DE69413764T2

DE69413764T2 - Vorrichtung zur behandlung von flüssigkeit mit einer pulsierenden elektrischen entladung

Info

Publication number: DE69413764T2
Application number: DE69413764T
Authority: DE
Inventors: Richard A. El Cajon Calif. Ayers; Richard H. Houston Tex. Wesley
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1994-01-25
Publication date: 1999-05-27
Anticipated expiration: 2014-01-26
Also published as: US5368724A; AU666266B2; CA2133321C; EP0637993A1; JPH07508930A; AU6296594A; WO1994016809A1; CA2133321A1; EP0637993B1; EP0637993A4; DE69413764D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten und Schlämmen durch die Verwendung einer impulsartigen Funkenentladung zwischen Elektroden in einem Behandlungsgefäß und insbesondere auf die Reinigung von Wasser aus Haushalt, Landwirtschaft und Gewerbe, Abwässern, gewerblichen chemischen Nahrungsmittelbearbeitungs- und anderen, toxischen Abfallprodukten sowie die Trennung gelöster Salze und Mineralien, Metalle und anderer Elemente aus Flüssigkeiten und Schlämmen.
Das steigende Bewußtsein der Notwendigkeit, flüssigkeitsartige Substanzen wie Abwässer, chemische und Nahrungsmittelbehandlungsabwässer und andere, toxische Abfallprodukte vor ihrem Freisetzen in das Umgebungsmilieu zu behandeln, hat ein starkes gegenwärtiges Interesse an wirksamen Verfahren und Vorrichtungen zur wirkungsvollen Ausführung eines Reinigungsprozesses hervorgerufen. Ein im US- Patent Nr. 4 458 153 beschriebener Prozeß nutzte die Wirkungen einer zwischen Elektroden erzeugten Funkenentladung in Kombination mit einem lokalisierten Magnetfeld zur Veränderung der Eigenschaften eingeschlossener Flüssigsubstanzen. Andere Untersuchungen haben dazu geführt, daß begrenzte Volumen von Flüssigabfall in einer kleinen Begrenzungskammer, typischerweise ein Liter oder weniger, in der eine Funkenentladung für einen kurzen Zeitraum hergestellt wird, behandelt werden. Bei dieser Vorrichtung ist ein Elektrodenpaar in der Kammer vorgesehen, wobei die Impulsenergie von einer äußeren Stromquelle zwischen ihnen angelegt wird. Die Untersuchungen haben gezeigt, daß erhöhte Strahlungskraft, Stoßwellen und Drücke in dem Gefäß verwendet werden können, um Mikroorganismen in der Flüssigkeit zu zerstören und deren Reinigung herbeizuführen.
Ergebnisse aus Funkenentladungsuntersuchungen wurden unter Verwendung von Gefäßen von Laborgröße zur Durchführung einer chargenweisen Reinigungsbehandlung kleiner Mengen von Flüssigabfall erhalten. In erster Linie wegen der Energieanforderungen, der beschränkten Kapazität des Behandlungsgefäßes und der Anwendung von Chargenbehandlungstechniken ist des Behandlungsverfahren mit Funkenentladung nicht kommerziell entwickelt worden. Die Gesamtkonstruktion der Begrenzungskammer, um sie in die Lage zu versetzen, auf einer kontinuierlichen Basis für verhältnismäßig große Mengen von Flüssigabfall verwendet zu werden, ist nicht gebührend behandelt worden. Des weiteren ist der Energieverbrauch bekannter Systeme, die ein kleines Begrenzungsgefäß verwenden, pro Einheit des behandelten Materials sehr hoch. Diese Eigenschaft ist teilweise der mangelnden Effizienz bei der Übertragung von Energie von der Stromquelle zu dem Bereich zwischen den exponierten Enden der Elektroden innerhalb der Kammer zuzuschreiben.
Versuche, große Fluidvolumen in einem kontinuierlich arbeitenden Prozeß zu behandeln, waren mit erheblichen Nachteilen behaftet, wie einer schnellen Erosion und einem Abbrennen der Elektroden, ihrer Halteteile und der angrenzenden Wände des Begrenzungsgefäßes. Eine Erhöhung der Energiewerte in einem bestimmten Behandlungsgefäß erhöht die Erosionsrate, wodurch die Arbeitsintervalle zwischen der Reparatur der Einrichtung verkürzt werden.
Ein Versuch zu einem kontinuierlichen Betrieb eines elektrischen Entladungssystems ist im US-Patent Nr. 5 026 484 von Christian H. A. Juvan beschrieben, bei dem das Behandlungssytem speziell gestaltet ist, um die Wirkungen der durch die Funkenentladung erzeugten Stoßwelle abzuschwächen. Damit wiederholte Funkenentladungen toleriert werden, verwendet des Juvansystem hydraulische Stoßdämpfer sowohl an Stellen stromaufwärts als auch stromabwärts anstelle von starren Fließsperren wie Ventilen.
In dem Begrenzungsgefäß ist der Bereich zwischen den Elektrodenenden die Stelle der Funkenentladung, die den anfänglichen Plasmakanal erzeugt. Die Energieübertragung zur Errichtung und Expansion des Plasmakanals ist ein wichtiger Faktor bei der Erzeugung der ultravioletten Strahlung, der Stoßwellen, des elektrohydraulischen Druckes und des Hohlsoges im Behandlungsgefäß, die die Reinigung des Flüssigabfalls hervorrufen. Die Menge der an den Plasmakanal übertragenen Energie bestimmt die Menge des Flüssigabfalls, die wirksam bei einer einzelnen Funkenentladung für eine bestimmte ausgelegte Kammer behandelt werden kann. Frühere Vorrichtungen waren beschränkt aufgrund einer ineffizienten Energieübertragung und einer unzweckmäßigen Kammerauslegung auf Chargenbehandlung kleiner Mengen von Flüssigabfall.
Demgemäß ist die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigabfall auf einer kontinuierlichen Basis gerichtet, wobei die Wirksamkeit der Energieübertragung zwischen der Stromquelle und den Elektroden verbessert ist. Zusätzlich ist das Behandlungsgefäß der Vorrichtung so konstruiert, daß die durch die Funkenentladung erzeugten Wirkungen durch das Flüssigkeitsvolumen in dem Gefäß hindurchgefördert werden. Die Kombination der Merkmale des neuartigen Behandlungsgefäßes zusammen mit Verbesserungen in der Energieübertragung ermöglicht es, daß Behandlungsgefäße von verhältnismäßig großem Volumen bei der Funkenentladungsbehandlung in Flüssigabfall verwendet werden. Ferner sieht die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung für eine kontinuierliche Behandlung von Flüssigabfall vor, ohne daß längere Unterbrechungen in der Bewegung des Flüssigabfallmaterials von einem größeren Behälter erforderlich sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zur Behandlung flüssigkeitsartiger Abfallprodukte durch die Verwendung einer in einem Behandlunsgefäß auftretenden Funkenentladung. Das Gefäß ist so gestaltet, daß die Flüssigkeit die Vorteile der Mehrfachwirkung der Funkenentladung durch das verhältnismäßig großvolumige Behandlungsgefäß hindurch erfährt.
Die Vorrichtung weist ein Behandlungsgefäß auf, das mit einer Eintritts- und Austrittsöffnung versehen ist. Verschließmittel sind an der Eintritts- und Austrittsöffnung angeordnet und arbeiten auf der Basis von Druckunterschieden, um eine wiederholte Folge von Schritten in dem kontinuierlichen Betrieb der Vorrichtung zu ermöglichen. Das Behandlungsgefäß hat eine Innenfläche, die den Flüssigkeitsbehandlungsbereich begrenzt und mit der Eintritts- und Austrittsöffnung in Verbindung steht. Die Innenfläche des Gefäßes weist einen Reflektorteil und einen Konzentratorteil auf. Der Reflektorteil ist so gestaltet, daß die erzeugten Wirkungen auf den Konzentratorteil verteilt werden, der die Behandlung des Gefäßinhalts fördert.
Die Elektroden erstrecken sich in das Gefäß, wobei ihre Spitzen angrenzend an den Reflektorteil mit Abstand voneinander angeordnet sind. Eine äußere Impulsformerschaltung ist an die Elektroden angeschlossen, um eine Reihe von Spannungsimpulsen zwischen den Elektroden herbeizuführen. Die Funkenentladung erfolgt wiederholt zwischen den Elektroden als Reaktion auf das Anlegen von Spannungsimpulsen zwischen ihnen. Die Entladung errichtet ein Plasma in der Flüssigkeit zwischen den Elektroden, wodurch eine Anzahl verschiedener Wirkungen im Behandlungsgefäß erzeugt wird. Die Wirkungen umfassen eine plasmaerzeugte Stoßwelle, ultraviolette Strahlung von kurzer Wellenlänge und eine elektrohydraulische Unterdrucksetzung des Behandlungsgefäßes. Diese drei hervorgerufenen Wirkungen wirken zur Veränderung der Eigenschaften des Flüssigmaterials im Behandlungsgefäß zusammen, um ein gereinigtes Flüssigprodukt zu schaffen.
Das Behandlungsgefäß ist mit einer Eintritts- und Austrittsöffnung versehen, wobei jede Öffnung eine Verschließeinrichtung zum Steuern des Durchgangs von Flüssigkeit durch sie aufweist. Die Eintrittsöffnung ist normalerweise an einen großvolumigen Behälter angeschlossen, der das unbehandelte Material speichert. Wenn der Betrieb der Vorrichtung eingeleitet wird, wird Material aus dem Behälter unter Druck in das Behandlungsgefäß durch die Eintrittsöffnung gedrückt. Zum Regulieren der Fluidzufuhr zur Eintrittsöffnung und auch zur Herstellung der Zeitsteuerung der an die Elektroden gelieferten Spannungsimpulse ist eine Steuereinrichtung vorgesehen. Wenn die Funkenentladung im Behandlungsgefäß auftritt, ruft die Erzeugung des Plasmas zwischen den Elektroden eine mehrfache Wirkung einschl. eines raschen Anstiegs im elektrohydraulischen Druck hervor. Die Verschließeinrichtung an der Eintritts- und Austrittsöffnung spricht auf Druck an, so daß sie die Eintritts- und Austrittsöffnung während der Behandlungszeit verschließen. Wenn sich der erhöhte Druck anschließend an die Behandlung verteilt, drückt die Steuereinrichtung eine neue Lieferung unbehandelter Flüssigkeit in das Behandlungsgefäß durch die Eintrittsöffnung, und das behandelte Material tritt durch die Austrittsöffnung aus. Die Steuereinrichtung leitet die Folge der in dem Wiederholungsprozeß angewandten Schritte ein, so daß eine fortlaufende Behandlung von Materialien aus dem Vorratsbehälter erfolgt.
Die elektrische Leitfähigkeit des Plasmas ist eine bekannte Konstante, die durch Ionisierung der Flüssigkeit angrenzend an die Elektrodenspitzen aufgebaut wird. Der Durchschnittsdurchmesser des Plasmas beim ersten Entstehen kann gemessen werden, so daß für einen bestimmten Elektrodenabstand die durchschnittliche Plasmaimpedanz in einen berechenbaren Bereich fällt. Die Impulsformerschaltung ist mit einer Impedanz versehen, die im Bereich der Impedanz des Plasmakanals liegt, so daß Energie wirksam in den Plasmakanal zwischen die Elektroden während der Funkenentladung gepumpt wird. Somit erhöht die Abstimmung der Impedanzen den an das Plasma gelieferten Spitzenstrom, wodurch die Strahlung aus dem Plasma und die elektrohydraulische Unterdrucksetzung der Flüssigkeit verstärkt werden. Der Reflektorteil dient dazu, die erzeugte Strahlung und Stoßwelle in den Konzentrierteil zu leiten, der diese Behandlungswirkungen in der Begrenzungskammer verteilt. Im Ergebnis ist es möglich, die eingeschlossene Flüssigkeit in einem größeren Behandlungsgefäß als bisher möglich zu behandeln und diese Behandlung mit einer erhöhten Energieeffizienz durchzuführen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich leichter aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen:

Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild, das den Strömungsweg der Flüssigkeit in einem Teilschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist ein elektrisches Schaltschema der Impulsformerschaltung der Ausführungsform nach Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Reihe von Wellenformen, die die mehrfache Wirkung zeigt, die innerhalb des Behandlungsgefäßes der Ausführungsform nach Fig. 1 erzeugt wird.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines für eine Verwendung in Verbindung mit der Ausführungsform nach Fig. 1 geeigneten Behandlungsgefäßes.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Es sei nun auf Fig. 1 Bezug genommen, wonach die Vorrichtung ein hochfestes Behandlungsgefäß 20 von etwa vier Litern Fassungsvermögen aufweist, das einen Volumenbereich zur Aufnahme der zu behandelnden flüssigkeitsartigen Substanz bildet. Das Fassungsvermögen des Gefäßes kann gemäß dem näheren Anwendungsfall geändert werden, ohne die hier beschriebenen Betriebsmerkmale zu verlassen. Der Ausdruck Hochfestigkeit wird hier so benutzt, daß er eine hochfeste, nichtalternde Metallegierung bedeutet. Das Behandlungsgefäß weist einen Reflektorteil 21 mit einer gekrümmten parabolischen Innenfläche 23 auf, die den oberen Bereich der Flüssigkeitsbehandlungszone begrenzt und definiert. Obwohl die bevorzugte Ausführungsform eine parabolische gekrümmte Fläche 23 als Reflektor verwendet, ist zu vermerken, daß eine halbkugelförmige Innenfläche bei anderen Ausführungsformen verwendet werden kann. Ferner ist daran ein passendes Konzentrierteil 22 angebracht, um ein einheitliches Gefäß zu bilden und den Behandlungsvolumenbereich zu vervollständigen. Die Innenfläche 24 des Konzentratorteils, die den unteren Bereich der Flüssigkeitbehandlungszone begrenzt, ist sich nach innen verjüngend gezeigt. Das für die Flüssigkeitseinschließung zur Verfügung stehende Volumen verringert sich im Konzentrator mit zunehmender Entfernung vom Reflektorteil. Der Konzentratorteil endet an einer Eintrittsöffnung 31. Eine von den Elektrodenspitzen 30 quer beabstandete Austrittsöffnung 35 ist im Reflektorteil 21 vorgesehen. Bei der gezeigten Ausführungsform wurden die Spitzen aus Metallkarbid wegen des hohen Schmelzpunktes und der hohen Schlagfestigkeit hergestellt.
Das Behandlungsgefäß 20 weist eine mittlere Öffnung auf, die einen Isolierstopfen 26 aufnimmt, durch den sich ein Paar beabstandeter Elektroden 28 erstreckt, die von einer Hochtemperaturstahllegierung gebildet sind. Jede Elektrode 28 endet in einer Elektrodenspitze 30, die durch eine Abstandsstrecke 29 getrennt sind. Wie später ausgeführt wird, findet die Funkenentladung über die Strecke 29 zwischen den Enden der Elektrodenspitzen 30 statt. Die äußeren Bereiche der Elektroden 28 sind durch einen Schalter 16 mit einer Impulsformerschaltung 14 verbunden. Die Impulsformerschaltung ist mit der äußeren Stromversorgung 11 verbunden. Eine Taktschaltung 12 ist vorgesehen, um den Betrieb der Schaltung zu synchronisieren, und ihr Ausgang ist mit der Steuerschaltung 15 verbunden, die den Schalter 16 und ein Gasventil 17 betätigt.
Die zu behandelnde flüssigkeitsartige Substanz 40 ist in Fig. 1 aus einer Leitung 41 in einen Behälter 42 fließend gezeigt. Die Substanz wird aus dem Behälter 42 durch eine Pumpe 43 abgesaugt, die mit dem Bodenbereich des Behälters verbunden ist, und in eine Druckgaskammer 45 übertragen. Obschon nicht für alle Anwendungsfälle der Vorrichtung erforderlich, ermöglicht es die gezeigte Ausführungsform, daß der gelöste Gasgehalt des in der Kammer 45 enthaltenen flüssigkeitsartigen Materials durch eine mit dem Ventil 17 gekuppelte mechanische Pumpeinrichtung (nicht gezeigt) entweder erhöht oder verringert wird. Ein Gasvorrat 48 ist mit dem Ventil 17 verbunden, so daß Druckluft oder ein anderes Gas, das darin mit einem höheren Druck als das Material in der Kammer 45 enthalten ist, in die Kammer durch das Ventil eingeführt werden kann. In der Wand der Kammer 45 ist ein Füllstandssensor 49 enthalten, dessen Ausgang zur Steuerschaltung 15 zurückgeführt ist. Wenn der Füllstand des flüssigkeitsartigen Materials in der Kammer 45 über die Position des Füllstandssensors 49 ansteigt, kann das Ventil 17 betätigt werden, um zusätzliches Gas unter Druck aus dem Vorrat 48 zuzuführen, so daß ein nahezu konstanter Materialfüllstand in der Kammer 45 aufrechterhalten werden kann. Da die Gas/Flüssigkeitsgrenzfläche in der Kammer 45 unter einem höheren Druck als dem atmosphärischen Umgebungsdruck steht, wird zusätzliches Gas in der Substanz zum Lösen gebracht. Wenn das Material zum Behandlungsgefäß überführt wird, kann das darin gelöste zusätzliche Gas dazu benutzt werden, eine oder mehrere der im Behandlungsgefäß auftretenden Wirkungen aus der Plasmaentladung zu verstärken. Das flüssigkeitsartige Material wird unter Druck von der Kammer 45 durch eine Leitung 46 zu der an der Basis des Behandlungsgefäßes 20 angeordneten Eintrittsöffnung 31 gefördert.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt das Behandlungsgefäß im allgemeinen einen unteren Konzentratorteil 22 mit der darin angeordneten Eintrittsöffnung 31 und einen die Austrittsöffnung 35 enthaltenden oberen Reflektorteil 21. Die Eintrittsöffnung 31 weist einen Ventilmechanismus auf, der mit einem Sitz 32 und einer Kugel 33 gezeigt ist. In Abwesenheit eines innen erzeugten Drucks im Behandlungsgefäß durch die Funkenentladung zwischen den Elektroden bewirkt der erhöhte Druck des flüssigkeitsartigen Materials in der Kammer 45, daß sich die Kugel 33 vom Sitz 32 abhebt und das Material der Kammer 45 in das Behandlungsgefäß 30 strömt und dieses füllt. Die Austrittsöffnung 35 enthält ein normalerweise offengedrücktes Ventil, so daß Material in der Kammer, das zuvor den Wirkungen einer Funkenentladung ausgesetzt worden ist, nach außen durch die Austrittsöffnung 35 in ein Staugefäß 47 gedrückt wird. Ein Austrittsströmungssteuerventil 54 ist in der Fluidleitung zwischen der Austrittsöffnung 35 und dem Gefäß 47 angeordnet gezeigt, um eine Regulierung der Austrittsströmung über einen großen Bereich von in der Kammer 45 aufgebauten Drücken zu ermöglichen. Wie oben erwähnt, wird das Ventil 17 dazu benutzt, den Druck in der Druckkammer 45 in Übereinstimmung mit einem Signal von der Steuerschaltung 15 zu variieren. Bei der gezeigten Aus führungsform liefert die Steuerschaltung ein entsprechendes Signal an das Ventil 54, um die Strömungsrate aus dem Behandlungsgefäß zu regulieren.
Die behandelte Austrittsströmung aus dem Gefäß ist als Flüssigkeit 50 im Gefäß 47 gezeigt. Die Austrittsöffnung 35 enthält einen gewindeversehenen Ventilsitz 36, eine Feder 37 und eine Kugel 39. Ein Verbindungskanal 34 erstreckt sich in das Behandlungsvolumen des Gefäßes. Wenn das flüssigkeitsartige Material im Behandlungsgefäß enthalten ist, umfaßt die Wirkung der Funkenentladung zwischen den Elektroden eine Erhöhung im Druck, die die Kugel 33 nach unten gegen den Sitz 32 der Eintrittsöffnung treibt und ferner die Druckkraft der Feder 37 überwindet, so daß die Kugel 39 zur Anlage am Sitz 36 der Austrittsöffnung gebracht wird. Somit wird der Innendruck während der Behandlung dazu benutzt, die regulierte Mediumströmung durch das Behandlungsgefäß 20 momentan zu unterbrechen. Obschon die gezeigten speziellen Ventile ein schwerkraftbetätigtes Ventil an der Eintrittsöffnung des Konzentratorteils und ein druckbeaufschlagtes Absperrventil an der Austrittsöffnung sind, versteht sich, daß ggf. andere Typen, die auf den innen erzeugten Druck ansprechen, verwendet werden können.
Das Behandlungsgefäß 20 nach Fig. 1 ist in zwei Teilen, dem Reflektor- und Konzentratorteil, von einer Metallmasse oder -stange ausgehend mechanisch bearbeitet. Bei der bevorzugten Ausführungsform enthält der Reflektorteil 21 eine Innenfläche, die parabolisch ist und einen Durchmesser hat, der gleich dem Durchmesser des angrenzenden Bereichs des Behandlungsvolumens des Konzentratorteils 22 ist. Der Isolator 26 mit den sich durch ihn hindurcherstreckenden Elektroden 28 ist mittig im Reflektorteil angeordnet, wobei die Elektrodenspitzen 30 im Fokus der Parabelkurve angeordnet sind. Der Konzentratorteil enthält eine sich nach innen verjüngende Oberfläche, die sich 360º um den Innen bereich des Konzentrators erstreckt. Die Innenfläche 24, die den unteren Bereich des Behandlungsvolumens begrenzt, ist eine Rotationsfläche um eine vertikale Achse, die eine Abnahme in der Querschnittsfläche des Behandlungsvolumens mit zunehmendem Abstand von den Elektrodenspitzen 30 herbeiführt. Die Herbeiführung einer Funkenentladung zwischen den Elektrodenspitzen 30 erzeugt eine Mehrfachwirkung durch die Erzeugung eines Plasmas in einem Kanal zwischen ihnen. Es ist wichtig, daß diese Wirkungen durch das begrenzte Behandlungsvolumen hindurch übertragen werden und daß das gesamte darin enthaltene flüssigkeitsartige Material den intensiven Stoßwellen und dem intensiven Druck ausgesetzt wird, die durch das Plasma erzeugt werden, sowie der dadurch erzeugten Strahlung. Unterbleibt es, das gesamte Flüssigkeitsvolumen der vollen, durch das Plasma erzeugten Wirkung auszusetzen, kann dies dazu führen, daß eine Austrittsflüssigkeit 50 von im allgemeinen unvorhersehbarer Beschaffenheit vom Behandlungsgefäß abgeführt wird.
Die Funkenentladung erzeugt ein Plasma im Kanal zwischen den Elektrodenspitzen. Das Plasma expandiert und jagt eine Hochgeschwindigkeitsstoßwelle in die im Gefäß 20 enthaltene flüssigkeitsartige Substanz. Ferner wird zur gleichen Zeit, zu der der Plasmakanal zwischen den Elektroden hergestellt wird, ein intensiver Ausbruch von Strahlung hoher Energie vom Plasmakanal durch das gesamte Behandlungsvolumen hindurch übertragen. Diese Wirkung tritt aufgrund der Tatsache ein, daß die erzeugte Strahlung durch Wellenlängen gekennzeichnet ist, die so kurz sind, daß sie sowohl die Flüssigkeit als auch die kleinen in der flüssigkeitsartigen Substanz enthaltenen Partikel durchdringen kann. Da die Vorrichtung bei opaker Flüssigkeit wirksam ist, liegt die Frequenz eines wesentlichen Teils der übertragenen Strahlung gut oberhalb des Niedrigenergiebereichs des ultravioletten Spektrums. Im vorliegenden Fall erreichen diese Wellenlängen die Größe der Wellenlängen von Strahlung am Rand des Röntgenstrahlenbereichs des Spektrums als Folge dessen, daß der Plasmakanal eine Temperatur von etwa 100.000ºK mehrere Mikrosekunden nach Auslösung der Funkenentladung erreicht. Wenn der Plasmakanal expandiert, wird das flüssigkeitsartige Material weiter komprimiert, und der elektrohydraulische Druck erhöht sich wesentlich. In vielen Fällen erreicht der Druck 1000 Atmosphären in etwa 500 Mikrosekunden. Die erforderliche Zeit und der bei der maximalen Expansion des Plasmakanals erreichte Druck ist abhängig von der in den Plasmakanal ausgestoßenen Energiemenge und dem Volumen und der Gestaltung des Behandlungsbereichs in dem Gefäß. Die selbsttätigen Ventile in der Eintritts- und Austrittsöffnung schließen unmittelbar als Reaktion auf dieses elektrohydraulische Unterdrucksetzen des Materials, um die Druckwirkungen nur auf diejenige Flüssigkeit zu begrenzen, die zu diesem Zeitpunkt im Behandlungsgefäß enthalten ist. Obschon die vorliegende bevorzugte Ausführungsform Absperrventile verwendet, kann eine andere Ausführungsform unter Verwendung entweder mechanischer oder elektrischer Mittel betrieben werden, die auf die Strömungsrate durch das Behandlungsgefäß abgestimmt sind, um die Eintritts- und Austrittsöffnung abzuschließen.
Die Funkenentladung wird vom Ausgang eines Impulsgenerators erzeugt, der den Schalter 16, die Impulsformerschaltung 14 und die Stromversorgung 11 umfaßt. Der Impulsgenerator erzeugt einen Hochspannungshochstromimpuls von kurzer Dauer an den beiden Elektroden 28, wodurch ein Durchschlag in dem flüssigkeitsartigen Material verursacht wird, das im Volumen zwischen den Elektrodenspitzen 30 weilt. Die Funkenentladung erfolgt von einer Elektrodenspitze zur anderen, wobei ein resultierendes Plasma in dem Volumen zwischen ihnen erzeugt wird. Der so gebildete Plasmakanal erzeugt eine Mehrfachwirkung, die durch das Volumen hindurch übertragen wird, so daß die Eigenschaften des im Behandlungsgefäß enthaltenen flüssigkeitsartigen Materials verändert werden. Die Stromzufuhr 11 kann einen Aufwärtstransformator mit einem Hochspannungs-Drehstrom brückengleichrichter aufweisen, um einen Ladestrom an die Impulsformerschaltung 14 zu liefern. Statt dessen kann ein Festkörper-Hochfrequenzwechselrichter verwendet werden, der den Leistungsfaktor Eins während der Stromzufuhr zur Impulsformerschaltung aufrechterhalten kann. Eine Vielfalt herkömmlicher Transformator-Gleichrichter-Ladeeinrichtungen für die Schaltung 14 sind im Stand der Technik allgemein bekannt.
Die Impulsformerschaltung wird auf ein voreingestelltes Spannungsniveau durch den Ladestrom aus der Stromversorgung aufgeladen und speichert genügend Energie, so daß, wenn der Schalter 16 geschlossen wird, ein Impuls elektrischer Energie an die Elektroden 28 abgegeben wird, wodurch zwischen diesen die Funkenentladung hervorgerufen wird. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Steuerschaltung 15 vorgesehen, um das Spannungsniveau in der Impulsformerschaltung 14 zu überwachen und den Schalter 16 nur dann zu betätigen, wenn das gewünschte Spannungsniveau erreicht worden ist. Zusätzlich empfängt die Steuerschaltung das Ausgangssignal von der Mediumfüllstandssensorschaltung und liefert ein Korrektursignal an das Ventil 17, sofern die Notwendigkeit einer Korrektur im Mediumfüllstand in der Kammer 45 besteht. Das Taktsignal von der Schaltung 12 bestimmt die Abtastrate der Spannung in der Impulsformerschaltung und kann dazu verwendet werden, das Abtasten anderer im System verwendeter Sensoren nach Bedarf zu synchronisieren. Die Aufstellung von Datenabtastraten für zusätzliche Sensoren, falls verwendet, kann durch herkömmliche Techniken erfolgen.
Die Impulsformerschaltung 14 ist mit weiteren Einzelheiten in dem elektrischen Schemadiagramm der Fig. 2 zusammen mit dem Schalter 16, den Elektroden 28 und der Betriebsspannungsleitungsverbindung 51 zu diesen gezeigt. Die Funkenentladung und das dadurch erzeugte Plasma ist als variabler Widerstand 52 zwischen den Elektroden 28 gezeigt. Die Impulsformerschaltung 14 umfaßt eine Anzahl von Konden satoren 57 und Induktoren 59, wobei die Induktoren in Reihe mit den Elektroden 28 und die Kondensatoren 57 parallel geschaltet sind. Der unidirektionale Strom von der Stromversorgung 11 lädt die Kondensatoren 57 auf, bis der Schalter 16 durch Signal von der Steuerschaltung 15 betätigt wird. In diesem Augenblick wird die in den Kondensatoren gespeicherte Energie an die Elektroden durch den Schalter 16 und durch seine Eigeninduktivität und Eigenwiderstand 61 bzw 62 und die niedriginduktive Betriebsspannungsverbindung 51 mit ihrem Innenwiderstand abgegeben. Als Ergebnis wird eine Funkenentladung zwischen den Elektrodenspitzen 30 entwickelt, die einen Plasmakanal in dem Flüssigmaterial zwischen den Elektroden erzeugt. Die Energieabgabe erfolgt in Form eines Impulses, der als Stromimpuls in Fig. 3 gezeigt ist. In der zeigten Ausführungsform liegt die an die Elektrodenschaltung angelegte Spitzenstromhöhe über einem Gigawatt während eines Zeitraums von 5 bis 10 Mikrosekunden. Die Energieabgabe muß während dieses verhältnismäßig kurzen Intervalls erfolgen, da der Plasmakanal expandiert und im Volumen größer wird und die hochenergetischen Dichten, die zur Erzeugung der Wirkungen notwendig sind, auf denen die Behandlung der Flüssigkeit beruht, über längere Zeiträume schwierig zu erhalten sind.
Die Eigeninduktanz 61 und der Eigenwiderstand 62 des Schalters sind auf ein Minimum herabgesetzt, um die Verluste der an die Elektroden abgegebenen Leistung zu reduzieren. In gleicher Weise sollte darauf geachtet werden, den induktiven und Wirkverlust in der Betriebsspannungsverbindung 51 zu minimieren. Der maximale Impulsstrom wird im Plasmakanal zwischen den Elektroden erreicht, wenn die Impedanz der Impulsformerschaltung im wesentlichen auf den Durchschnittswiderstand 52 abgestimmt ist, der der Schaltung 14 durch das zwischen den Spitzen 30 der Elektroden 28 während der Stromimpulsperiode errichtete Plasma dargeboten wird. Die Impedanz während eines Intervalls von 2 bis 5 Mikrosekunden nach der Betätigung des Schalters 16 wird zur Festsetzung der gewünschten Abstimmung benutzt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Schalter 16 vorzugsweise eine getriggerte Quecksilbergasröhre. Die Induktivität 61 und der Widerstand 62, die damit verbunden sind, bilden weniger als 5% des entsprechenden Induktivitäts- und Widerstandswertes für die äquivalente elektrische Schaltung, rückblickend von den Elektroden 28 gesehen. Der Beitrag des Widerstandseffekts der Betriebsspannungsverbindung ist minimal. Im Falle der damit verbundenen Induktivität kann ihr Wert einen erheblichen Teil der Abgabeinduktivität 59' der Impulsformerschaltung 14 umfassen. Somit kann die Induktivität 59' in ihrem Wert durch den errechneten Betrag der Induktivität der Stromverbindung reduziert werden, wenn eine erhebliche Leitungslänge notwendig ist, um die Vorrichtung mit Strom zu versorgen.
Die charakteristische Impedanz der Impulsformerschaltung ist eine Funktion der Quadratwurzel der Schaltungsimpedanz geteilt durch die Schaltungskapazität. Die Impedanz des zwischen den Elektroden 28 erzeugten Plasmas ist als variabler Widerstand 52 gezeigt und ist eine Funktion des Elektrodenabstands, der 2,5 cm bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt, zusammen mit dem Durchmesser des hergestellten Plasmakanals und der Widerstandsfähigkeitskonstante eines Plasmas. Die Konstante liegt typischerweise in der Größenordnung von 12 Milliohm pro cm. Der Durchmesser des hergestellten Plasmakanals vergrößert sich als eine Funktion der Quadratwurzel der Zeit vom Beginn des Plasmas. Während der frühen Bildung des Plasmas, in der ersten Mikrosekunde, nimmt sein Widerstand von mehreren Ohm auf den Bereich von 25 bis 75 Milliohm ab, was der Impedanzbereich ist, der bei der Auslegung der Impulsformerschaltung zu verwenden ist. Im Betrieb wirkt die Impulsformerschaltung als eine Schaltung höherer Impedanz während der Entstehung des Plasmas. Um die Energie von 10 bis 100 Kilojoule für den erfolgreichen Betrieb der Ausführungsform nach Fig. 1 bereitzustellen, ist eine Stromimpulsbreite von etwa 10 Mikrosekunden erforderlich. Die Gleichung für die Impulsbreite der Entladung aus der Impulsformerschaltung bestimmt die akzeptablen Werte für die Induktoren 59 und Kondensatoren 57. Die Gleichung ist T = 2 (L x C)0,5. Der Wert der Kapazität berechnet sich bei der gezeigten Ausführungsform auf etwa 135 Mikrofarad. Somit würde jeder parallele Kondensator 57 einen Wert von einem Drittel jener Menge haben. Die Induktivität 59 beträgt etwa 150 Nanohenry, so daß jeder Reiheninduktor 59, 59' 50 Nonohenry betragen würde. Dieses bildet eine charakteristische Impedanz der Impulsformerschaltung von etwa 34 Milliohm. Eine Impulsformerschaltung 14 der in Fig. 1 gezeigten Art speichert bei Lieferung eines Impules von 10.000 Volt über 25 Kilojoule.
Im Betrieb unterwirft die Errichtung des Plasmas im Behandlungsgefäß das darin enthaltene Material einem mehrfachen Effekt, wie es durch die Wellenformen nach Fig. 3 gezeigt ist. Die Wellenformen sind in zwei verschiedenen Zeitbereichen dargestellt. Der erste Bereich reicht von der Einleitung der Funkenentladung und der Erzeugung des Plasmas bis zu 25 Mikrosekunden. Der zweite Zeitbereich reicht von 200 bis 1000 Mikrosekunden. Während des ersten Zeitbereichs erscheinen die erzeugten Wirkungen gleichzeitig mit der Einleitung des Plasmakanals oder liegen geringfügig danach. Die unmittelbare direkte Wirkung, die durch das Plasma erzeugt wird, ist ein hochintensiver Strahlungsausbruch, der etwas länger als die Dauer des Impulses von der Impulsformerschaltung 14 dauert. Die Strahlung tritt als ein Ausbruch aufgrund des hochionisierten Zustands des das Plasma bildenden Materials auf. Die Wellenlänge der Strahlung liegt in der nahen Röntgenstrahlenzone. Strahlung von dieser Wellenlänge hat die Fähigkeit, das gesamte Volumen des Behandlungsgefäßes zu durchdringen, um eine Oxidation des darin enthaltenen flüssigkeitsartigen Materials hervorzurufen. Für die Aus führungsform nach Fig. 1 ist die Strahlung gleichwertig einer Schwarzstrahlungstemperatur von über 100.000ºK.
Eine zweite direkte Wirkung, die durch den expandierenden Plasmakanal hervorgerufen wird, ist diejenige des Auslösens einer Stoßwelle mit einer Anfangsdruckspitze von nahezu 1 Million Atmosphären bei ihrem Losbrechen von dem expandierenden Plasmakanal während der ersten wenigen Mikrosekunden. Der Kanal wird anfangs mit einem Durchmesser von 1 bis 3 mm gebildet und expandiert auf etwa 5 cm. In dem Maße, wie sich diese Überschallwellenfront nach außen vom Plasmakanal ausbreitet, wird sie durch die Grenzen der Behandlungszone zurückgeworfen und abgelenkt, wenn sie sich durch diese in wenigen hundertstel Mikrosekunden ausbreitet. Während dieser Periode der Stoßwellenausbreitung liegt eine extrem hohe Druckkomponente in ihrer vorauslaufenden Randzone. Eine vergleichbare Zugkomponente entwickelt sich in ihrer nachlaufenden Randzone. Diese Zugspannung ruft eine Hohlsogwirkung in der flüssigkeitsartigen Substanz hervor, die sich als vorteilhaft bei der Erzeugung freier Radikaler und Elektronen aus dem Material erwiesen hat. Die Druckkomponente in der Stoßwelle führt zu einem Aufbrechen beliebiger suspendierter Feststoffe. Im Betrieb der Ausführungsform nach Fig. 1 wurden Feststoffpartikel im Bereich von 0,1 bis 1 mm im Durchmesser zu nahezu Mikrongröße umgewandelt. Eine weitere Wirkung der Stoßwelle ist das Auseinanderreißen bzw. Aufspalten großer Moleküle und Mikroorganismen. Ferner verändert die Stoßwelle das Löslichkeitsprodukt gelöster Feststoffe mittels des extremen, durch das Behandlungsgefäß laufenden Druckgradienten. Das Material, das die Stoßwelle erfährt, wird zuerst zusammengedrückt und dann schnell druckentlastet, wobei der extreme Drucksturz eine Veränderung im Löslichkeitsprodukt verursacht, wodurch die Ausfällung gelöster Feststoffe begünstigt und die Wiedergewinnung aus dem behandelten Material erleichtert wird.
Eine weitere Wirkung des Hochdruckimpulsplasmas, das innerhalb des Behandlungsgefäßes errichtet wird, ist die Entwicklung einer elektrohydraulischen Kompression des gesamten Inhalts des Behandlungsgefäßes. Wenn der Plasmakanal zu einer Zeitblase expandiert, erhöht sich sein Volumen und komprimiert dadurch die Flüssigkeit im Gefäß. Die kinetische Energie des expandierenden Plasmakanals bzw. der Blase wird beim Abkühlen von Flüssigkeitsinduktion in die Plasmablase während der Expansion verzehrt, bis ein Druckausgleich zwischen der Plasmablase und dem im Reaktionsgefäß entwickelten elektrohydraulischen Druck erreicht ist. Ein typischer Druckausgleich von 1000 Atmosphären wird in etwa 500 Mikrosekunden von der Entstehung des Plasmas an erreicht. Beliebige aufgelöste Gase im flüssigkeitsartigen Material werden während dieser Periode im Volumen verkleinert, was ihre Temperatur auf den Punkt ansteigen läßt, an dem eine Ionisierung auftritt, was zu einer weiteren Erzeugung freier Radikaler und Elektronen führt. Wenn die Plasmablase schließlich aufgrund eines massiven Energieverlusts durch ihren großen Oberflächenbereich zusammenbricht, bewirkt die in der Druckflüssigkeit gespeicherte potentielle Energie ein Einschießen der Flüssigkeit zur Auffüllung des zuvor von der Plasmablase eingenommenen Volumens. Wenn der hydraulische Druck schnell zusammenbricht, wird eine Zugkraft auf die Flüssigkeit im Nachlauf dieses Zusammenbruchs ausgeübt, was einen weiteren Hohlsog mit seiner Erzeugung zugehöriger freier Radikaler und Elektronen hervorruft. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, erfolgt die Erzeugung freier Elektronen und freier Radikaler in mehreren Intervallen und über erhebliche Zeitlängen während des gezeigten Intervalls von einer Millisekunde.
Die Bedeutung dieser extensiven Erzeugung freier Radikaler und Elekronen kann wie folgt beschrieben werden. Freie Elektronen werden absorbiert von Kationen, insbesondere von auf der elektrochemischen Spannungsreihe niedrigen Metallionen, wodurch die Kationen auf ihren Elementar- bzw. Entstehungszustand zurückgeführt werden. Dieser Vorgang ist sowohl bei Mineralextraktions- als auch bei Giftabfallextraktionsvorgängen anwendbar. Freie Radikale wie Hydroxyl (OH)-Gruppen, die in großen Populationen im Behandlungsgefäß erzeugt werden, wirken als ein sehr kräftiges Oxidiermittel zum Umwandeln von Molekülen wie Kohlenwasserstoffen, Fluorkohlenstoffen und dgl. zu chemisch inerten Komponenten. Ferner wird der biochemische Sauerstoffbedarf (BSB) von Abwasser und verschmutzten Gewässern durch diese voreilende Oxidation wesentlich herabgesetzt.
Im Betrieb wurde die Ausführungsform nach Fig. 1 erfolgreich zur Behandlung einer Vielfalt von verschiedenen Abfallmaterialien verwendet. Ergebnisse, die mit der Behandlung von Schlachthofabwasser erreicht wurden, zeigten, daß der biochemische Sauerstoffbedarf (BSB) um mehr als 99º reduziert wurde; der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) wurde um mehr als 95% und die Reduktion fäkaler coliformer Bakterien betrug mehr als 99,9%. Versuche mit Abwasser einer Wohnwagenkolonie zeigten eine BSB-Verringerung von mehr als 73%, eine CSB-Verringerung von mehr als 38% und Fäkalcoliformreduktion von mehr als 99,9%. Ein ähnliches Verfahren unter Verwendung städtischer Abwässer zeigte eine BSB-Verringerung von 82% und eine Fäkalcoliformreduktion von mehr 99,95%. Diese Ergebnisse weisen die Fähigkeit der vorliegenden Vorrichtung aus, enthaltene Mikroorganismen inaktiv zu machen, einen bioaktiven Inhalt zu oxidieren und Metallkationen in Flüssigmaterialien zu reduzieren. Zusätzlich haben Versuche mit der vorliegenden Vorrichtung gezeigt, daß Metalle aus der Lösung extrahiert und durch Ablagerung im Ausgangsbehälter zurückgewonnen werden können.
Eine zusätzliche Ausführungsform des Behandlungsgefäßes, das in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist in Fig. 4 gezeigt. Der Reflektorteil 21 des Behandlungsgefäßes ist in jeder Hinsicht mit seinem in Fig. 1 gezeigten Gegenstück gleich. Der Konzentratorteil 72 in Fig. 4 unterscheidet sich erheblich von der Ausführungsform nach Fig. 1 dadurch, daß er einen geraden Außenwandteil hat. Wie oben erwähnt, wird das Behandlunsgefäß nach Fig. 1 aus einer Metallmasse oder -stange mechanisch bearbeitet. Der Konzentratorteil nach Fig. 4 ist jedoch von einem geradwandigen Rohrstück großen Durchmessers gebildet, was zu einer wesentlichen Kosteneinsparung bei der Herstellung führt. Ein gesondertes Stoßwellenablenkungsglied 73 ist mittig im Behandlungsgefäß angeordnet, um zu gewährleisten, daß sich die durch die Errichtung des Plasmas erzeugte Stoßwelle durch das im Gefäß enthaltene Material hindurch ausbreitet. Die Krümmung des Einsatzes 73 erreicht das gleiche Ergebnis wie die gekrümmten bzw. sich nach innen verjüngenden Wände des Konzentrationsteils 22 dadurch, daß die Flüssigkeitsbehandlungszone in der Querschnittsfläche und in der Volumeneinheit mit zunehmendem Abstand von den Elektrodenspitzen 30 kleiner wird. Der Ablenker ist im Querschnitt, wie in Fig. 4 gezeigt, verjüngt. Die Bodenfläche 75 des Ablenkers 73 ist an der Basisplatte 78 angebracht. Seitliche Verbindungskanäle 74 sind im Ablenker oberhalb der Bodenfläche 75 gebildet. Die Kanäle 74 stehen in Verbindung mit und verlaufen seitlich von dem Eintrittskanal 31 in die Behandlungszone des Gefäßes. Der Ventilsitz 32 nimmt die Kugel 33 auf, um die Schließung der Eintrittsöffnung 31 zu bewirken, wenn der Druck aufgrund der Behandlung des enthaltenen Materials ansteigt. Eine Aufnahmevertiefung 76 ist in dem angrenzenden Bereich des Einsatzes gebildet, um es der Kugel 33 zu ermöglichen, die Verbindungskanäle 74 während des Einbringens von Material in das Gefäß freizugeben. Die Erörterung der Wirkungen, die durch den Hochdruckimpuls aus dem Plasma erzeugt werden, das im Reflektorteil errichtet und abwärts im Konzentratorteil übertragen wird, gilt für beide Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 4. Der Tendenz der Wirkungen, sich zu verlieren, so wie der Abstand von den Elektrodenspitzen zunimmt, wird durch den Ausgleich entgegengewirkt, der durch die nach innen sich verjüngende Wand 24 der Ausführungsform nach Fig. 1 und die konische Grundform des Ablenkereinsatzes 73 der Ausführungsform nach Fig. 4 geschaffen ist. Die Behandlung des in den Gefäßen beider Ausführungsformen enthaltenen flüssigkeitsartigen Materials ist die gleiche und die in Fig. 3 gezeigten Wellenformen der Wirkungen gelten für die bei beiden Behandlungsgefäßformen auftretenden Wirkungen.
Obschon die obige Beschreibung auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung bezogen ist, ist zu bemerken, daß viele Abwandlungen und Veränderungen daran vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung, wie beansprucht, zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zur Behandlung einer Flüssigkeit durch die Verwendung einer impulsartigen elektrischen Entladung, die eine Stoßwelle in einem Behandlungsgefäß erzeugt, bestehend aus:

a) einem Behandlungsgefäß (20) mit einer Eintrittsöffnung (31) und einer Austrittsöffnung (35), wobei das Gefäß eine Innenfläche aufweist, die einen Flüssigkeitsbehandlungsbereich mit einem Reflektorteil (21) und einem Konzentratorteil (22, 72) definiert, wodurch der Reflektorteil die Stoßwelle zum Konzentratorteil (22, 72) hin reflektiert, der die Stoßwelle darin ablenkt und konzentriert,

b) in dem Gefäß (20) enthaltenen Elektroden (28) zur Herstellung eines Plasmas in dem Gefäß (20) bei Anlegen einer Spannung an die Elektroden (28) und Erzeugung einer Stoßwelle in diesem,

c) einer Impulsformereinrichtung (14) zur Lieferung einer Reihe elektrischer Impulse an die Elektroden (28) und

d) einer Steuereinrichtung (15) zum Regulieren der Flüssigkeitszufuhr zur Eintrittsöffnung (31) und zur Herstellung der Zeitsteuerung von an die Elektroden (28) gelieferten Impulsen, wobei die resultierende Stoßwelle im Gefäß (20) vorhandene Flüssigkeit behandelt, dadurch gekennzeichnet, daß

die Elektroden (28) angrenzend an den Reflektorteil (21) beabstandet sind,

der Reflektorteil (21) so geformt ist, daß die Stoßwelle in den passend angeschlossenen Konzentratorteil (22, 72) geleitet wird, und

an der Eintrittsöffnung (31) und Austrittsöffnung (35) Verschließeinrichtungen zum jeweiligen Steuern des Flüssigkeitsdurchgangs durch diese angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentratorteil (22, 72) einen Flüssigkeitsbehandlungsbereich bildet, der in der Querschnittsfläche mit zunehmendem Abstand von den Elektroden (28) kleiner wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentratorteil (22) sich nach innen verjüngende Wände (24) aufweist, wobei sich die Eintrittsöffnung (31) an der kleinen Basis der Verjüngung befindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsgefäß ferner einen mittig angeordneten verjüngten Ablenker (73) umfaßt, der mit Abstand von dem Reflektorteil (21) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenker (73) an dem Gefäß angrenzend an die Eintrittsöffnung (33) angebracht ist und der Ablenker Querkanäle (74) aufweist, die mit der Eintrittsöffnung (31) in Verbindung stehen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektorteil (21) eine gekrümmte Oberfläche (23) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (28) mittig im Reflektorteil (21) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (15) ein normalerweise offenes Ventil (54) umfaßt, das durch einen von dem Fluidmedium im Behandlungsgefäß ausgeübten Differentialdruck geschlossen wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen zwischen den Elektroden (28) und der Impulsformereinrichtung (14) geschalteten Schalter (16) umfaßt und der Schalter (16) zur Betätigung mit der Steuereinrichtung (15) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsformereinrichtung (14) eine Mehrzahl von Reiheninduktivitäten (59) und parallelen Kapazitanzen (57) mit einer charakteristischen Impedanz umfaßt, wobei die Impedanz durch das Verhältnis der Induktanzen (59) zu den Kapazitanzen (57) bestimmt und im wesentlichen gleich der Impedanz des Plasmakanals bei dessen Errichtung in dem Gefäß gestellt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen mit der Eintrittsöffnung (31) des Behandlungsgefäßes (20) in Verbindung stehenden Außenbehälter (45) und eine Einrichtung (15) zum Steuern des Flüssigkeitsdruckes im Behälter (45) umfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Einrichtung zum Einblasen von Gas in den Behälter (45) zum Verändern des Gasgehalts der darin enthaltenen Flüssigkeit umfaßt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (28) aus einem Elektrodenpaar bestehen, das sich in das Behandlungsgefäß (20) vom Reflektorteil (21) erstreckt und in beabstandeten Elektrodenspitzen (30) ausläuft.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenspitzen (30) etwa 2,5 cm voneinander beabstandet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz der Impulsformereinrichtung (14) auf die Impedanz des zwischen den Elektroden (28) im Behandlungsgefäß (20) erzeugten Plasmas abgestimmt ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsformereinrichtung (14) eine charakteristische Impedanz im Bereich von 25 bis 75 Milliohm hat.

17. Gefäß mit einem Flüssigkeitsbehandlungsbereich zur Verwendung mit einem darin errichteten, stoßwellenerzeugenden Plasma, wobei das Gefäß

a) einen Reflektorteil (21),

b) einen Konzentratorteil (72), wodurch der Reflektorteil die Stoßwelle zum Konzentratorteil (22, 72) reflektiert, der die Stoßwelle darin ablenkt und konzentriert,

c) einen Eintritt (31) und einen Austritt (35), die im Gefäß angeordnet sind und mit dem Flüssigkeitsbehandlungsbereich in Verbindung stehen, und

d) eine Einrichtung zur Bildung einer impulsartigen elektrischen Entladung im Flüssikgeitsbehandlungsbereich umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektorteil (21) eine gekrümmte Innenfläche (23) zum Reflektieren der Stoßwelle zum Konzentratorteil (22, 72) hin aufweist, wobei die gekrümmte Innenfläche einen Teil des Flüssigkeitsbehandlungsbereichs definiert,

der Konzentratorteil (72) an den Reflektorteil (21) zur Bildung einer Gefäßeinheit anschließt und eine Innenwandfläche, die von der gekrümmten Innenfläche des Reflektorteils (21) ausgeht, und eine Basisfläche (75) zur Begrenzung des Flüssigkeitsbehandlungsbereichs aufweist, das Gefäß ferner einen sich verjüngenden Ablenker (73) aufweist, der mittig angeordnet ist und von der Basisfläche (75) des Konzentratorteils (72) vorsteht und von dessen Innenwand beabstandet ist, wobei der Ablenker (73) so ausgebildet und angeordnet ist, daß die Querschnittsfläche des Flüssigkeitsbehandlungsbereichs auf der Länge seines Vorstehens mit zunehmendem Abstand vom Reflektorteil (21) kontinuierlich abnimmt.

18. Gefäß nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenker (73) an dem Gefäß angrenzend an die Eintrittsöffnung (31) angebracht ist und der Ablenker (73) Querkanäle (74) aufweist, die mit der Eintrittsöffnung (31) in Verbindung stehen.