DE102018211628A1 - Particle manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (PR) zur Herstellung von Partikeln (P), insbesondere von nanoskaligen oder nanokristallinen Partikeln (P), beispielsweise mit einer mittleren Partikel größe von 10 nm bis wenige Millimeter, aus mindestens einem Rohstoffmaterial (RM). Die Vorrichtung (PR) umfasst mindestens einen Brenner (1) und eine sich an den Brenner (1) anschließende Brennkammer (2) zur Erzeugung eines pulsierenden Heißgasstroms (HGS) sowie einen Reaktionsraumabschnitt (5). Zwischen der Brennkammer (2) und dem Reaktionsraumabschnitt (5) ist mindestens ein Bogenelement (6) angeordnet, welches die Brennkammer (2) und den Reaktionsraumabschnitt (5) strömungstechnisch verbindet. Dabei ist mindestens ein Aufgabeort (AOI) zur Aufgabe eines Rohstoffmaterials (RM) in einem Bogenbereich, insbesondere an einem Außenbogen (6.1) des Bogenelements (6), vorgesehen.The invention relates to a device (PR) for producing particles (P), in particular nanoscale or nanocrystalline particles (P), for example with an average particle size of 10 nm to a few millimeters, from at least one raw material (RM). The device (PR) comprises at least one burner (1) and a combustion chamber (2) adjoining the burner (1) for generating a pulsating hot gas flow (HGS) and a reaction chamber section (5). At least one arch element (6) is arranged between the combustion chamber (2) and the reaction chamber section (5) and connects the combustion chamber (2) and the reaction chamber section (5) in terms of flow technology. At least one feed location (AOI) is provided for feeding in a raw material (RM) in an arch region, in particular on an outer arch (6.1) of the arch element (6).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Partikeln, insbesondere von nanoskaligen oder nanokristallinen Partikeln.The invention relates to a device for producing particles, in particular nanoscale or nanocrystalline particles.
Solche Partikel weisen typischerweise eine mittlere Partikel- oder Korngröße von 10 nm bis wenigen Millimetern auf.Such particles typically have an average particle or grain size of 10 nm to a few millimeters.
Atome oder Moleküle, die Teil einer Oberfläche sind, haben andere elektronische und chemische Eigenschaften als ihre Atome oder Moleküle im Materialinneren. Je kleiner ein Partikel ist, desto höher ist sein Anteil an Oberflächenatomen. Entsprechend können sehr feinteilige Materialien, besonders Nanopartikel, ganz andere mechanische, elektronische, chemische oder optische Eigenschaften haben als chemisch - mineralogisch identische größere Partikel und machen sie deshalb für spezifische Anwendungen besonders interessant.Atoms or molecules that are part of a surface have different electronic and chemical properties than their atoms or molecules inside the material. The smaller a particle is, the higher its proportion of surface atoms. Correspondingly, very fine-particle materials, particularly nanoparticles, can have completely different mechanical, electronic, chemical or optical properties than chemically and mineralogically identical larger particles and therefore make them particularly interesting for specific applications.
Zur Herstellung von feinteiligen Pulvern haben sich im Wesentlichen die folgenden Herstellungsverfahren etabliert: chemische Herstellung in Lösungen (z. B. Sol-Gel-Methode), Herstellung im Plasma oder Herstellung aus der Gasphase (Aerosolprozess). Je nach Einsatzgebiet der Nanoteilchen ist meist eine genau definierte und enge Partikelgrößenverteilung erforderlich. Abhängig von der chemischen Natur der gewünschten Nanoteilchen eignet sich das eine oder andere Verfahren besser, um ein gutes Ergebnis zu erreichen. Meist liefern Verfahren in Lösung oder Verfahren der Selbstorganisierung die besten Ergebnisse, sind aber großtechnisch nur schwer oder gar nicht durchführbar.The following manufacturing processes have essentially been established for the production of fine-particle powders: chemical production in solutions (e.g. sol-gel method), production in plasma or production from the gas phase (aerosol process). Depending on the area of application of the nanoparticles, a precisely defined and narrow particle size distribution is usually required. Depending on the chemical nature of the desired nanoparticles, one or the other method is more suitable to achieve a good result. In most cases, processes in solution or processes of self-organization provide the best results, but are difficult or not feasible on an industrial scale.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von Partikeln, insbesondere von feinteiligen Partikeln, wie nanoskaligen oder nanokristallinen Partikeln, anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved device for producing particles, in particular fine particles, such as nanoscale or nanocrystalline particles.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved according to the invention by a device with the features of
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Vorrichtung zur Herstellung von Partikeln, insbesondere von feinteiligen, wie nanoskaligen oder nanokristallinen Partikeln, beispielsweise mit einer Partikel größe von 10 nm bis wenige Millimeter, aus mindestens einem Rohstoffmaterial, umfasst erfindungsgemäß mindestens einen Brenner und eine sich an den Brenner anschließende Brennkammer zur Erzeugung eines pulsierenden Heißgasstroms sowie einen Reaktionsraumabschnitt, wobei zwischen der Brennkammer und dem Reaktionsraumabschnitt mindestens ein Bogenelement angeordnet ist, welches die Brennkammer und den Reaktionsraumabschnitt strömungstechnisch verbindet, und wobei mindestens ein Aufgabeort zur Aufgabe des Rohstoffmaterials, im Folgenden als Rohstoffmaterialaufgabe bezeichnet, im Bogenbereich des Bogenelements vorgesehen ist.The device for producing particles, in particular of finely divided, such as nanoscale or nanocrystalline particles, for example with a particle size of 10 nm to a few millimeters, from at least one raw material comprises according to the invention at least one burner and a combustion chamber adjoining the burner for producing a pulsating hot gas flow and a reaction chamber section, wherein at least one arch element is arranged between the combustion chamber and the reaction chamber section, which connects the combustion chamber and the reaction chamber section in terms of flow technology, and wherein at least one task location for the task of the raw material, hereinafter referred to as raw material task, is provided in the arch region of the arch element ,
Unter nanoskaligen Partikeln, die in der zuvor beschriebenen Vorrichtung hergestellt werden, werden insbesondere Partikel im Nanobereich gemäß DIN SPEC 1121 (DIN ISO/TS 27687) verstanden, die beispielsweise Korn- oder Partikelgrößen im Bereich von 10 nm bis 120 nm, insbesondere im Bereich von 20 nm bis 100 nm, beispielsweise von 40 nm bis 80 nm, aufweisen. Unter nanokristallinen Partikeln, die in der zuvor beschriebenen Vorrichtung hergestellt werden, werden insbesondere Partikel verstanden, deren Korn aus mehreren kleinen Kristallen gebildet ist und eine Korn- oder Partikelgröße von wenigen Millimetern, insbesondere von kleiner 8 mm, insbesondere kleiner 5 mm oder 3 mm, aufweisen. Auch können unter feinteiligen Partikeln nanokristalline Partikel mit einer Partikelgröße von < 20 µm verstanden werden. Darüber hinaus kann verstanden werden, dass Nanopartikel, insbesondere so genannte nanoskalige Partikel, auf Partikel größen im Nanobereich bezogen sind, wobei nanokristalline Partikel eine im Vergleich größere Partikelgröße aufweisen können. Die nanokristallinen Partikel kennzeichnen sich durch beispielsweise eine polykristalline Struktur, bei welcher die Kristalle Größenanordnungen im Nanobereich aufweisen können. Diese Stoffe können ebenso differenzierte Eigenschaften aufweisen. Insbesondere sind beide Partikelarten abhängig vom Eingangsmaterial erzeugbar.Nanoscale particles that are produced in the device described above are understood to mean, in particular, particles in the nano range according to DIN SPEC 1121 (DIN ISO / TS 27687), for example particle or particle sizes in the range from 10 nm to 120 nm, in particular in the range from 20 nm to 100 nm, for example from 40 nm to 80 nm. Nanocrystalline particles that are produced in the device described above are understood to mean, in particular, particles whose grain is formed from several small crystals and a grain or particle size of a few millimeters, in particular less than 8 mm, in particular less than 5 mm or 3 mm, exhibit. Finely divided particles can also be understood to mean nanocrystalline particles with a particle size of <20 μm. Furthermore, it can be understood that nanoparticles, in particular so-called nanoscale particles, are related to particle sizes in the nano range, whereby nanocrystalline particles can have a larger particle size in comparison. The nanocrystalline particles are characterized, for example, by a polycrystalline structure in which the crystals can have size arrangements in the nano range. These substances can also have differentiated properties. In particular, both types of particles can be generated depending on the input material.
Das Rohstoffmaterial wird insbesondere als Feststoff, beispielsweise als imprägnierter Feststoff, im Bogenbereich aufgegeben. Beispielsweise kann es sich dabei um ein feinteiliges Pulver mit oder ohne Beschichtung handeln. Alternativ kann das Rohstoffmaterial in Form einer Lösung oder Suspension aufgegeben werden. Dabei kann die Aufgabe des Rohstoffmaterials als Lösung oder Suspension je nach Ausführung im Bogen oder in die Brennkammer erfolgen.The raw material is fed in as a solid, for example as an impregnated solid, in the sheet area. For example, it can be a finely divided powder with or without a coating. Alternatively, the raw material can be applied in the form of a solution or suspension. Depending on the design, the raw material material can be fed in as a solution or suspension in a sheet or into the combustion chamber.
Unter einem Reaktionsraum wird insbesondere jenes Anlagen- oder Reaktorraumvolumen, wie beispielsweise Rohr-, Behälter- und/oder Leitungsvolumen, vom Aufgabeort des Rohstoffmaterials bis hin zur Abkühlung des Materials vor einer Abscheidung oder einem Filtern der hergestellten Partikel verstanden.A reaction space is understood to mean, in particular, that plant or reactor space volume, such as, for example, tube, container and / or line volume, from the point at which the raw material is fed to the cooling of the material before the particles are separated or filtered.
Mittels der Rohstoffmaterialaufgabe am Aufgabeort im Bogenbereich des zwischen der Brennkammer und dem Reaktionsraumabschnitt angeordneten Bogenelements ist eine Anhaftung des Rohstoffmaterials, wie zum Beispiel feiner Materialpartikel, an einer Innenwand des Bogenelements zumindest weitestgehend vermieden. Insbesondere erfolgt die Rohstoffmaterialaufgabe in einem mittleren Bereich des Bogenelements, d. h. im Bereich einer Bogenmitte zum Brechpunkt des Bogenelements. Adhesion of the raw material, such as fine material particles, on the inner wall of the arch element is at least largely avoided by means of the feed of raw material at the point of application in the arch region of the arch element arranged between the combustion chamber and the reaction space section. In particular, the feed of raw material takes place in a central region of the arch element, ie in the region of a center of the arch to the breaking point of the arch element.
Des Weiteren kann die Rohstoffmaterialaufgabe zeitunabhängig von der Erzeugung des pulsierenden Heißgasstroms erfolgen und somit jederzeit und individuell einstellbar im Bogenbereich des Bogenelements zugeführt werden. Unter Rohstoffmaterialaufgabe wird beispielsweise eine Materialzuführung und eine Zuführung beispielsweise zumindest eines Rohstoffs und/oder einer Rohstoffmischung in gasförmiger, pulverförmiger oder flüssiger Form verstanden. Dabei kann das Material in Form von festen Stoffen, als Rohstofflösung, Rohstoffsuspension, Rohstoffdispersion oder Rohstoffemulsion im Bogenbereich des Bogenelements eingebracht, beispielsweise gesprüht oder zerstäubt, werden.Furthermore, the raw material material can be fed in independently of the time of the generation of the pulsating hot gas flow and can thus be supplied at any time and individually adjustable in the arc area of the arc element. Raw material feed means, for example, a material feed and a feed, for example, of at least one raw material and / or a raw material mixture in gaseous, powder or liquid form. The material can be introduced in the form of solid substances, as a raw material solution, raw material suspension, raw material dispersion or raw material emulsion in the arch region of the arch element, for example sprayed or atomized.
Durch die Wahl der Rohstoffmaterialaufgabe im Bogenbereich des Bogenelements ist eine Reihenfolge der Reaktionen zur Partikelbildung und/oder Beschichtung bei aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten in der Vorrichtung festlegbar. Weiterhin kann mit der Wahl der Rohstoffmaterialaufgabe im Bogenbereich die Behandlungsdauer des zugeführten Materials verändert werden. So kann innerhalb eines Prozesses ein Material länger behandelt werden als ein anderes Material.Through the choice of the raw material material in the arch region of the arch element, a sequence of the reactions for particle formation and / or coating in successive process steps can be determined in the device. Furthermore, the treatment duration of the supplied material can be changed with the choice of the raw material material in the sheet area. In this way, one material can be treated longer than another material within one process.
Darüber hinaus kann eine Menge des einzuführenden Materials einfach und variabel, insbesondere in Abhängigkeit von ermittelten Parametern und/oder Eigenschaften des in der Brennkammer erzeugten Heißgases, beispielsweise in Abhängigkeit von der Heißgasmenge und/oder des Heißgasvolumens, und aufgrund der Rohstoffmaterialaufgabe im Bogenbereich des Bogenelements und somit nach der Brennkammer eingestellt werden.In addition, an amount of the material to be introduced can be simple and variable, in particular depending on the determined parameters and / or properties of the hot gas generated in the combustion chamber, for example depending on the amount of hot gas and / or the hot gas volume, and on the basis of the raw material feed in the sheet area of the sheet element and thus can be set after the combustion chamber.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung sind die Brennkammer und der Reaktionsraumabschnitt im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet. Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Brennkammer und der Reaktionsraumabschnitt parallel zueinander angeordnet sind und in Längsrichtung der Brennkammer gesehen versetzt zueinander angeordnet sind.In a further embodiment of the device, the combustion chamber and the reaction space section are arranged essentially perpendicular to one another. An alternative embodiment provides that the combustion chamber and the reaction space section are arranged parallel to one another and, viewed in the longitudinal direction of the combustion chamber, are arranged offset to one another.
Eine mögliche Ausbildung der Vorrichtung sieht vor, dass das Bogenelement als ein abgewinkeltes, insbesondere als ein L-förmiges Rohr, insbesondere als ein sogenannter L-Verbinder (einfach abgewinkelt) oder alsein S-Verbinder (doppelt abgewinkelt) ausgebildet ist. Darüber hinaus verbindet das Bogenelement die Brennkammer und den Reaktionsraumabschnitt in unterschiedlichen, beispielsweise raumbedingt engen Positionen und Ausrichtungen.A possible embodiment of the device provides that the elbow element is designed as an angled, in particular as an L-shaped tube, in particular as a so-called L-connector (single-angled) or as an S-connector (double-angled). In addition, the arch element connects the combustion chamber and the reaction space section in different, for example space-related, narrow positions and orientations.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung sieht vor, dass die Rohstoffmaterialaufgabe im Bereich des Bogenelements in Strömungsrichtung des pulsierenden Heißgasstroms erfolgt. Somit kann das einzuführende Material, beispielsweise die Rohstoffmischung, direkt im Heißgasstrom zerstäubt werden.A further embodiment of the device provides that the raw material is fed in in the region of the arch element in the direction of flow of the pulsating hot gas stream. The material to be introduced, for example the raw material mixture, can thus be atomized directly in the hot gas stream.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ragt im Bogenbereich mindestens eine Aufgabeeinrichtung in das Bogenelement hinein. Somit kann die Rohstoffmaterialaufgabe, d. h. die Zuführung des Materials in Strömungsrichtung unabhängig eines Durchmessers des Bogenelements und/oder einer Abmessung des mit dem Bogenelement gekoppelten Reaktionsraumabschnitts sichergestellt werden. Insbesondere kann die Anhaftung des zuzuführenden Materials an die Innenwand des Bogenelements vermieden werden. Weiterhin wird eine Abdichtung des Bereichs der Rohstoffmaterialaufgabe im Bogenelement aufgrund der in das Bogenelement hineinragenden Aufgabeeinrichtung vorgesehen.In a further embodiment of the device, at least one feed device projects into the arch element in the arch region. Thus, the raw material feed, i.e. H. the supply of the material in the flow direction can be ensured regardless of a diameter of the arch element and / or a dimension of the reaction space section coupled to the arch element. In particular, the adherence of the material to be fed to the inner wall of the arch element can be avoided. Furthermore, a sealing of the area of the raw material feed in the arch element is provided due to the feed device projecting into the arch element.
In einer möglichen Ausbildung der Vorrichtung ist die Aufgabeeinrichtung als eine verstellbare Lanze mit einer Düse ausgebildet. Hierdurch kann das zuzuführende Material mit Druck im Bereich des Bogenelements und parallel zum Heißgasstrom und optional in Strömungsrichtung des Heißgasstroms gesprüht und zerstäubt werden. Zudem kann beispielsweise eine Einragtiefe der Lanze verstellt werden.In one possible embodiment of the device, the feed device is designed as an adjustable lance with a nozzle. As a result, the material to be supplied can be sprayed and atomized with pressure in the region of the arc element and parallel to the hot gas flow and optionally in the direction of flow of the hot gas flow. In addition, the lance's insertion depth can be adjusted, for example.
Eine Weiterbildung der Vorrichtung sieht vor, dass die Aufgabeeinrichtung nach der Brennkammer und senkrecht zur Brennkammer am Bogenelement angeordnet ist. Dabei ist die Brennkammer beispielsweise vertikal angeordnet. Durch das am Brennkammerende angeordnete Bogenelement, das beispielsweise um 90° abgewinkelt ist, ist der sich an das Bogenelement anschließende Reaktionsraumabschnitt senkrecht zur Brennkammer angeordnet. Die Aufgabeeinrichtung ist am Außenbogen des Bogenelements und somit senkrecht zur Brennkammer und damit in Längsrichtung des Reaktionsraumabschnitts angeordnet. Somit ist eine Rohstoffmaterialaufgabe bei Lösungen und/oder Suspensionen parallel zur Strömungsrichtung sichergestellt.A further development of the device provides that the feed device is arranged after the combustion chamber and perpendicular to the combustion chamber on the arch element. The combustion chamber is arranged vertically, for example. Due to the arch element arranged at the end of the combustion chamber, which is angled, for example, by 90 °, the reaction space section adjoining the arch element is arranged perpendicular to the combustion chamber. The feed device is arranged on the outer arch of the arch element and thus perpendicular to the combustion chamber and thus in the longitudinal direction of the reaction space section. This ensures that raw materials are fed in parallel to the direction of flow for solutions and / or suspensions.
Eine mögliche Weiterbildung der Vorrichtung sieht vor, dass der Reaktionsraumabschnitt als ein Resonanzrohr ausgebildet ist. Beispielsweise umfasst das Resonanzrohr einen kreisrunden Querschnitt, wodurch insbesondere eine gleichmäßige Zerstäubung des zuzuführenden Materials im Heißgasstrom und eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung über den Querschnitt ermöglicht werden kann.A possible development of the device provides that the reaction space section is designed as a resonance tube. For example, the resonance tube has a circular cross section, which in particular ensures a uniform cross section Atomization of the material to be fed in the hot gas flow and a particularly uniform temperature distribution over the cross section can be made possible.
In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform der Vorrichtung ist die Brennkammer als ein Brennraum ausgebildet, dessen Abmessungen, insbesondere dessen Durchmesser, größer ist als Abmessungen, insbesondere der Durchmesser, des Resonanzrohres. Bei der Auswahl bestimmter Geometrien der Brennkammer und des Reaktionsraumabschnitts, insbesondere des Resonanzrohres, können die Pulsationen des Heißgasstroms verstärkt werden.In an alternative or additional embodiment of the device, the combustion chamber is designed as a combustion chamber whose dimensions, in particular its diameter, are larger than the dimensions, in particular the diameter, of the resonance tube. When certain geometries of the combustion chamber and the reaction chamber section, in particular the resonance tube, are selected, the pulsations of the hot gas flow can be increased.
In einer möglichen Weiterbildung der Vorrichtung ist das Bogenelement in Strömungsrichtung gesehen nach dem Bogenbereich aufgeweitet. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung sieht vor, dass das Rohrsegment nach dem Bogenbereich größere Abmessungen, insbesondere einen größeren Durchmesser, als vor dem Bogenbereich aufweist.In one possible development of the device, the arch element is widened after the arch region, as seen in the flow direction. Another exemplary embodiment of the device provides that the tube segment has larger dimensions, in particular a larger diameter, after the bend region than before the bend region.
Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Vorrichtung sieht vor, dass der Reaktionsraumabschnitt strömungseingangsseitig aufgeweitet ist. Der aufgeweitete Bereich des Bogenelements und/oder der aufgeweitete Bereich des Reaktionsraumabschnitts können bzw. kann beispielsweise zu einer Druck- und Geschwindigkeitsänderung des Heißgasstroms führen, wodurch beispielsweise die Zerstäubung des zuzuführenden Materials im Heißgasstrom verbessert wird. Zudem kann zumindest einer der aufgeweiteten Bereiche zur zusätzlichen Abkühlung des Heißgasstroms ausgebildet sein.A possible embodiment of the device provides that the reaction space section is widened on the flow inlet side. The widened area of the arch element and / or the widened area of the reaction space section can, for example, lead to a change in pressure and speed of the hot gas flow, whereby, for example, the atomization of the material to be supplied in the hot gas flow is improved. In addition, at least one of the expanded areas can be designed for additional cooling of the hot gas stream.
Eine mögliche Ausführung der Vorrichtung sieht vor, dass dem Reaktionsraumabschnitt zumindest mittelbar, beispielsweise mittels einer Ausgangsleitung, eine Abscheidevorrichtung nachgeschaltet ist. Die Abscheidevorrichtung ist beispielsweise zur Filterung und/oder Reinigung von im thermischen Reaktor erzeugten Abgasen vorgesehen.A possible embodiment of the device provides that a separation device is connected at least indirectly, for example by means of an outlet line, to the reaction space section. The separation device is provided, for example, for filtering and / or cleaning exhaust gases generated in the thermal reactor.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Darin zeigen:
-
1 schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung von Partikeln, -
2 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines mit einer Brennkammer strömungstechnisch gekoppelten Bogenelements der Vorrichtung, -
3 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel des mit der Brennkammer gekoppelten Bogenelements, -
4 schematisch eine vergrößerte Darstellung des Bogenelements mit einer Aufgabeeinrichtung zur Rohstoffmaterialaufgabe und -
5 schematisch eine vergrößerte Darstellung des Bogenelements mit der Aufgabeeinrichtung in einer weiteren Ausführungsform.
-
1 schematically a device for producing particles, -
2 schematically an embodiment of an arc element of the device which is fluidically coupled to a combustion chamber, -
3 schematically another embodiment of the arc element coupled to the combustion chamber, -
4 schematically shows an enlarged view of the arch element with a feed device for feeding raw material and -
5 schematically shows an enlarged view of the arch element with the feed device in a further embodiment.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.
Der thermische Reaktor ist beispielsweise als ein Pulsationsreaktor ausgebildet, in welchem in einem pulsierenden, schwingenden Heißgasstrom
Als Brennstoff
Als Verbrennungsgas
Im Detail werden der Brennstoff
Die Frequenz des pulsierenden Heißgasstroms
Der Reaktionsraumabschnitt
Im Ausführungsbeispiel nach
Zwischen der Brennkammer
Das Bogenelement
Die Aufgabe des Rohstoffmaterials
Dabei ist mindestens ein Aufgabeort
Zusätzlich kann das Rohstoffmaterial
In einer Weiterbildung ist ein Aufgabeort
Somit kann auch die Brennkammer
Der Reaktionsraumabschnitt
Je nach Ausbildung des Reaktionsraumabschnitts
Dem Reaktionsraumabschnitt
Durch den infolge der Verbrennung in den Reaktionsraumabschnitt
In dem Heißgasstrom
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der thermische Reaktor heißgasströmungsausgangsseitig der Brennkammer
Das Bogenelement
In diesem Ausführungsbeispiel kann das Rohstoffmaterial
In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Brennkammer
Die Eingangsleitung
Die Aufgabeeinrichtung
Das Bogenelement
Am Außenbogen
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Aufgabeeinrichtung
In der Aufweitung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Brennerburner
- 22
- Brennkammercombustion chamber
- 33
- Zuführungfeed
- 55
- ReaktionsraumabschnittReaction chamber section
- 66
- Bogenelementarch element
- 6.16.1
- Außenbogenoutside bend
- 6.26.2
- Aufweitungwidening
- 77
- Abscheidevorrichtungseparating
- 88th
- Aufgabeeinrichtungfeeder
- 8.18.1
- Lanzelance
- 8.28.2
- Düse jet
- AA
- Ausgangsleitungoutput line
- a a
- Abstanddistance
- AO1 bis AOnAO1 to AOn
- AufgabeortAufgabeort
- Ee
- Eingangsleitunginput line
- BSBS
- Brennstofffuel
- HGSHGS
- HeißgasstromHot gas stream
- PP
- Partikelparticle
- RR
- Strömungsrichtungflow direction
- PRPR
- Vorrichtungcontraption
- RMRM
- RohstoffmaterialRaw material material
- SS
- Strömungselementflow element
- VGVG
- Verbrennungsgascombustion gas
- XX
- Längsrichtunglongitudinal direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 02/072471 [0005]WO 02/072471 [0005]
- DE 102004044266 A1 [0005]DE 102004044266 A1 [0005]
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4992043A (en) * | 1986-04-16 | 1991-02-12 | Nea Technologies, Inc. | Pulse combustion energy system |
WO2002072471A2 (en) | 2001-03-13 | 2002-09-19 | Merck Patent Gmbh | Method for producing multinary metal oxide powders in a pulsed reactor |
DE102004044266A1 (en) | 2004-09-10 | 2006-03-30 | Umicore Ag & Co. Kg | Process for the preparation of alkali metal-containing, multi-component metal oxide compounds and metal oxide compounds prepared therewith |
DE102006046803A1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-03 | Ibu-Tec Gmbh & Co. Kg | Production of fine particles, of 10 nm to 100 mu m, forms the particles in a ho gas flow within a combustion chamber as a pulsation reactor |
DE102007003744A1 (en) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Ibu-Tec Advanced Materials Gmbh | Reactor, for the production of nano particles, has a pulsed hot gas stream fed into the reaction zone with an adjustable frequency |
-
2018
- 2018-07-12 DE DE102018211628.8A patent/DE102018211628A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4992043A (en) * | 1986-04-16 | 1991-02-12 | Nea Technologies, Inc. | Pulse combustion energy system |
WO2002072471A2 (en) | 2001-03-13 | 2002-09-19 | Merck Patent Gmbh | Method for producing multinary metal oxide powders in a pulsed reactor |
DE102004044266A1 (en) | 2004-09-10 | 2006-03-30 | Umicore Ag & Co. Kg | Process for the preparation of alkali metal-containing, multi-component metal oxide compounds and metal oxide compounds prepared therewith |
DE102006046803A1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-03 | Ibu-Tec Gmbh & Co. Kg | Production of fine particles, of 10 nm to 100 mu m, forms the particles in a ho gas flow within a combustion chamber as a pulsation reactor |
DE102007003744A1 (en) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Ibu-Tec Advanced Materials Gmbh | Reactor, for the production of nano particles, has a pulsed hot gas stream fed into the reaction zone with an adjustable frequency |
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