante bei 120 auszubilden. Alternativ können die Löcher 118 in den Keramikplatten 116 so ausgebildet sein, dass sie einen leicht größeren Durchmesser haben, als jene in der Metallplatte 115, so dass die zwei Kanten der Löcher 118 in den Metallplatten 115 freigelegt sind.
• Die Wahl der Konfiguration hängt von der Art und Weise ab, in der der Reaktor gestaltet ist, zu arbeiten. Somit haben wir, falls die Koronaentladung eine "positive" Entladung sein soll, die von den positiven Elektroden ausgelöst wird, gefunden, dass freigelegte scharfe Kanten zufriedenstellender arbeiten. Falls auf der anderen Seite die Koronaentladung eine "negative" Entladung sein soll, die von den negativen Elektroden ausgelöst wird, haben wir gefunden, dass dies effizienter bei einer Elektroden-Konfiguration auftritt, bei der die Kanten der Metallscheiben mit den zwischenliegenden Isolierscheiben ausgeglichen bzw. egalisiert sind.
• Um zu gewährleisten, dass eher Koronaentladungen als Bögen in den Reaktorkammern 106 ausgebildet werden, ist es notwendig, zu gewährleisten, dass die Leistungspulse, die von der Leistungsversorgung 113 zugeführt werden, eine schnelle Anstiegszeit vorzugsweise in der Ordnung von Nanosekunden haben. Ebenso ist es wichtig, störende Entladungseffekte zu vermeiden, so dass Koronaentladungen in einer jeder der separaten Reaktorkammern 106 unter sequentieller Steuerung erregt werden sollten. Es wird vorgezogen, dass die Entladung simultan erregt wird. Um das letztere zu erzielen, ist es notwendig, die Impedanzen einer jeden Reaktorkammer 106 abzustimmen und zu gewährleisten, dass die Eingangs- Leistungspulse simultan an eine jede zentrale Elektrode 105 der Reaktorkammer 106 angelegt wird. Das hexagonale bzw. rechteckige Feld der Reaktorkammern 106 erleichtert dies, weil jeder Verbinder 110 dieselbe Impedanz hat. Im allgemeinen kann jede Zahl von Reaktorkammern 106 mit einem einzigen Leistungs-Eingangspunkt verwendet werden, wobei ihre Mitten um den Umfang eines Kreises herum bereitgestellt werden. Beispielsweise zeigt Fig. 3 schematisch die Elektrodenanordnung einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der acht Reaktorkammern 106 regelmäßig in einem Kreis um einen zentralen Leistungs- Eingangspunkt 301 angeordnet sind. Der Rest des Apparats ist so, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.
• In der Praxis betragen geeignete Pulsanstiegszeiten ungefähr 10 Nanosekunden und die Pulslänge wird so gewählt, dass sie kurz genug ist, üblicherweise einige zig Nanosekunden, um das Auftreten eines elektrischen Durchbruchs zwischen den Elektroden zu vermeiden. Geeignete Spitzenspannungen sind in den Größenordnungen von zig Kilovolt, obwohl Spitzenspannungen über 100 kV verwendet wurden. Pulswiederholungsraten zwischen 100 und 3000 pro Sekunde sind geeignet.
• Andere Konfigurationen können angepasst werden bzw. verwendet werden und die Fig. 4 zeigt schematisch die Elektroden einer derartigen, bei der neun Reaktorkammern 106 in einem quadratischen Feld angeordnet sind, aber die Einfachheit der Verbindung und die Impedanzabstimmung ist verloren.
• Falls es gewünscht ist, den Apparat mit Koronaentladungen des sogenannten ruhigen Typs zu betreiben, dann kann eine jede Passage 103 in der äußeren Elektrode 102 eine Einlage aus einem isolierenden, vorzugsweise hitzebeständigen Material aufweisen, das darin eingefügt ist.
• Fig. 5 und 6 zeigen ein Verfahren zum Herstellen sowohl innerer als auch äußerer Elektroden, das einfacher ist, als jenes, das oben beschrieben wurde.
• Nimmt man Bezug auf Fig. 5. so ist ein flaches Blatt bzw. eine flache dünne Platte 105 mit nach oben stehenden flachen Seiten bzw. Rippen 402 durch Zusammenschweißen von Edelstahlstreifen mit L- oder T-Abschnitt entweder Kante an Kante oder direkter auf einer separaten flachen dünnen Scheibe ausgebildet, so dass die Rippen bzw. flachen Seiten sich parallel zueinander erstrecken und geeignet voneinander beabstandet sind. Die dünne Platte 501 wird dann in einen Zylinder gerollt, wobei die Rippen 502 sich radial und quer zu der Längsachse des Zylinders erstrecken und die Naht aneinanderstoßender Kanten miteinander verschweißt wird.
• Für die innere Elektrode 602 (siehe Fig. 6) werden die Rippen so angeordnet, dass sie auf der äußeren Oberfläche der Röhre sind, und bezüglich der äußeren Elektrode 604 (in Fig. 6 weggeschnitten gezeigt) werden die Rippen so angeordnet, dass sie auf der inneren Oberfläche der Röhre sind. Um die gewünschte Gegenüberstellung der Fortsätze zu erzielen, wenn die Röhren, die die inneren und äußeren Elektroden 602 und 604 jeweilig ausbilden, zusammengebaut werden, ist die Beabstandung der Rippen auf der dünnen Platte, die dazu bestimmt ist, die innere Elektrode 602 zu werden, dieselbe, wie jene zwischen den Rippen auf der äußeren Elektrode 504.
• Um einen Reaktor insgesamt aufzubauen, wird eine geeignete Anzahl individueller Elektrodenanordnungen 602-604 in einem Gehäuse montiert, das einen gemeinsamen Einlass für ein gasförmiges Medium hat, das in dem Reaktor zu verarbeiten ist, und einen gemeinsamen Auslass für das verarbeitete gasförmige Medium hat. Wie zuvor kann eine gemeinsame Leistungsversorgung verwendet werden und die elektrischen Parameter einer jeden individuellen Elektrodenanordnung 602; 604 sind abgestimmt, so dass diese simultan und bei demselben Leistungsniveau arbeiten können.
• Bei den soweit beschriebenen Ausführungsformen wurde eine gemeinsame Leistungsversorgung verwendet. In vielen Fällen ist dies zufriedenstellend. Jedoch für große Reaktoren, beispielsweise jene größer als 500 mm im Durchmesser, kann die Länge der Verbindungen von der gemeinsamen Leistungsversorgung zu den einzelnen Reaktorkammern einen unakzeptablen Spannungsabfall verursachen. Unter Umständen, bei denen dies wahrscheinlich der Fall ist, kann jede einzelne Reaktorkammer mit ihrer eigenen Hochspannungs- Leistungsversorgung versehen werden, die direkt mit der inneren Elektrode jenes individuellen Reaktors verbunden ist.
• Damit diese Anordnung praktikabel ist, müssen entweder die Leistungsversorgungseinheiten dazu in der Lage sein, bei jeder Temperatur zu arbeiten, bei der das gasförmige Medium zu verarbeiten ist, oder ein Mittel zum Kühlen der Leistungsversorgungseinheiten muss bereitgestellt werden. Ebenso glaubt man, dass es wünschenswert ist, gewisse Mittel bereit zu stellen, um zu gewährleisten, dass die Leistungsversorgungen abgestimmt bzw. im Einklang arbeiten.
• Fig. 7 zeigt schematisch eine derartige Anordnung. Nimmt man nun Bezug auf Fig. 7, so hat eine individuelle Reaktorkammer 701 eine innere Elektrode 702 und eine äußere Elektrode 703, die entweder von der Gestalt sein kann, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 beschrieben ist, das heißt, die durch eine zylindrische Passage in einem Körper eines Material ausgebildet ist, oder eine Röhre sein kann, wie in dem Fall der Ausführungsform der Erfindung, die unter Bezugnahme auf Fig. 5 und 6 beschrieben ist. Eine Hochspannungs- Leistungsversorgung 705 befindet sich am Einlassende 704 der äußeren Elektrode 703 und ist direkt an die innere Elektrode 702 angebracht und ist dazu in der Lage, Spannungen zu erzeugen, die größer als 100 kV sind. Die Leistungsversorgung 705 wird zusammen mit ähnlichen Leistungsversorgungen, die mit anderen individuellen Reaktorkammern 701 in Zusammenhang stehen von einer gemeinsamen gepulsten Niedrigspannungs-Leistungsversorgung zugeführt, die nicht in der Figur gezeigt ist. Somit arbeiten die Hochspannungs- Leistungsversorgungen 705 im Einklang, wie dies auch die individuellen Reaktorkammern tun.
• Ein anderer Vorteil der Verwendung getrennter Leistungsversorgungen für die einzelnen Reaktorkammern liegt darin, dass die Anzahl einzelner bzw. individueller Reaktorkammern, die im Gebrauch sind, variiert werden kann, falls dies gewünscht ist. Ebenso würde die Fehlfunktion einer Hochspannungs-Leistungsversorgung nicht den Betrieb der anderen individuellen Reaktorkammern beeinträchtigen.
• Somit kann, insbesondere falls das Mittel der Redundanz in den Apparat eingebaut ist, die wahrscheinliche Ausfallzeit des Reaktors reduziert werden, und zwar im Vergleich zu der eines Systems, das eine einzige Hochspannungs-Leistungsversorgung hat.
• Die Erfindung ist nicht auf Details der vorhergehenden Beispiele beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, dafür zu sorgen, dass der Entladungspuls an jeden einzelnen Reaktor in einer zeitgesteuerten Sequenz angelegt wird, eher als simultan. Dies kann bei der Konfiguration der Fig. 1 bis 4 erreicht werden, indem eine einzige Leistungsversorgung mit einem geeigneten Verteiler (im Prinzip ähnlich zu jenem eines Zündsystems für einen Verbrennungsmotor) verwendet wird. Für die Konfiguration der Fig. 7 würde man ein geeignetes sequenziertes Feuern durch Steuerung einer jeden separaten Leistungsversorgung 705 erreichen. Man glaubt jedoch, dass eine Gleichzeitigkeit der Entladung durch eine Anordnung einer Vielzahl von Reaktoren vorzuziehen ist. Während es für die Elektrodenanordnung wünschenswert ist, dass sie aus einem hochtemperatur-korrosionsbeständigen Metall ausgebildet ist, wird es klar sein, dass das Material so ausgewählt werden kann, dass es für die bestimmte Gasbehandlungsanwendung, für die der Reaktor bestimmt ist, am besten geeignet und am ökonomischsten ist.
• Während die Fig. 7 eine Konfiguration zeigt, bei der die Leistungsversorgung 705 an dem Gaseinlassende montiert ist, so ist es möglich, die Leistungsversorgung an dem Auslassende zu montieren.

Claims (11)

1. Koronaentladungsreaktor zur Verwendung beim Verarbeiten gasförmiger Medien mittels einer elektrischen Entladung, die folgendes enthält: eine Vielzahl individueller zylindrischer Reaktorkammern (106), von denen jede eine Zentrale Elektrode (105) mit radialen Fortsätzen (115) darauf und eine konzentrische äußere Elektrode hat, ein Mittel (107), um ein gasförmiges Medium in die Reaktorkammern (106) einzulassen, das dadurch parallel verarbeitet werden soll, ein Mittel, um ein verarbeitetes gasförmiges Medium von den Reaktorkammern (106) zu empfangen, und eine elektrische Leistungsversorgung (113), um, wenn es eingeschaltet wird, ein Sequenz von Pulsen einer elektrischen Energie über die Elektroden der Reaktorkammern (106) anzulegen, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Impedanzen der Reaktorkammern (106) und die zugeordneten Leistungsversorgungsleitungen (110) aufeinander abgestimmt sind, so dass die Pulse elektrischer Energie gleichmäßig bzw. gleich auf die individuellen Reaktorkammern angewendet werden.

2. Koronaentladungsreaktor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulse elektrischer Energie, an jede der individuellen Reaktorkammern (106) simultan angelegt werden.

3. Koronaentladungsreaktor gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Elektroden der individuellen Reaktorkammern (106) mit einer äußeren Elektrodenanordnung (102) versehen sind, die eine Vielzahl von parallelen Gaspassagen (103) in einem einzigen Körper des Materials (102) umfassen.

4. Koronaentladungsreaktor-Anordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Elektrodenanordnung (102) einen Stapel von Metallplatten umfasst, die durch Platten (117) eines hitzebeständigen Isoliermaterials getrennt sind, wobei jede der Metall- und Isolierplatten (116, 117) jeweilig entsprechende Löcher (118) darin aufweisen, um, wenn sie zusammengebaut sind, die Gaspassagen (103) zu bilden.

5. Koronaentladungsreaktor gemäß Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung derartig ist, dass eine der Metallplatten (116) der äußeren Elektrodenanordnung (102) gegenüberliegend jeder der radialen Fortsätze (115) auf den inneren Elektroden (105) der individuellen Reaktorkammern (106) ist.

6. Koronaentladungsreaktor gemäß Anspruch 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (118) in den isolierenden Platten (117), die die Gaspassagen (103) bilden, größere Durchmesser haben als die entsprechenden Löcher (118) in den Metallplatten (116).

7. Koronaentladungsreaktor gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten der Löcher (118) in den Metallplatten (116) der äußeren Elektrodenanordnung (103) zugespitzt bzw. konisch ausgebildet sind, um eine scharfe Kante (120) zu bilden.

8. Koronaentladungsreaktor, der eine Vielzahl individueller Reaktorkammern beinhaltet, wobei ihre zentralen Elektroden regelmäßig um einen Kreis herum angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass es einen einzigen Leistungs-Eingangsanschluss (109) gibt, der bei der Mitte des Kreises angeordnet ist und die inneren Elektroden (105) der individuellen Reaktorkammern (106) mit dem zentralen Eingangsanschluss (109) über Leiter (110) angeschlossen sind, die übereinstimmende bzw. abgestimmte elektrische Impedanzen aufweisen.

9. Koronaentladungsreaktor gemäß einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (113) zum Anlegen eines Pulses elektrischer Energie an die individuellen Reaktorkammern (106) angepasst ist, um Pulse elektrischer Energie zu erzeugen, die eine Pulsanstiegszeit aufweisen, die weniger als 10 Nanosekunden ist, eine Dauer in der Größenordnung von zig Nanosekunden aufweisen, Wiederholraten in dem Bereich von 100 Hz bis 3 kHz und Spitzenspannung der Größenordnung von 100 Kilovolt aufweisen.

10. Koronaentladungsreaktor gemäß einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es eine separate abgestimmte Hochspannungs-Leistungsquelle (705) gibt, die direkt an eine innere Elektrode (702) einer Reaktorkammer (701) angebracht ist, und es ein Mittel gibt, um gemeinsame Triggerpulse separat an die Hochspannungs-Leistungsversorgung (705) anzulegen.

11. Koronaentladungsreaktor gemäß einem der Ansprüche 1, 2, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Elektrode einer jeden Reaktorkammer (106) eine Metallplatte (501) umfasst, die eine Vielzahl von regelmäßig beabstandeten parallelen Rippen (502) darauf aufweist, die zu einer Röhre gerollt sind, wobei die Rippen (502) nach innen vorstehen und eine Naht geschweißt ist, um eine gasdichte röhrenförmige Elektrode bereit zu stellen.