**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.
PATENTANSPRÜCHE
1. Vefahren zum Erzeugen von Ozon in Luft, bei welchem die Luft Glimmentladungen zwischen einem Dielektrikum und einer Elektrode ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Glimmentladungen in nicht vorgetrockneter Luft erzeugt werden und die Temperatur zumindest des Dielektrikums auf einem Wert gehalten wird, der höher ist als der Taupunkt der nicht vorgetrockneten Luft.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Dielektrikums auf einem Wert gehalten wird, der 5"-20"C, vorzugsweise 10 C höher ist als der Taupunkt der Luft.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Elektrode auf einem Wert gehalten wird, der höher ist, als der Taupunkt der Luft.
4. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum und die Elektrode mindestens näherungsweise auf derselben Temperatur gehalten werden.
5. Ozongenerator zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, mit wenigstens einem Entladungsrohr, das zwei koaxial ineinander angeordnete Elektroden aufweist, von denen die eine gekühlt ist und zwischen denen koaxial ein Rohr aus einem Dielektrikum und eine einen Strömungsraum für die zu ozonisierende Luft bildende Entladungsstrecke angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (18) in radialen Abständen von beiden Elektroden (13, 21) verläuft, wobei die unmittelbar an die Innenseite und die unmittelbar an die Aussenseite des Rohres (18) angrenzenden Mantelräume (22, 23) zusammen den Strömungsraum bilden.
6. Ozongenerator nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung der Luft gesehen, die Mantelräume (22, 23) parallel geschaltet sind.
7. Ozongenerator nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung gesehen die Mantelräume (22, 23) in Reihe geschaltet sind.
8. Ozongenerator nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsrohr (11, 12) im Bereich seiner Enden in je einem das Entladungsrohr (11, 12) dicht umschliessenden Tragflansch (14, 15) gehaltert ist, welche Tragflansche ein Gehäuse (24, 25, 26) in drei Kammern (33, 26', 38) unterteilen, wobei die Mantelräume (22, 23) mit den äussersten beiden Kammern (33, 38) kommunizieren, wäh- rend die mittlere Kammer (26') zur Aufnahme eines die äussere Elektrode (13) kühlenden Kühlmittels eingerichtet ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Ozon in Luft, bei welchem die Luft Glimmentladungen zwischen einem Dielektrikum und einer Elektrode ausgesetzt wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Ozongenerator zur Durchführung des Verfahrens.
In der Literatur finden sich im Zusammenhang mit der Erzeugung von Ozon in Luft zahlreiche Hinweise, wonach die zu ozonisierende Luft möglichst frei von Feuchtigkeit zu sein habe. Die Anwesenheit von Feuchtigkeit verstärke, so heisst es weiter, die durch die Glimmentladungen unvermeidliche Bildung von Stickoxyden und die Anwesenheit dieser Stickoxyde würde zu einem sehr schnellen Zerfall des erzeugten Ozons führen. Ebenso wird in der Literatur die Ansicht vertreten, die Erzeugung von Ozon habe bei möglichst tiefer Temperatur des Gases (Sauerstoff oder Luft) zu erfolgen, weshalb auch bei den bekannten Verfahren eine sehr kräftige Kühlung der Elektrode und/oder des Dielektrikums vorgesehen ist, um die bei Glimmentladungen unvermeidliche Verlustwärme abzuführen.
Wird tatsächlich die zu ozonisierende Luft auf einer möglichst tiefen Temperatur gehalten, trifft es zwar zu, dass bei Anwesenheit von Feuchtigkeit die Ozonausbeute zusammenbricht. Der in der Literatur für diesen Zusammenbruch verantwortlich gemachte Grund (vermehrte Bildung von Stickoxyden, die zum sofortigen Zerfall des Ozons führen) scheint jedoch nicht zuzutreffen.
Es ist bekannt, dass die Glimmentladungen in ihrer Intensität möglichst gleichmässig auf den einander gegenüberliegenden Flächen Dielektrikum-Elektrode verteilt erfolgen sollen, um eine hohe Ozonausbeute zu erzielen. Daher wird auch auf eine gleichmässige Dicke des Dielektrikums und auf eine möglichst konstante Breite der von der zu ozonisierenden Luft bestrichenen Entladungsstrecke geachtet, damit der Leistungsdurchsatz in der Entladungsstrecke möglichst gleichmässig verteilt erfolgt. Es ist jedoch mit vertretbaren Mitteln kaum möglich, diese Breite der Entladungsstrecke absolut auf die ganze Fläche konstant zu halten.
Es ist nun festgestellt worden, dass die bei Glimmentladung ausgesetzter Luft als Begleiterscheinung zum Ozon erzeugten Stickoxyde nicht die unmittelbare Ursache sind, durch die die Produktion von Ozon bei erhöhter Luftfeuchtigkeit erschwert und den Bau betriebssicherer Ozongeneratoren verunmöglicht.
Vielmehr verbinden sich die Stickoxyde unmittelbar mit der Luftfeuchte zu Säuren, z.B. zu Salpetersäure, die an den kalten Oberflächen, die die Entladungsstrecke begrenzen, zur Kondensation gelangen. Dies geschieht namentlich auch an der Oberfläche des Dielektrikums. Die hier zur Kondensation gelangenden Säuren bilden aber einen leitenden Belag, welcher einen Ladungsausgleich auf der Oberfläche des Dielektrikums zulässt, so dass die Glimmentladungen sich danach auf jene Bereiche konzentrieren, wo der Abstand zwischen dem mit dem leitenden Belag behafteten Dielektrikum und der gegenüberliegenden Elektrode am geringsten ist. Mit anderen Worten konzentrieren sich die Glimmentladungen sodann auf einige wenige Punkte oder sogar nur auf einen Punkt. Dadurch steigt an diesen Punkten die spezifische Energiedichte sehr stark an und die Ozonkonzentration an diesen Orten kommt in die Sättigung.
Bei gleichem Gasdurchsatz wird infolge der Durchmischung die am Austritt messbare Ozonkonzentration kleiner.
Der durch die Kondensation entstehende Niederschlag bedeutet eine Verringerung der Entladungsstrecke und Erhöhung der Energiedichte, so dass es zu stehender Funkenentladung kommt, die eine starke lokale Erhitzung des Dielektrikums und nachfolgende Zerstörung bewirkt.
Es ist nun ein Zweck der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Ausbeute an Ozon weit weniger von den in der Luft vorhandenen Feuchte abhängt, d.h. welches den Bau eines betriebssicheren Ozongenerators mit einer akzeptablen Ausbeute auch bei nicht ganz trockener Luft erbringt, so dass der bisher als unumgänglich angesehene Trocknungsprozess nicht mehr unbedingt erforderlich ist.
Das vorgeschlagene Verfahren ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Glimmentladungen in nicht vorgetrockneter Luft erzeugt werden und die Temperatur zumindest des Dielektrikums auf einem Wert gehalten wird, der höher ist als der Taupunkt der nicht vorgetrockneten Luft.
Es trifft zwar nach wie vor zu, dass generell mit steigender Temperatur die Ozonausbeute abnimmt. Deshalb wird die Temperatur des Dielektrikums zweckmässig auf einem Wert gehalten, der nur 5"-20"C, vorzugsweise etwa 100C höher ist als der Taupunkt der zu ozonisierenden Luft. Vorzugsweise wird auch die Temperatur der Elektrode auf einem Wert gehalten, der höher ist als der Taupunkt der Luft.
Damit wird verhindert, dass es zu einer Kondensation der entstehenden Säuren an der Oberfläche des Dielektrikums kommt, so dass der schädliche, leitende Belag ausbleibt.
Zur Durchführung des Verfahrens wird ein Ozongenerator
vorgeschlagen, der wenigstens ein Entladungsrohr aufweist, das zwei koaxial ineinander angeordnete Elektroden aufweist, von denen die eine gekühlt ist und zwischen denen koaxial ein Rohr aus einem Dielektrikum und eine einen Strömungsraum für die zu ozonisierende Luft bildende Entladungsstrecke angeordnet sind, welcher Ozongenerator erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass das Rohr in einem radialen Abstand von beiden Elektroden verläuft, wobei die unmittelbar an die Innenseite und die unmittelbar an die Aussenseite des Rohres angrenzenden Mantelräume zusammen den Strömungsraum bilden.
Das Dielektrikum ist bekanntlich auch ein vergleichsweise schlechter Wärmeleiter. Da nun bei dem vorgeschlagenen Ozongenerator das das Dielektrikum bildende Rohr nur von der strömenden Luft umgeben ist, die nicht in der Lage ist, die gesamte, durch die Glimmentladungen erzeugte Verlustwärme abzuführen, erhitzt sich das Rohr rasch auf eine solche Temperatur, die die Kondensation an der Innen- und an der Aussenwand des Rohres verhindert.
Bevorzugte Merkmale des vorgeschlagenen Ozongenerators sind in den diesen betreffenden abhängigen Patentansprüchen näher definiert.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Ozongenerator, und
Fig. 2 eine Kurvenschar, in der die relative Ausbeute von Ozon als Funktion der Betriebstemperatur des Dielektrikums für verschiedene Taupunkte dargestellt ist.
Bei dargestelltem Ozongenerator 10 sind rein beispielsweise zwei parallel arbeitende Entladungsrohre 11, 12 vorgesehen. Die Anzahl der Entladungsrohre und die Art ihrer Verbindung (parallel, in Serie oder gruppenweise parallelgeschaltete Entladungsrohre in Serie) ist unerheblich und richtet sich im wesentlichen nach der angestrebten Produktionsmenge von Ozon. Die beiden Entladungsrohre 11, 12 sind identisch aufgebaut. Beide weisen eine äussere, rohrförmige Elektrode 13 auf, die sich durch einen oberen Tragflansch 14 und einen unteren Tragflansch 15 hindurcherstreckt und dichtend an diesen Tragflanschen befestigt ist. Beiderends ist die äussere Elektrode 13 durch je einen Ring 16 (oben) und einen Ring 17 (unten) dichtend abgeschlossen. Die Ringe 16, 17 bilden zugleich die Halterung für ein das Dielektrikum bildendes Rohr 18, das länger als die äussere Elektrode 13 ist.
Im Inneren des Rohres 18 ist, durch einen oberen, im Rohr 18 verkitteten Stopfen 19 und durch einen unteren Stopfen 20 gehaltert und zentriert, eine innere Elektrode 21 angeordnet, die etwa dieselbe Länge wie die äussere Elektrode 13 aufweist.
Unmittelbar an die Innenseite und unmittelbar an die Aussenseite des Rohres 18 schliesst sich somit ein mantelförmiger Raum 22 bzw. 23 an, der, wie noch zu beschreiben sein wird, den Strömungsraum für die zu ozonisierende Luft, d.h. die Entladungsstrecke für Glimmentladungen bildet.
Die oberen Enden der Entladungsrohre 11, 12 sind von einer dichtend am oberen Tragflansch 14 befestigten Haube 24 umschlossen. Ebenso sind die unteren Enden der Entladungsrohre 11, 12 durch eine am unteren Tragflansch 15 dichtend befestigte Haube 25 umschlossen. Die zwischen den Tragflanschen 14 und 15 sich erstreckenden Abschnitte der Entladungsrohre sind schliesslich von einem ebenfalls dich tend an den Tragflanschen 14, 15 befestigten Mantel 26 umgeben, der eine Kammer 26' begrenzt. Die Hauben 24, 25 bilden somit zusammen mit den Tragflanschen 14, 15 und dem Mantel 26 gewissermassen das Gehäuse des Ozongenerators 10.
Die Haube 24 ist im wesentlichen aus einem rohrförmigen Abschnitt 27 gebildet, der mit seiner einen Stirnseite auf der oberen Seite des oberen Tragflansches 14 dichtend befestigt ist, während dessen anderes Ende durch eine zum Beispiel eingekittete Scheibe 28 beispielsweise aus Isolierstoff abgeschlossen ist. Durch die Scheibe 28 hindurch führt eine an einen nicht dargestellten Hochspannungsgenerator anzuschliessende Stromzuführung 29, an deren Innenseite Verteilleiter 30 angeschlossen sind, die je durch den Stopfen 19 in den Entladungsrohren 11, 12 hindurchgezogen sind und deren Enden zum Beispiel zu einer Wendel 31 gewickelt sind, die satt an der Innenseite der inneren Elektrode 21 anliegt, gegebenenfalls daran angeschweisst oder angelötet ist, um einen einwandfreien Kontakt zu gewährleisten.
Die äusseren Elektroden 13 liegen dagegen über die Tragflansche 14, 15 und den Mantel 26 an Massenpotential.
In den Innenraum 33 der Haube 24 mündet ein Zuführstutzen 32 für die zu ozonisierende Luft. Im Bereich ihres oberen Endes weisen die äusseren Elektroden 13 Durchlass öffnungen 34 auf, durch welche der Innenraum 33 der Haube 24 mit dem mantelförmigen Raum 23 in den Entladungsrohren 11, 12 kommuniziert. Die Stopfen 19 weisen eine Axialbohrung 35 und daran anschliessend Querbohrungen 36 auf, über welche der Innenraum 33 auch mit dem mantelförmigen Raum 2 in den Entladungsrohren 11, 12 kommuniziert. Wie mit den nur in ihren Umrissen gezeichneten Pfeilen angegeben, fliesst somit über den Stutzen 32 zugeführte Luft in beide Räume 22, 23.
Im Bereich ihres unteren Endes weisen die äusseren Elektroden 13 Durchlassöffnungen 37 auf, über welche der Raum 23 jedes der Entladungsrohre mit dem Innenraum 38 der Haube 25 kommuniziert, von welcher Haube 25 ein Entnahmestutzen 39 für die ozonhaltige Luft ausgeht. Der Raum 22 jedes der Entladungsrohre 11, 12 steht ebenfalls über Querbohrungen 40, eine Axialbohrung 41 und eine weitere Querbohrung 42 in dem Stopfen 20 in Verbindung mit dem Innenraum 38 der Haube 25. Im vorliegenden Falle sind also die Räume 22, 23 jedes der Entladungsrohre unter sich parallel geschaltet.
In manchen Fällen mag es vorteilhaft sein, wenn die mantelförmigen Räume 22, 23 in jedem der Entladungsrohre nicht parallel, sondern in Serie geschaltet sind und zwar so, dass die vom Zuführstutzen 32 anfallende Luft zuerst den inneren Raum 22 durchfliesst und danach den äusseren Raum 23, der entlang der - wie sich noch zeigen wird - direkt gekühlten äusseren Elektrode 13 führt. Damit kann die Luft auf einfache Weise während des Durchlaufes auf einem relativ tiefen Temperaturniveau gehalten werden. Um die Räume 22, 23 in Serie zu schalten, genügt es beispielsweise, den Entnahmestutzen 39 zu verschliessen und - wie gestrichelt in Fig. 1 angegeben - den Innenraum 33 mit einer Trennwand 33' derart zu unterteilen, dass die Axialbohrungen 35 auf die eine und die Durchlassöffnungen 34 auf die andere Seite dieser Trennwand 33' zu liegen kommen.
Auf der dem Zuführstutzen 32 abgekehrten Seite der Trennwand 33' ist in diesem Falle im Abschnitt 27 ein Entnahmestutzen 39' vorzusehen.
Der Mantel 26 ist mit einem Einlassstutzen 43 und mit einem Auslassstutzen 44 für ein Kühlmittel, z.B. Wasser versehen, das in der Kammer 26' durch nicht näher gezeigte Mittel in Zirkulation gehalten wird, um die Mantelfläche der äusseren Elektroden 13 im Bereich zwischen den Tragflanschen 14, 15 direkt zu kühlen. Der Kühlmittelkreislauf ist mit voll gezeichneten Pfeilen angedeutet.
Aus dem Gesagten ergibt sich, dass das Rohr 18 praktisch nur durch den in den Räumen 22, 23 innen und aussen entlangstreichenden Luftstrom gekühlt ist, so dass die bei den Glimmentladungen entstehende Wärme sich staut und - im Beharrungszustand - sowohl an der Innenseite und an der Aussenseite des Rohres 18 zu Oberflächentemperaturen führt, die bei Betrieb mit feuchter Luft eine Kondensation von leitenden Säuren (z.B. OHO3) am Rohr 18 verhindern. Eine Kondensation dieser leitenden Säuren an der Innenseite der (gekühlten) Aussenelektrode 13 oder an der Aussenseite der inneren Elektrode 21 ist für das Zustandekommen von gleich mässig verteilten Glimmentladungen irrelevant, da diese Elektroden ohnehin elektrisch leitend sind.
Allerdings wird zur Verhütung von Korrosionsschäden zweckmässig für die Elektroden 13 und 21 zum einen ein säurefester Stahl verwendet, wie dies auch bei den bekannten Entladungsrohren der Fall ist und zum andern die Kühlwassermenge so geregelt, dass anhand einer Messung der Temperatur des austretenden Kühlmittels am Auslassstutzen 44 (angedeutet mit dem Instrument 45) auf eine Temperatur der Elektroden geschlossen werden kann, die ebenfalls höher als der Taupunkt der durchfliessenden Luft ist.
Der Taupunkt der anfallenden Luft kann kontinuierlich, zum Beispiel mit einem Taupunkt-Hygrometer 46 ermittelt werden. Auf die Betriebstemperatur des Rohres 18 kann geschlossen werden, z.B. indem die Temperatur der am Entnahmestutzen 39 aus dem Ozongenerator ausfliessenden Luft gemessen wird, was mit dem Messinstrument 47 angedeutet ist.
In Fig. 2 ist der relative Ozonausstoss in Funktion der Betriebstemperatur des Rohres 18 für verschiedene Taupunkte von Luft graphisch dargestellt. Daraus ergibt sich, dass der Ozonausstoss mit sinkendem Feuchtigkeitsgehalt der Luft zwar zunimmt, aber auch dass der Ozonausstoss bei gegebenem Feuchtigkeitsgehalt (der bekanntlich auch den Taupunkt bestimmt) ein Optimum erreicht, wenn die Temperatur des Dielektrikums auf einer etwa um 10 C höheren Temperatur als der jeweilige Taupunkt gehalten wird. Das durch die beiden Kurven a und b begrenzte, schraffierte Feld, gibt somit den idealen Betriebsbereich für den beschriebenen Ozongenerator an.
Aus Fig. 2 lässt sich aber auch entnehmen, dass die relative Ozonausbeute durchaus noch akzeptabel ist, wenn der Ozongenerator beispielsweise mit Raumluft von 200C mit einer relativen Feuchtigkeit von etwa 50% - was einem Taupunkt von etwa 9"C entspricht - betrieben wird, vorausgesetzt, man regle die Durchflussmenge der Luft und/oder des Kühlmittels derart, dass die Oberflächentemperatur des- Dielektrikums auf etwa 20"C zu liegen kommt.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENT CLAIMS
1. A method for generating ozone in air, in which the air is exposed to glow discharges between a dielectric and an electrode, characterized in that the glow discharges are generated in non-pre-dried air and the temperature of at least the dielectric is kept at a value which is higher is than the dew point of the not pre-dried air.
2. The method according to claim 1, characterized in that the temperature of the dielectric is kept at a value which is 5 "-20" C, preferably 10 C higher than the dew point of the air.
3. The method according to claim 1, characterized in that the temperature of the electrode is maintained at a value which is higher than the dew point of the air.
4. The method according to claim 3, characterized in that the dielectric and the electrode are kept at least approximately at the same temperature.
5. Ozone generator for performing the method according to claim 1, with at least one discharge tube, which has two coaxially arranged electrodes, one of which is cooled and between which coaxially a tube made of a dielectric and a discharge space forming a flow space for the air to be ozonized are arranged, characterized in that the tube (18) runs at radial distances from both electrodes (13, 21), the jacket spaces (22, 23) directly adjacent to the inside and the immediately outside of the tube (18) form the flow space.
6. Ozone generator according to claim 5, characterized in that seen in the flow direction of the air, the jacket spaces (22, 23) are connected in parallel.
7. Ozone generator according to claim 5, characterized in that seen in the flow direction, the jacket spaces (22, 23) are connected in series.
8. Ozone generator according to claim 5, characterized in that the discharge tube (11, 12) is held in the region of its ends in each of the discharge tube (11, 12) tightly enclosing support flange (14, 15), which support flanges a housing (24, 25, 26) into three chambers (33, 26 ', 38), the jacket spaces (22, 23) communicating with the outermost two chambers (33, 38), while the middle chamber (26') for receiving one the outer electrode (13) cooling coolant is set up.
The invention relates to a method for generating ozone in air, in which the air is exposed to glow discharges between a dielectric and an electrode. The invention also relates to an ozone generator for performing the method.
In the literature there are numerous indications in connection with the generation of ozone in air, according to which the air to be ozonized should be as free from moisture as possible. It is said that the presence of moisture intensifies that the formation of nitrogen oxides, which is inevitable due to the glow discharges, and the presence of these nitrogen oxides would lead to a very rapid decomposition of the ozone produced. The literature also takes the view that the generation of ozone should take place at the lowest possible temperature of the gas (oxygen or air), which is why, in the known methods, too, the electrode and / or the dielectric is cooled very vigorously in order to avoid the dissipate unavoidable heat loss during glow discharges.
If the air to be ozonized is actually kept at the lowest possible temperature, it is true that the ozone yield collapses in the presence of moisture. However, the reason blamed for this breakdown in the literature (increased formation of nitrogen oxides, which lead to the immediate decomposition of the ozone) does not seem to apply.
It is known that the intensity of the glow discharges should be distributed as evenly as possible on the opposite dielectric electrode surfaces in order to achieve a high ozone yield. Therefore, attention is paid to a uniform thickness of the dielectric and to a constant width of the discharge path swept by the air to be ozonized so that the power throughput in the discharge path is distributed as evenly as possible. However, it is hardly possible with justifiable means to keep this width of the discharge gap absolutely constant over the entire area.
It has now been found that the air exposed to glow discharge as a by-product of ozone is not the immediate cause which makes the production of ozone more difficult when the air humidity is high and makes the construction of reliable ozone generators impossible.
Rather, the nitrogen oxides combine directly with the air humidity to form acids, e.g. to nitric acid, which condenses on the cold surfaces that delimit the discharge gap. This also happens on the surface of the dielectric. However, the acids that come to condensation form a conductive coating that allows a charge equalization on the surface of the dielectric, so that the glow discharges then concentrate on those areas where the distance between the dielectric with the conductive coating and the opposite electrode is the smallest is. In other words, the glow discharges then concentrate on a few points or even only on one point. As a result, the specific energy density rises sharply at these points and the ozone concentration in these places saturates.
With the same gas throughput, the ozone concentration measurable at the outlet becomes smaller as a result of the mixing.
The precipitation caused by the condensation means a reduction in the discharge distance and an increase in the energy density, so that there is a standing spark discharge, which causes a strong local heating of the dielectric and subsequent destruction.
It is now an object of the invention to provide a process of the type mentioned in the opening paragraph in which the yield of ozone depends far less on the moisture present in the air, i.e. which provides the construction of an operationally reliable ozone generator with an acceptable yield even when the air is not completely dry, so that the drying process previously regarded as inevitable is no longer absolutely necessary.
According to the invention, the proposed method is characterized in that the glow discharges are generated in non-pre-dried air and the temperature of at least the dielectric is kept at a value which is higher than the dew point of the non-pre-dried air.
It is still true that the ozone yield generally decreases with increasing temperature. Therefore, the temperature of the dielectric is expediently kept at a value which is only 5 "-20" C, preferably about 100 C higher than the dew point of the air to be ozonized. The temperature of the electrode is preferably also kept at a value which is higher than the dew point of the air.
This prevents the resulting acids from condensing on the surface of the dielectric, so that the harmful, conductive coating does not appear.
An ozone generator is used to carry out the process
proposed, which has at least one discharge tube, which has two coaxially arranged electrodes, one of which is cooled and between which a tube made of a dielectric and a discharge gap forming a flow space for the air to be ozonized are arranged, which ozone generator is characterized according to the invention is that the tube runs at a radial distance from the two electrodes, the jacket spaces directly adjacent to the inside and the jacket surfaces immediately adjacent to the outside forming the flow space.
As is well known, the dielectric is also a comparatively poor heat conductor. Since, in the proposed ozone generator, the tube forming the dielectric is only surrounded by the flowing air, which is not able to dissipate all of the heat loss generated by the glow discharges, the tube quickly heats up to such a temperature that the condensation heats up prevents the inside and outside wall of the pipe.
Preferred features of the proposed ozone generator are defined in more detail in the dependent claims relating to them.
An embodiment of the subject matter of the invention is explained below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 shows a schematic section through an ozone generator, and
Fig. 2 is a family of curves in which the relative yield of ozone as a function of the operating temperature of the dielectric is shown for different dew points.
In the ozone generator 10 shown, purely for example two discharge tubes 11, 12 working in parallel are provided. The number of discharge tubes and the way in which they are connected (parallel, in series or series-connected discharge tubes in series) are irrelevant and depend essentially on the desired production quantity of ozone. The two discharge tubes 11, 12 are constructed identically. Both have an outer, tubular electrode 13 which extends through an upper support flange 14 and a lower support flange 15 and is sealingly attached to these support flanges. On both ends, the outer electrode 13 is sealed off by a ring 16 (top) and a ring 17 (bottom). The rings 16, 17 also form the holder for a tube 18 forming the dielectric, which is longer than the outer electrode 13.
An inner electrode 21, which has approximately the same length as the outer electrode 13, is arranged and centered in the interior of the tube 18 by an upper plug 19 cemented in the tube 18 and by a lower plug 20.
Immediately to the inside and immediately to the outside of the tube 18 is a jacket-shaped space 22 or 23, which, as will be described later, the flow space for the air to be ozonized, i.e. forms the discharge path for glow discharges.
The upper ends of the discharge tubes 11, 12 are enclosed by a hood 24 which is sealingly attached to the upper support flange 14. Likewise, the lower ends of the discharge tubes 11, 12 are enclosed by a hood 25 which is sealingly fastened to the lower supporting flange 15. The sections of the discharge tubes which extend between the support flanges 14 and 15 are finally surrounded by a jacket 26 which is also fastened to the support flanges 14, 15 and delimits a chamber 26 '. The hoods 24, 25 together with the support flanges 14, 15 and the jacket 26 form the housing of the ozone generator 10 to a certain extent.
The hood 24 is essentially formed from a tubular section 27, which is fastened in a sealing manner with its one end face on the upper side of the upper support flange 14, while the other end of which is closed off by a disc 28, for example made of insulating material, for example cemented in. A power supply 29 to be connected to a high-voltage generator (not shown) leads through the disk 28, to the inside of which are connected distribution conductors 30 which are each pulled through the plug 19 in the discharge tubes 11, 12 and whose ends are wound, for example, into a coil 31, which fits snugly against the inside of the inner electrode 21, possibly welded or soldered to it, to ensure perfect contact.
In contrast, the outer electrodes 13 are connected to the ground potential via the support flanges 14, 15 and the jacket 26.
A feed connector 32 for the air to be ozonized opens into the interior 33 of the hood 24. In the area of its upper end, the outer electrodes 13 have passage openings 34 through which the interior 33 of the hood 24 communicates with the jacket-shaped space 23 in the discharge tubes 11, 12. The plugs 19 have an axial bore 35 and then transverse bores 36, via which the interior 33 also communicates with the jacket-shaped space 2 in the discharge tubes 11, 12. As indicated by the arrows drawn only in their outlines, air supplied via the connection piece 32 thus flows into both rooms 22, 23.
In the area of its lower end, the outer electrodes 13 have passage openings 37, through which the space 23 of each of the discharge tubes communicates with the interior 38 of the hood 25, from which hood 25 a removal nozzle 39 for the ozone-containing air originates. The space 22 of each of the discharge tubes 11, 12 is also connected via cross bores 40, an axial bore 41 and a further cross bore 42 in the stopper 20 to the interior 38 of the hood 25. In the present case, the spaces 22, 23 are each of the discharge tubes connected in parallel with each other.
In some cases it may be advantageous if the jacket-shaped spaces 22, 23 in each of the discharge tubes are not connected in parallel, but rather in series, in such a way that the air coming from the supply nozzle 32 first flows through the inner space 22 and then through the outer space 23 which leads along the - as will be shown - directly cooled outer electrode 13. The air can thus be kept at a relatively low temperature level in a simple manner during the passage. In order to connect the rooms 22, 23 in series, it is sufficient, for example, to close the removal nozzle 39 and - as indicated by dashed lines in FIG. 1 - to subdivide the interior 33 with a dividing wall 33 'in such a way that the axial bores 35 are connected to one and the other the passage openings 34 come to rest on the other side of this partition 33 '.
In this case, a removal nozzle 39 'must be provided in section 27 on the side of the partition 33' facing away from the feed nozzle 32.
The jacket 26 is provided with an inlet connection 43 and with an outlet connection 44 for a coolant, e.g. Provide water, which is kept in circulation in the chamber 26 'by means not shown in detail in order to cool the outer surface of the outer electrodes 13 directly in the region between the support flanges 14, 15. The coolant circuit is indicated with fully drawn arrows.
From what has been said it follows that the tube 18 is practically cooled only by the air flow flowing inside and outside in the spaces 22, 23, so that the heat generated during the glow discharges accumulates and - in the steady state - both on the inside and on the Outside of the tube 18 leads to surface temperatures which prevent condensation of conductive acids (eg OHO3) on the tube 18 when operating with moist air. Condensation of these conductive acids on the inside of the (cooled) outer electrode 13 or on the outside of the inner electrode 21 is irrelevant for the occurrence of uniformly distributed glow discharges, since these electrodes are in any case electrically conductive.
However, in order to prevent corrosion damage, an acid-proof steel is expediently used for the electrodes 13 and 21, as is also the case with the known discharge tubes and, on the other hand, the amount of cooling water is regulated in such a way that a measurement of the temperature of the emerging coolant at the outlet connection 44 (indicated with the instrument 45) can be concluded that the temperature of the electrodes is also higher than the dew point of the air flowing through.
The dew point of the air can be determined continuously, for example with a dew point hygrometer 46. The operating temperature of the tube 18 can be concluded, e.g. by measuring the temperature of the air flowing out of the ozone generator at the extraction nozzle 39, which is indicated by the measuring instrument 47.
2 shows the relative ozone output as a function of the operating temperature of the tube 18 for various dew points of air. This means that the ozone output increases with decreasing moisture content in the air, but also that the ozone output reaches an optimum with a given moisture content (which also determines the dew point), if the temperature of the dielectric is around 10 C higher than that respective dew point is maintained. The hatched field delimited by the two curves a and b thus indicates the ideal operating range for the ozone generator described.
However, it can also be seen from FIG. 2 that the relative ozone yield is still perfectly acceptable if the ozone generator is operated, for example, with ambient air of 200 ° C. with a relative humidity of approximately 50%, which corresponds to a dew point of approximately 9 ° C. , regulate the flow rate of the air and / or the coolant in such a way that the surface temperature of the dielectric is at about 20 ° C.