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Vorrichtung zum Ionisieren eines gasförmigen Mediums
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ionisieren eines gasförmigen Mediums, insbesondere eines sauerstoffhältigen Mediums, wie Luft, zwecks Erzeugung von Ozon, mit einem röhrenförmigen Strömungskanal, der mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Mediumstromes und mit einem Elektrodensystem ausgestattet ist.
Bekannte Vorrichtungen dieser Art weisen ionisierende Strahlungsquellen bzw. Elektrodeneinrichtungen auf, die im zentralen Bereich des Strömungskanals angeordnet sind und dadurch für das strömende Medium einen grossen Widerstand darstellen, so dass in der Mediumströmung eine beträchtliche Turbulenz erzeugt und infolgedessen nur eine geringe Ionenausbeute erzielt wird.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung der einleitend angegebenen Art insbesondere hinsichtlich der Anordnung der Elektroden so auszubilden, dass der durch die Elektroden verursachte Strömungswiderstand für das gasförmige Medium und die Turbulenz desselben auf ein Mindestmass beschränkt bleiben, damit in Verbindung mit einem hohen Potentialgradienten zwischen den Elektroden
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dadurch gelöst, dass der Strömungskanal aus dielektrischem Material besteht und das Elektrodensystem eine erste Elektrodeneinheit mit mindestens einer im wesentlichen in Strömungsrichtung des Mediums zeigenden, im Abstand von der Kanalwandung angeordneten Spitzenelektrode und eine zweite Elektrodeneinheit mit mindestens einer in geringem Abstand von der Spitzenelektrode stromabwärts von dieser angeordneten kleinflächigen Elektrode umfasst,
wobei die Flächenabmessung der kleinflächigen Elektrode klein im Vergleich zur Querschnittsfläche des Kanals im Bereich dieser Elektrode ist. Da der Strömungswiderstand und die Turbulenz im röhrenförmigen Strömungskanal auf ein Mindestmass herabgesetzt sind und ein gewünschter Potentialgradient zum Ionisieren des gasförmigen Mediums aufrechterhalten werden kann, enthält der aus dem offenen Ende des nichtleitenden Strömungskanals austretende Mediumstrom eine verhältnismässig hohe Konzentration an positiven oder negativen Ionen bzw. eine hohe Konzentration an Ozon, was von der Grösse und der Polarität des an die Spitzenelektrode angelegten Potentials abhängt.
Der Ausdruck "Ionen" bezieht sich im Rahmen der Erfindung auf elektrisch geladene gasförmige Bestandteile der Atmosphäre, beispielsweise Sauerstoff, Stickstoff und Wasserdampf.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Fig. l ist eine perspektivische Ansicht (teilweise im Schnitt) einer Vorrichtung zum Ionisieren eines gasförmigen Mediums gemäss der Erfindung ; Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen röhrenförmigen Strömungskanal in der Höhe der Elektrodenanordnung, die in der Vorrichtung nach Fig. l verwendet wird ; Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2 ; Fig. 4 ist eine aufgebrochene Teilansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 5 zeigt einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 4 und Fig. 6 eine perspektivische, aufgebrochene Teilansicht einer andern Ausführungsform der Erfindung, die insbesondere zur Erzeugung von Ozon geeignet ist.
In Fig. l ist eine Vorrichtung gemäss der Erfindung zum Ionisieren eines gasförmigen Mediums in Form eines Generators für negative Ionen dargestellt, die insgesamt mit--10--bezeichnet ist. Der Ionengenerator enthält eine Ionisierungskammer, die mit--12--bezeichnet ist. Durch die Kammer
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--12-- wird mit Hilfe einer Zentrifugalpumpe oder eines Gebläses-14-ein Luftstrom oder der Strom eines andern ionisierbaren Mediums gedrückt.
Die Elektroden in der Ionisierungskammer --12-- sind so angeordnet, dass das von der Pumpe oder dem Gebläse-14-kommende Medium ohne wesentliche Turbulenz und Verlangsamung durch die Kammer-12--strömt und zu einem beträchtlichen Teil ionisiert ist, so dass die Vorrichtung eine Quelle für Ionen unterschiedlicher Polarität bzw. eine Ozonquelle darstellt.
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erzeugt einen durch die Ionisierungskammer --12-- nach aussen fliessenden Luftstrom.
Die Kammer ist mit Hilfe eines Flansches durch mehrere lösbare Verbindungselemente --20-- an einem entsprechenden Flansch --14a-- am Gehäuse des Gebläses --14-- befestigt. Die Ionisierungskammer --12-- wird durch einen röhrenförmigen Strömungskanal --22-- aus dielektrischem Material gebildet, der an einem Ende mit dem Ausgang des Gebläses --14-verbunden ist und am andern Ende eine Austrittsöffnung aufweist, durch die das ionisierte Medium ausströmt. Die Austrittsöffnung kann durch einen konischen, diffusionsartigen Bauteil-36- gebildet sein.
Die Kammer-12-enthält eine erste Elektrodeneinheit mit einer mittleren Elektrode - -24--, die etwa L-förmig ausgebildet ist ; sie weist einen vertikalen Schenkel --24a-- auf, der an der Wand des Strömungskanals --2-- befestigt ist, und einen horizontalen Schenkel--24b--, der in einer Spitze endet und sich im wesentlichen längs der Achse des Kanals --22-- erstreckt. Eine weitere Elektrodeneinheit besteht aus zwei kleinflächigen Elektroden-26 und 28--, die an den Wänden des Kanals --22-- stromabwärts von der Elektrode --24-- angeordnet sind und einander diametral gegenüberliegen.
Die inneren Enden der kleinflächigen Elektroden-26 und 28--, die vorzugsweise aus einem Draht mit geringem Durchmesser in Form von Punktelektroden ausgebildet sind, sind radial zur Achse des Kanals-22--, etwas vertieft in der Wand des Kanals-22- angeordnet, wie es in den Fig. l und 3 gezeigt ist ; sie können aber auch bündig mit der Wand des Kanals --22-- abschliessen oder etwas in das Innere des Strömungskanals --2-- hineinragen. Hiedurch behindern die inneren Enden der kleinflächigen Elektroden-26 und 28-die Strömung des gasförmigen Mediums durch den röhrenförmigen Strömungskanal-22-nicht bzw. erzeugen keine nennenswerte Turbulenz.
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Gleichspannungsquelle auch eine andere bekannte Einrichtung verwendet werden.
Bei der in Fig. l gezeigten Vorrichtung, die zum Erzeugen von negativen Ionen bestimmt ist, ist die positive Klemme der
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Das Ausmass der Ionenerzeugung in der Vorrichtung --10-- kann vorteilhaft mit Hilfe einer Neonlampe--33-angezeigt werden, die zwischen die Elektroden-26 und 28-und die Erde geschaltet ist, wobei ein Kondensator --34-- parallel zur Basis der Lampe --33-- geschaltet ist, wie Fig. l zeigt. Die Blinkfrequenz der Lampe --33-- zeigt das Ausmass der Ionenerzeugung an.
Der Kondensator --34-- kann aber auch weggelassen werden, so dass dann die relative Helligkeit der Lampe ein Mass für die Ionenerzeugung ist.
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wenn ein geerdeter Ring-35-aus leitendem Material um den Kanal --22-- angebracht wird, der den Austrittsteil des Kanals --22-- umgibt, wie dies in Fig. l gezeigt ist.
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Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte weitere Ausführungsform der Erfindung enthält eine mittlere, etwa F-förmige Spitzenelektrode--44--, die mit ihrem vertikalen Schenkel--44a--am nichtleitenden Strömungskanal --42-- befestigt ist und die zwei horizontal verlaufende Schenkel - 44b und 44c-aufweist, welche an ihren freien Enden zugespitzt sind und die im wesentlichen
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geringem Abstand stromabwärts von den freien Enden der horizontalen Schenkel-44b und 44c-der Spitzenelektrode angeordnet und liegen etwas vertieft in der Wand des Kanals-42--. Die Spitzenelektrode --44-- und die kleinflächigen Elektroden-46 und 48-sind einander so
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Geraden verläuft.
In den Fig. 4 und 5 sind das Gebläse und der an die mittlere Spitzenelektrode --44-- und die Erde geschaltete Hochspannungskreis, die ähnlich wie bei der Vorrichtung nach Fig. l ausgebildet sein können, aus Gründen der Einfachheit weggelassen. Die Ionenausbeute ist etwas höher als bei der Ausführungsform nach Fig. l, wenn die Elektrodeneinheit mit zwei Spitzenelektroden nach den Fig. 4 und 5 verwendet wird. Ähnliche Ergebnisse erhält man, wenn eine dritte Spitzenelektrode, etwa in der Mitte zwischen den beiden Spitzenelektroden --44b und 44c--, angeordnet wird.
Um mit der in Fig. l angegebenen Vorrichtung Ozon zu erzeugen, muss die Spannung mit Hilfe
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--30-- so--22-- gehen, dass eine Sprühentladung auftritt ; sie dürfen aber nicht so nahe beieinander liegen, dass sich ein Lichtbogen ausbilden kann. Der genaue Abstand der Elektroden hängt von der angelegten Spannung und der Geschwindigkeit der Luft ab. Es sei erwähnt, dass in der Vorrichtung nach Fig. l
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zum Ionisieren von Luft, zwecks Erzeugung von Ozon, ist in Fig. 6 dargestellt, wobei wieder Einzelheiten des Gebläses und des Hochspannungsstromkreises, die beide ähnlich wie bei der Vorrichtung nach Fig. l ausgebildet sein können, weggeblasen wurden. Die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung enthält einen röhrenförmigen Strömungskanal--52--, eine mittlere Spitzenelektrode--54--, zwei geerdete kleinflächige
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der Luft, und durchsetzen stromabwärts von den geerdeten kleinflächigen Elektroden-56 und 58-die Wände des Kanals-52--.
Die Elektrodeneinheit-60-ist, wie Fig. 6 zeigt, mit der Spitzenelektrode --54-- verbunden ; sie hat also eine Polarität, die die negativen Ionen abstösst und dadurch ihre Geschwindigkeit so weit vermindert, dass sie praktisch vollständig durch die geerdeten
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Mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtungen können also aus einem gasförmigen Medium, wie Luft, grosse Mengen an negativen oder positiven Ionen bzw. an Ozon in Abhängigkeit von der Grösse und der Polarität des an die Elektroden gelegten Potentials erzeugt werden.
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