CH648534A5

CH648534A5 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING OZONE.

Info

Publication number: CH648534A5
Application number: CH4543/81A
Authority: CH
Inventors: Ulrich Dr Kogelschatz; Michael Dr Hirth
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1981-07-10
Filing date: 1981-07-10
Publication date: 1985-03-29
Also published as: DE3220018A1; DE3220018C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Ozon gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for producing ozone according to the preamble of claim 1 and to devices for carrying out the method.

Verfahren und Vorrichtungen dieser Gattung sind beispielsweise aus der DE-OS 2 357 392, der DE-OS 2 436 914 oder der 5 US-PS 2 822 327 bekannt. Methods and devices of this type are known for example from DE-OS 2 357 392, DE-OS 2 436 914 or 5 US Pat. No. 2,822,327.

Die zunehmende Verwendung von Ozon für chemische und physikalische Zwecke hat dazu geführt, dass die auf Arbeiten von Siemens zurückgehende Ozonröhre in der jüngsten Vergangenheit in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht entschei- io dend verbessert worden ist. So wird in der US-PS 2 811 217 vorgeschlagen, die Ozonausbeute dadurch zu erhöhen, dass bestimmte Kenngrössen des Ozonisators (Frequenz der Speisespannung, Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Materials, Amplitude der Speisespannung, Dicke der Dielektrikumsschicht is und Grösse des Entladungsspalts) bestimmte Gesetzmässigkeiten erfüllen müssen. The increasing use of ozone for chemical and physical purposes has led to the fact that the ozone tube, which is the result of Siemens' work, has recently been significantly improved technically and economically. For example, US Pat. No. 2,811,217 proposes to increase the ozone yield in that certain parameters of the ozonizer (frequency of the supply voltage, dielectric constant of the dielectric material, amplitude of the supply voltage, thickness of the dielectric layer and size of the discharge gap) have to comply with certain laws .

In anderen Publikationen werden zum gleichen Zweck spezielle Kühlmassnahmen vorgeschlagen, um die Ozonausbeute zu erhöhen, so z.B. neben der Flüssigkeitskühlung der Aussenelek- 20 trode die Innenkühlung der Hochspannungselektrode mit Gas oder Flüssigkeit in der DE-OS 2 357 392, oder die Zwischenkühlung des mit Ozon angereicherten Einsatzgases bei hintereinandergeschalteten Ozonisatoren in der DE-OS 2 436 914. In other publications, special cooling measures are proposed for the same purpose in order to increase the ozone yield, e.g. in addition to the liquid cooling of the outer electrode, the internal cooling of the high-voltage electrode with gas or liquid in DE-OS 2 357 392, or the intermediate cooling of the feed gas enriched with ozone in series-connected ozonizers in DE-OS 2 436 914.

Während es bei den bekannten Verfahren und Einrichtun- 25 gen zur Herstellung von Ozon mehrheitlich darum geht, die Ozonmenge zu vergrössern, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, den Wirkungsgrad, also die Menge Ozon pro aufgewandte kWh zu erhöhen. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, zur 31 Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtungen zur Erzeugung von Ozon zu schaffen. While the known methods and devices for producing ozone are mostly concerned with increasing the amount of ozone, the present invention is based on the object of specifying a method which enables the efficiency, that is to say the amount of ozone per kWh expended to increase. It is also an object of the invention to provide suitable devices for generating ozone for carrying out the method.

Der Erfindung liegt dabei die Überlegung zugrunde, den Wirkungsgrad durch gezielte Beeinflussung der effektiven Reaktionstemperatur in Abhängigkeit von der Ozonkonzentration 35 eines Volumenelementes während der Passage durch den Ozonisator zu erhöhen, was erfindungsgemäss durch Verminderung der der Elektrodenoberflächeneinheit zugeführten elektrischen Leistung in Strömungsrichtung des Einsatzgases erfolgt. The invention is based on the consideration of increasing the efficiency by specifically influencing the effective reaction temperature as a function of the ozone concentration 35 of a volume element during passage through the ozonizer, which according to the invention takes place by reducing the electrical power supplied to the electrode surface unit in the direction of flow of the feed gas.

Der Wirkungsgrad der Ozonerzeugung ist bei kleinen Ozon- 40 konzentrationen praktisch nicht temperaturabhängig, verschlechtert sich bei grösseren Ozonkonzentrationen jedoch drastisch mit steigender Temperatur. Ausgehend von dieser Erkenntnis wird der Prozess derart gesteuert, dass die höheren Ozonkonzentrationen bei niedrigeren Temperaturen entstehen. 45 Die effektive Reaktionstemperatur setzt sich additiv zusammen aus der mittleren Temperatur im Entladungskanal. Bekanntlich setzt sich die Entladung aus einer Vielzahl von kurzen Stromimpulsen zusammen. Die Energieeinspeisung in einem solchen Entladungskanal führt zu einer lokalen momentanen Tempera- so turüberhöhung, die hier als Kanaltemperatur bezeichnet wird. Die effektive Reaktionstemperatur lässt sich somit zum einen durch Steuerung der Leistungsaufnahme in Strömungsrichtung des Einsatzgases beeinflussen, was unmittelbare Auswirkungen auf die mittlere Gastemperatur im Entladungsspalt zeitigt, zum 55 anderen kann die Beeinflussung der effektiven Reaktionstemperatur durch Herabsetzen der Kanaltemperatur erfolgen. The efficiency of ozone generation is practically not temperature-dependent with small ozone concentrations, but deteriorates drastically with higher ozone concentrations with increasing temperature. Based on this knowledge, the process is controlled in such a way that the higher ozone concentrations occur at lower temperatures. 45 The effective reaction temperature is additively composed of the mean temperature in the discharge channel. As is known, the discharge is composed of a large number of short current pulses. The energy feed in such a discharge channel leads to a local instantaneous temperature increase, which is referred to here as the channel temperature. The effective reaction temperature can thus be influenced on the one hand by controlling the power consumption in the flow direction of the feed gas, which has a direct impact on the mean gas temperature in the discharge gap, and on the other hand the effective reaction temperature can be influenced by reducing the duct temperature.

Die von einem Ozonisator aufgenommen Leistung wird unabhängig von der Form der angelegten Spannung durch die Beziehung 60 The power consumed by an ozonizer becomes independent of the shape of the applied voltage through relationship 60

P = 4f(CD + Cg) • Uz • [(Cges/Cg) • U0 - Uz] P = 4f (CD + Cg) • Uz • [(Cges / Cg) • U0 - Uz]

gegeben, worin U0 = Spitzenwert der angelegten Spannung, Uz = Zündspannung des Entladungsspaltes , f = Frequenz der 65 angelegten Spannung, Cd = Dielektrikumskapazität, Cg = Kapazität des Entladungsspaltes, Cges = (1/Cd + 1/Cg)—1 bedeuten. Diese Leistungsparabel (U0, f fest) hat ihr Maximum bei where U0 = peak value of the applied voltage, Uz = ignition voltage of the discharge gap, f = frequency of the 65 applied voltage, Cd = dielectric capacitance, Cg = capacitance of the discharge gap, Cges = (1 / Cd + 1 / Cg) −1. This performance parabola (U0, f fixed) has its maximum at

U„ U "

2 • Uz • C„/Cg, 2 • Uz • C "/ Cg,

Für grössere U0-Werte ist dP/dUz positiv, für kleinere negativ. Da die Zündspannung mit zunehmender Ozonkonzentration zunimmt, sollte der Ozonisator in jedem Fall im Bereich DP / dUz is positive for larger U0 values and negative for smaller ones. Since the ignition voltage increases with increasing ozone concentration, the ozonizer should definitely be in the range

U0 < 2 • Uz U0 <2 • Uz

Cg/ Cges betrieben werden. Herkömmliche 50 Hz-Ozonisatoren erfüllen in dieser Hinsicht nicht die vorgenannte Bedingung, da ihr Arbeitspunkt auf dem falschen Ast der Leistungsparabel (grosses U0, zu kleine Frequenz f, d.h. dP/dUz > 0) liegt (vgl. Fig. 2). Bei ihnen steigt die zugeführte Leistung in Strömungsrichtung des Einsatzgases. Cg / Cges are operated. In this respect, conventional 50 Hz ozonizers do not meet the above-mentioned condition, since their operating point is on the wrong branch of the power parabola (large U0, frequency too small f, i.e. dP / dUz> 0) (see Fig. 2). The power supplied increases in the direction of flow of the feed gas.

Unter Beachtung der vorstehenden Überlegungen ergeben sich für den Betrieb des Ozonisators folgende Möglichkeiten zur Wirkungsgradsteigerung: Taking the above considerations into account, the following options for increasing the efficiency result for the operation of the ozonizer:

a) Einrohr- oder Einfach-Ozonisator aa) Bei gegebenem Uz, Cd und Cg werden U0 und f derart gewählt, dass dP/dUz < 0 ist, so dass in Strömungsrichtung des Einsatzgases und damit zunehmender Ozonkonzentration die auf die Elektrodenoberflächeneinheit bezogene Leistung abnimmt. a) Single-tube or single ozonizer aa) Given Uz, Cd and Cg, U0 and f are selected such that dP / dUz <0, so that the power related to the electrode surface unit decreases in the direction of flow of the feed gas and thus increasing ozone concentration.

ab) Bei festem U0, f, und Cd wird die Zündspannung Uz durch Verwendung eines konischen, sich in Strömungsrichtung des Einsatzgases erweiternden Entladungsspaltes in ebendieser Richtung erhöht, was gleichfalls zu einer Verminderung der auf die Elektrodenflächeneinheit bezogenen Leistung und damit zur Wirkungsgraderhöhung führt. ab) With fixed U0, f, and Cd, the ignition voltage Uz is increased in this same direction by using a conical discharge gap that widens in the flow direction of the feed gas, which likewise leads to a reduction in the power related to the electrode surface unit and thus to an increase in efficiency.

b) Zwei- oder Mehrrohrozonisatoren, also solchen, bei denen einzelne Ozonisatoren in bezug auf die Strömungsrichtung des Einsatzgases in Serie geschaltet sind, wobei Ozonisatoren derselben Gattung aus selbständigen Baueinheiten bestehen, oder Ozonisatoren unterschiedlichen Aufbaus in einem gemeinsamen Gehäuse (Kessel) untergebracht sind, wobei Ozonisatoren unterschiedlicher Gattung durchaus gemeinsame Bauteile, z.B. Aussenelektroden, aufweisen können. b) Two-tube or multi-tube ozonizers, i.e. those in which individual ozonizers are connected in series with respect to the direction of flow of the feed gas, ozonizers of the same type consisting of independent structural units, or ozonizers of different designs are accommodated in a common housing (boiler), where Different types of ozonizers are common components, e.g. External electrodes can have.

ba) Bei Zwei- oder Mehrrohrozonisatoren wird (analog zur Ausführung nach der DE-OS 2 436 914) das Einsatzgas durch eine entsprechende Anzahl hintereinandergeschalteter einzelner Ozonisatoren geführt. Im Gegensatz zur genannten bekannten Anordnung erfolgt die Speisung erfindungsgemäss jedoch durch getrennte, jedem einzelnen Ozonisator zugeordnete Speiseeinrichtungen mit unterschiedlichen Ausgangsleistungen derart, dass in Strömungsrichtung des Einsatzgases gesehen entweder die Ausgangsspannung der Speiseeinrichtung und/oder die Frequenz abnimmt. ba) In the case of two-tube or multi-tube ozonizers (analogous to the version according to DE-OS 2 436 914), the feed gas is passed through a corresponding number of individual ozonizers connected in series. In contrast to the known arrangement mentioned, however, the supply according to the invention is carried out by separate supply devices associated with each individual ozonizer with different output powers such that, seen in the direction of flow of the feed gas, either the output voltage of the supply device and / or the frequency decreases.

bb) Bei Zwei- oder Mehrrohrozonisatoren mit an sich gleichartigen Speiseeinrichtungen weisen die stromabwärts gelegenen Ozonisatoren eine grössere Spaltweite und damit kleinere Entladungsspaltkapazität auf als die stromaufwärts gelegenen. bb) In the case of two-tube or multi-tube ozonizers with feed devices of the same type, the downstream ozonizers have a larger gap width and thus a smaller discharge gap capacity than those located upstream.

bc) Kombination aus ba) und bb). bc) combination of ba) and bb).

Wie bereits eingangs dargelegt, lässt sich die effektive Reaktionstemperatur auch durch Herabsetzen der Kanaltemperatur beeinflussen. Gerade im Bereich höherer Ozonkonzentrationen wirkt sich eine niedrigere Kanaltemperatur günstig auf den Wirkungsgrad aus. Aufgrund eingehender Untersuchungen wurde gefunden, dass sich die Kanaltemperatur durch Wahl eines dickeren Dielektrikums erniedrigen lässt. So lässt sich eine kontinuierliche Anpassung an die in Strömungsrichtung des Einsatzgases anwachsende Ozonkonzentration durch eine in gleicher Richtung anwachsende Dicke des Dielektrikums (in der Praxis in Längsrichtung anwachsende Dicke des die Hochspannungselektrode tragenden Glasrohrs erreichen. Eine praxisnähere Lösung besteht jedoch bei Zwei- und Mehrrohrozonisatoren darin, bei den hintereinandergeschalteten Einzelozonisatören Glasrohre unterschiedlicher Wandstärke oder unterschiedlicher Dielektrizitätskonstante vorzusehen. In beiden Fällen kommen As already explained at the beginning, the effective reaction temperature can also be influenced by reducing the channel temperature. Especially in the area of higher ozone concentrations, a lower duct temperature has a favorable effect on the efficiency. Based on extensive investigations, it was found that the channel temperature can be lowered by choosing a thicker dielectric. Thus, a continuous adaptation to the ozone concentration increasing in the flow direction of the feed gas can be achieved by increasing the thickness of the dielectric in the same direction (in practice in the longitudinal direction increasing the thickness of the glass tube carrying the high-voltage electrode. glass tubes of different wall thicknesses or different dielectric constants must be provided for the individual ozonizers connected in series

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4 4th

zwei sich gegenseitig unterstützende Effekte zum Tragen: Infolge derkleineren Dielektrikumskapazität nimmt das stromabwärts gelegene Rohr weniger Leistung auf und erreicht damit eine geringere Gastemperatur. Darüber hinaus stellt sich infolge der grösseren Glasdicke eine geringere Kanaltemperatur ein. 5 Man deponiert bei dieser Lösung bewusst mehr Leistung bei niedrigeren Ozonkonzentrationen, weil hier der Wirkungsgrad weniger empfindlich auf Temperaturerhöhung reagiert. two mutually supportive effects to bear: Due to the smaller dielectric capacity, the downstream pipe consumes less power and thus achieves a lower gas temperature. In addition, the channel temperature is lower due to the larger glass thickness. 5 This solution deliberately deposits more power at lower ozone concentrations because the efficiency is less sensitive to an increase in temperature.

Das erfindungsgemässe Verfahren sowie Einrichtungen zu dessen Durchführung werden nachstehend anhand von in der I0 Zeichnung stark vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. The method according to the invention and devices for its implementation are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments which are shown in a highly simplified form in the drawing.

In der Zeichnung zeigt In the drawing shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Röhrenozonisa-tors mit zugehöriger Energieversorgungseinrichtung, 15 1 shows a schematic representation of a tubular ozonizer with associated power supply device, 15

Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Verdeutlichung des funktionellen Zusammenhangs zwischen der von einem Röhrenozonisator aufgenommenen Leistung und der Zündspannung des Entladungsspaltes, 2 shows a graphical representation to clarify the functional relationship between the power consumed by a tube ozonizer and the ignition voltage of the discharge gap,

Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäs- 20 sen Einrichtung zur Herstellung von Ozon mit sich in Strömungsrichtung des Einsatzgases konisch erweiterndem Entladungsspalt unter Verwendung eines konischen Glasrohrs, 3 shows a first exemplary embodiment of the device according to the invention for producing ozone with a discharge gap which widens conically in the flow direction of the feed gas, using a conical glass tube,

Fig. 4 eine Variante zur Anordnung gemäss Fig. 3 unter Verwendung einer in Strömungsrichtung des Einsatzgases sich 2s konisch erweiternden Aussenelektrode, 4 shows a variant of the arrangement according to FIG. 3 using an outer electrode which widens conically in the flow direction of the feed gas,

Fig. 5 eine aus zwei in Serie geschalteten Einzelozonisatoren bestehende Baueinheit mit getrennten Energieversorgungseinrichtungen, 5 shows a structural unit consisting of two individual ozonizers connected in series with separate energy supply devices,

Fig. 6 eine aus zwei in Serie geschalteten Einzelozonisatoren 30 bestehende Baueinheit mit unterschiedliche Spaltweiten aufweisenden Einzelozonisatoren, 6 shows a unit consisting of two individual ozonizers 30 connected in series with individual ozonizers having different gap widths,

Fig. 7 eine Ausführungsform eines Röhrenozonisators mit t in Strömungsrichtung des Einsatzgases dicker werdendem Dielektrikum, 35 7 shows an embodiment of a tube ozonizer with t dielectric becoming thicker in the direction of flow of the feed gas, 35

Fig. 8 eine Ausführungsform mit in Serie geschalteten Röh-renozonisatoren mit unterschiedlichen Dielektrikumsdicken, 8 shows an embodiment with series-connected tube ozonizers with different dielectric thicknesses,

Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel einer aus zweistufigen oder Duplex-Röhrenozonisatoren aufgebauten Einrichtung zur Erzeugung von Ozon. 40 9 shows an exemplary embodiment of a device for generating ozone which is constructed from two-stage or duplex tubular ozonizers. 40

Der schematisch in Fig. 1 dargestellte Röhrenozonisator besteht im wesentlichen aus einem Metallrohr 1 aus rostfreiem Stahl, in welches unter Beibehaltung des Entladungsspaltes 2 ein Glasrohr 3 mit einer Innenmetallisierung 4 eingesetzt ist. Die Innenmetallisierung 4, z.B. eine Aluminium- oder Silber- 45 schicht, dient als Hochspannungselektrode und ist mit dem einen Anschluss einer Energieversorgungseinrichtung 5 verbunden, während der andere Anschluss an das äussere Metallrohr 1 geführt ist und auf Erdpotential liegt. Die Strömungsrichtung des Einsatzgases (feed) ist durch Pfeile veranschaulicht. 50 The tube ozonizer shown schematically in FIG. 1 essentially consists of a metal tube 1 made of stainless steel, into which a glass tube 3 with an internal metallization 4 is inserted while maintaining the discharge gap 2. The inner metallization 4, e.g. an aluminum or silver layer, serves as a high-voltage electrode and is connected to one connection of an energy supply device 5, while the other connection is led to the outer metal tube 1 and is at ground potential. The direction of flow of the feed gas (feed) is illustrated by arrows. 50

Die Energieversorgungseinrichtung 5 umfasst im wesentlichen einen Stromrichter 6 mit variabler Ausgangswechselspannung und einstellbarer Frequenz sowie einen dem Stromrichter 6 nachgeschalteten Hochspannungstransformator 7. Derartige Energieversorgungseinrichtungen für Ozonisatoren sind zum 55 Stand der Technik zu zählen (vgl. z.B. US-PS 4 052 045). Anders als bei der Anspeisung bekannter Ozonisatoren, wo die Amplitude der Ausgangsspannung und deren Frequenz zur Erzielung einer möglichst grossen Ozonausbeute gesteuert oder geregelt werden, wird im vorliegenden Fall die Amplitude der 60 Ausgangsspannung des Stromrichters 5 und deren Frequenz mit Blick auf den Wirkungsgrad der Ozonerzeugung eingestellt. The energy supply device 5 essentially comprises a converter 6 with a variable AC output voltage and adjustable frequency, and a high-voltage transformer 7 connected downstream of the converter 6. Such energy supply devices for ozonizers are part of the 55 state of the art (see, for example, US Pat. No. 4,052,045). In contrast to the supply of known ozonizers, where the amplitude of the output voltage and its frequency are controlled or regulated in order to achieve the greatest possible ozone yield, in the present case the amplitude of the 60 output voltage of the converter 5 and its frequency are set with a view to the efficiency of the ozone generation .

Dies wird nachstehend anhand der graphischen Darstellung der Fig. 2, welche die Leistungsparabel eines Röhrenozonisators wiedergibt, näher verdeutlicht. 65 This is explained in more detail below with the aid of the graphical representation of FIG. 2, which shows the performance parabola of a tube ozonizer. 65

Die parallel zur Uz-Achse verlaufende Gerade p schneidet die Leistungsparabel in den Punkten I und II. Im Punkt I ist dP/dUz > 0, im Punkt II ist dP/dUz < 0. Bei Zündspannungen grösser UZo vermindert sich die aufgenommene Leistung P und damit die Leistungsdichte P/Flächeneinheit. The straight line p running parallel to the Uz axis intersects the power parabola in points I and II. In point I, dP / dUz> 0, in point II, dP / dUz <0. The power P and decreases at ignition voltages greater than UZo thus the power density P / unit area.

Zur Verdeutlichung dieses Zusammenhangs sei folgendes • Beispiel angeführt. To illustrate this relationship, the following example is given.

Betrachtet man ein Ozon-Entladungsrohr mit einem Luftspalt von 1,5 mm und einer Dielektrikumsdicke von 2,5 mm (Dielektrizitätskonstante = 5), ergeben sich folgende spezifische Kapazitäten: If you consider an ozone discharge tube with an air gap of 1.5 mm and a dielectric thickness of 2.5 mm (dielectric constant = 5), the following specific capacities result:

Cg/F = 5,9 nF/m2, CD/F = 17,7 nF/m2 Cg / F = 5.9 nF / m2, CD / F = 17.7 nF / m2

Die Zündspannung beträgt beispielsweise Zz = 5 kV. The ignition voltage is, for example, Zz = 5 kV.

Wird das Rohr mit einer 50 Hz-Spannung von 20 kVeff (U0 = 20-2 kV) betrieben, so ergibt sich eine Leistungsdichte von 383 W/m2. Im folgenden sind drei Arbeitspunkte mit gleicher Leistungsdichte gewählt, von denen der erste auf dem ansteigenden Ast der Leistungsparabel (dP/dUz > 0), der zweite etwa im Maximum (dP/dUz = 0), der dritte auf dem fallenden Ast (dP/dUz < 0) der Leistungsparabel liegt. If the pipe is operated with a 50 Hz voltage of 20 kVeff (U0 = 20-2 kV), the power density is 383 W / m2. In the following, three working points with the same power density are selected, of which the first on the rising branch of the performance parabola (dP / dUz> 0), the second approximately at the maximum (dP / dUz = 0), the third on the falling branch (dP / dUz <0) the performance parabola lies.

Kenngrösse Parameter

Punkt 1 Point 1

Punkt 2 Point 2

Punkt 3 point 3

Frequenz (Hz) Frequency (Hz)

50 50

162 162

2500 2500

Spitzenspannung (kV) Peak voltage (kV)

28,3 28.3

13,35 13.35

7,1 7.1

Leistungsdichte bei Uz = 5 kV (W/m2) Power density at Uz = 5 kV (W / m2)

383 383

Leistungsdichte bei Uz = 5,25 kV (W/m2) Power density at Uz = 5.25 kV (W / m2)

396 396

382 382

93 93

Zur Verdeutlichung des Einflusses der sich infolge wachsender Ozonkonzentration ändernden Zündspannung Uz ist in der vierten Zeile der Tabelle die Zu- bzw. Abnahme der Leistungsdichte in den verschiedenen Arbeitspunkten bei 5% zunehmender Zündspannung aufgeführt. In order to clarify the influence of the ignition voltage Uz, which changes as a result of increasing ozone concentration, the increase or decrease in the power density in the various operating points at 5% increasing ignition voltage is shown in the fourth line of the table.

Bei den in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen von Röhrenozonisatoren, welche im Aufbau im wesentlichen mit demjenigen nach Fig. 1 übereinstimmen, erweitert sich der Entladungsspalt 2 konisch in Strömungsrichtung des Einsatzgases (Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Gas). Im Falle der Fig. 3 wird diese konische Erweiterung durch ein konisches Glasrohr, im Falle der Fig. 4 durch Verwendung eines konischen Metallrohres 1' gebildet. In the exemplary embodiments of tube ozonizers shown in FIGS. 3 and 4, which essentially correspond in structure to that according to FIG. 1, the discharge gap 2 widens conically in the flow direction of the feed gas (oxygen or oxygen-containing gas). In the case of FIG. 3, this conical extension is formed by a conical glass tube, in the case of FIG. 4 by using a conical metal tube 1 '.

Geht man von einem herkömmlichen Röhrenozonisator mit gleichbleibender Spaltbreite mit folgenden beispielsweisen Kenngrössen If you start from a conventional tube ozonizer with a constant gap width with the following example parameters

Spaltkapaziät: Cg : 12,3 nF/m2 Gap capacity: Cg: 12.3 nF / m2

Dielektrikumskapazität: CD : 15,4 nF/m2 Dielectric capacitance: CD: 15.4 nF / m2

Breite des Entladungsspaltes: s = 0,6 mm Width of the discharge gap: s = 0.6 mm

Zündspannung: Uz : 3,4 kV Ignition voltage: Uz: 3.4 kV

Spitzenspannung: U0 = 8 kV Peak voltage: U0 = 8 kV

Frequenz: f = 15 kHz Frequency: f = 15 kHz

(die Kapazitäten sind dabei auf die Elektrodenflächen in m2 bezogen) aus, so ergibt sich eine Leistungsdichte von ca. 5,8 kW/m2. (the capacities are based on the electrode areas in m2), this results in a power density of approx. 5.8 kW / m2.

Lässt man dagegen die Luftspaltweite in Strömungsrichtung des Einsatzgases von der Anfangsweite sa = 0,6 mm auf se = 0,9 mm bei einer Rohrlänge von typisch 1 m wachsen, so erhöht sich die Zündspannung Uz bei gleichzeitiger Reduktion der Spaltkapazität Cg. Beide Effekte zusammen ergeben eine Reduktion der Leistungsdichte auf den Wert 0,85 kW/m2 mit entsprechender Erniedrigung der effektiven Temperatur im Entladungsspalt 2. If, on the other hand, the air gap width in the flow direction of the feed gas is increased from the initial width sa = 0.6 mm to se = 0.9 mm with a tube length of typically 1 m, the ignition voltage Uz increases with a simultaneous reduction in the gap capacity Cg. Both effects together result in a reduction in the power density to the value 0.85 kW / m2 with a corresponding reduction in the effective temperature in the discharge gap 2.

Wie bereits eingangs ausgeführt, lässt sich die effektive Temperatur im Entladungsspalt 2 bei bezüglich des Einsatz As already stated at the beginning, the effective temperature in the discharge gap 2 can be compared with the use

5 5

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gases in Serie geschalteten Ozonidatoren auch durch unterschiedliche Auslegung der Energieversorgungseinrichtungen 5 herabsetzen, um auf diese Weise den Gesamtwirkungsgrad der Ozonerzeugungsanlage zu erhöhen. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind innerhalb eines gemeinsamen, die Aussenelektrode bildenden Metallrohres 1 zwei elektrisch voneinander isolierte und durch getrennte Speiseeinrichtungen 5a, 5b gespeiste Hochspannungselektroden 4a, 4b auf dem Innern eines gemeinsamen Glasrohrs 3 angeordnet. Die Ausgangsspannungen und Frequenzen der Speiseeinrichtungen sind dabei so gewählt, dass dem stromabwärts liegenden Ozonisator weniger Leistung zugeführt wird. Die Trennlinie T soll andeuten, dass die geschilderte Anspeisung auch für einzelne Ozonisatoren ausgeführt werden kann, wobei die bezüglich der Strömungsrichtung des Einsatzgases in Serie geschalteten Ozonisatoren auch räumlich distanziert angeordnet sein können, z.B. in getrennten Kesseln untergebracht sein können. Gas series-connected ozonidators also by different design of the energy supply devices 5 in order to increase the overall efficiency of the ozone generation system. In the exemplary embodiment shown in FIG. 5, two high-voltage electrodes 4a, 4b, which are electrically insulated from one another and fed by separate supply devices 5a, 5b, are arranged on the inside of a common glass tube 3 within a common metal tube 1 which forms the outer electrode. The output voltages and frequencies of the feed devices are selected so that less power is supplied to the ozonizer located downstream. The dividing line T is intended to indicate that the feed described can also be carried out for individual ozonizers, wherein the ozonizers connected in series with respect to the flow direction of the feed gas can also be spatially spaced, e.g. can be accommodated in separate boilers.

Eine Ausführungsform mit hintereinandergeschalteten Röh-renozonisatoren, die mit einer einzigen Anspeiseeinrichtung auskommt, ist in Fig. 6 beispielsweise dargestellt. Innerhalb eines gemeinsamen Metallrohres 1 sind Glasrohre 3 a, 3b unterschiedlichen Aussendurchmessers angeordnet. Auf der Einspeiseseite des Einsatzgases ergibt sich eine Spaltweite sa, die kleiner ist als die Spaltweite Sb auf der Auslassseite. Die mechanische Verbindung beider Glasrohre 3a, 3b, die gleichfalls mit Innenelektroden 4a, versehen sind, erfolgt durch ein Zwischenteil 8. Die elektrische Verbindung zwischen den beiden Innenelektroden 4a und 4b vollzieht sich durch elektrisch miteinander verbundene bürstenartige Kontaktelemente 9, 10, wie sie generell zur Kontaktierung von Innenelektroden von Röhrenozonisato-ren verwendet werden und somit bekannt sind. Infolge der in Strömungsrichtung des Einsatzgases grösseren Spaltweite se > sa in der Zone höherer Ozonkonzentration stellen sich die im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach Fig. 3 bzw. 4 geschilderten Verhältnisse hinsichtlich Wirkungsgraderhöhung ein, wobei die Wirkungsgraderhöhung infolge der nicht kontinuierlichen Anpassung der Spaltbreite an die Ozonkonzentration weniger ausgeprägt ist, doch ist ein Aufbau entsprechend Fig. 6 technisch einfacher zu realisieren. An embodiment with tube-connected tube ozonizers, which manages with a single feed device, is shown in FIG. 6, for example. Glass tubes 3a, 3b of different outside diameters are arranged within a common metal tube 1. On the feed side of the feed gas, there is a gap width sa that is smaller than the gap width Sb on the outlet side. The mechanical connection of the two glass tubes 3a, 3b, which are also provided with internal electrodes 4a, takes place by means of an intermediate part 8. The electrical connection between the two internal electrodes 4a and 4b takes place by means of brush-like contact elements 9, 10 which are electrically connected to one another, as is generally the case Contacting of internal electrodes of tube ozonizers can be used and are therefore known. As a result of the larger gap width se> sa in the zone of higher ozone concentration in the flow direction of the feed gas, the conditions described in connection with the embodiment according to FIGS. 3 and 4 with regard to efficiency increase occur, the efficiency increase due to the non-continuous adaptation of the gap width to the ozone concentration is less pronounced, but a structure according to FIG. 6 is technically easier to implement.

Auch bei einer Anordnung nach Fig. 6 besteht die Möglichkeit, die beiden links und rechts des Zwischenteils gelegenen Ozonisatorhälften als selbständige Baueinheiten auszuführen, die räumlich getrennt bezüglich des Einsatzgases in Serie geschaltet sind, oder — wie später noch im Zusammenhang mit Fig. 9 erläutert wird — zwei mit Innenelektroden versehene Glasrohre in einem gemeinsamen Metallrohr 1 anzuordnen. Even with an arrangement according to FIG. 6, there is the possibility of designing the two ozonizer halves located on the left and right of the intermediate part as independent structural units which are connected in series spatially separated with respect to the feed gas, or - as will be explained later in connection with FIG. 9 - To arrange two glass tubes provided with internal electrodes in a common metal tube 1.

Eine Anpassung der Leistungsdichte an die Ozonkonzentration ist ferner möglich durch stetiges Anwachsenlassen der Dicke des die Innenelektrode 4 tragenden Glasrohres, wie es in der Fig. 7 beispielsweise dargestellt ist. Während die Weite s des Entladungsspaltes 2 über die gesamte Länge des Röhrenozonisators konstant gehalten ist, erhöht sich die Dicke des Glasrohres 3c von einer Anfangsdicke sa zu einer Enddicke se. It is also possible to adapt the power density to the ozone concentration by continuously increasing the thickness of the glass tube carrying the inner electrode 4, as is shown in FIG. 7, for example. While the width s of the discharge gap 2 is kept constant over the entire length of the tube ozonizer, the thickness of the glass tube 3c increases from an initial thickness sa to an end thickness se.

Bei einem Labormuster eines Röhrenozonisators gemäss Fig. 7 mit folgenden Kenngrössen In the case of a laboratory pattern of a tube ozonizer according to FIG. 7 with the following parameters

Spaltkapazität: Cg : 12,3 nF/m2 Cleaving capacity: Cg: 12.3 nF / m2

Dielektrikumskapazität: CD = 20,8 nF/m2 Dielectric capacitance: CD = 20.8 nF / m2

Breite des Entladungsspaltes: s = 0,7 mm Width of the discharge gap: s = 0.7 mm

Dicke des Glasrohrs am Einlass: da = 2 mm Thickness of the glass tube at the inlet: da = 2 mm

Dicke des Glasrohrs am Auslass: de = 4 mm Thickness of the glass tube at the outlet: de = 4 mm

Zündspannung: Uz = 3,4 kV Ignition voltage: Uz = 3.4 kV

Spitzenspannung: U0 = 14 kV Peak voltage: U0 = 14 kV

Frequenz: f = 3 kHz Frequency: f = 3 kHz

(die Kapazitäten sind auf die Elektrodenfläche in m2 bezogen) variiert die Leistungsdichte zwischen 7,3 kW/m2 am Rohranfang (Einsatzgas-Einlass) und 2,8 kW/m2 am Rohrende mit entsprechender Reduktion der mittleren Temperatur im Entladungsspalt. Diese Lösung bringt als zusätzlichen Vorteil, dass die Stärke der Einzelentladungen mit zunehmender Dielektrikumsdicke (Glasrohrdicke) abnimmt, was die Kanaltemperatur erniedrigt. (the capacities are based on the electrode area in m2) the power density varies between 7.3 kW / m2 at the start of the tube (feed gas inlet) and 2.8 kW / m2 at the end of the tube with a corresponding reduction in the average temperature in the discharge gap. This solution has the additional advantage that the strength of the individual discharges decreases with increasing dielectric thickness (glass tube thickness), which lowers the channel temperature.

Auf dem gleichen Prinzip der Wirkungsgraderhöhung der Ozonerzeugung beruht die Ausführungsform gemäss Fig. 8, bei welcher im Grunde genommen zwei Röhrenozonisatoren mit der selben Spaltweite s, aber unterschiedlichen Glasdicken da bzw. de der die Innenelektroden 4a bzw. 4e tragenden Glasrohre 3a und 3e bezüglich des Einsatzgases in Serie geschaltet sind. Beide Glasrohre sind an der Stossstelle 11 zusammengeschmolzen. Die Innenmetallisierung überdeckt die Stossstelle und stellt die elektrische Verbindung zwischen den beiden Innenelektroden 4a und 4e her. Anstelle von Glasrohren unterschiedlicher Wandstärke können aber auch Glasrohre z.B. derselben Wandstärke jedoch unterschiedlicher Dielektrizitätskonstante des Glases verwendet werden. Bei dieser Alternative soll das bezüglich der Strömungsrichtung des Einsatzgases stromabwärts gelegene Glasrohr eine kleinere Dielektrizitätskonstante aufweisen als das stromaufwärts gelegene Glasrohr. Beide Lösungen bieten einen vernünftigen Kompromiss zwischen Wirkungsgraderhöhung einerseits und technisch/wirtschaftlicher Realisierung. Glasrohre mit zylindrischer Aussenfläche und in Längsrichtung anwachsender Glasdicke sind zwar ohne weiteres herstellbar, doch dürften sie preislich über «klassischen» Glasrohren liegen, so dass ihr wirtschaftlicher Einsatz nicht zuletzt im Hinblick auf die grosse Anzahl Einzelozonisatoren einer Ozonanlage eher beschränkt sein dürfte. The embodiment according to FIG. 8 is based on the same principle of increasing the efficiency of ozone generation, in which basically two tube ozonizers with the same gap width s but different glass thicknesses da and de of the glass tubes 3a and 3e carrying the internal electrodes 4a and 4e with respect to the Feed gas are connected in series. Both glass tubes are melted together at the joint 11. The inner metallization covers the joint and establishes the electrical connection between the two inner electrodes 4a and 4e. Instead of glass tubes of different wall thicknesses, glass tubes e.g. the same wall thickness but different dielectric constant of the glass can be used. In this alternative, the glass tube located downstream with respect to the flow direction of the feed gas should have a lower dielectric constant than the upstream glass tube. Both solutions offer a reasonable compromise between increasing efficiency on the one hand and technical / economic implementation. Glass tubes with a cylindrical outer surface and a glass thickness that increases in the longitudinal direction can be easily produced, but they should be more expensive than "classic" glass tubes, so that their economic use should be rather limited, not least in view of the large number of individual ozonizers in an ozone system.

Wie die nachstehende Gegenüberstellung zeigt, wird durch die erfindungsgemässe Hintereinanderschaltung von Röhrenozonisatoren mit unterschiedlichen Dielektrikumsdicken eine spürbare Erhöhung des Wirkungsgrades der Ozonerzeugung. As the following comparison shows, the series connection of tube ozonizers according to the invention with different dielectric thicknesses results in a noticeable increase in the efficiency of the ozone generation.

Ausgangspunkt für diese Gegenüberstellung sind zwei Röhrenozonisatoren gleicher aktiver Länge, gespeist mit einer Spitzenspannung U0 = 12,7 kV und Frequenz f = 3 kHz und folgenden Kenndaten für eine gewünschte Konzentration von 3 Gew.-% 03: The starting point for this comparison are two tube ozonizers of the same active length, fed with a peak voltage U0 = 12.7 kV and frequency f = 3 kHz and the following characteristics for a desired concentration of 3% by weight 03:

Kenngrösse Parameter

Rohr I Tube I

Rohr II Pipe II

Spaltweite s = 0,65 mm s = 0,65 mm Gap width s = 0.65 mm s = 0.65 mm

Dielektrikumsdicke da = 1,9 mm de = 3,0 mm Dielectric thickness da = 1.9 mm de = 3.0 mm

Dielektrikumskapazität Dielectric capacitance

CD = 2,7 nF CD = 2.7 nF

Dd = 1,7 nF Dd = 1.7 nF

Spaltkapazität Gap capacity

Cg = 1,6 nF Cg = 1.6 nF

Wird die Hintereinanderschaltung von Rohr I und Rohr II analog Fig. 8 mit 3 kHz und einer Spitzenspannung von 12,7 kV bei Kühlung der metallischen Aussenelektrode (einseitige Kühlung) gespeist, so ergeben sich folgende Daten: If the series connection of tube I and tube II is fed analogously to FIG. 8 with 3 kHz and a peak voltage of 12.7 kV when cooling the metallic outer electrode (one-sided cooling), the following data result:

Rohr I: Leistungsdichte 6,7 kW/m2 Pipe I: power density 6.7 kW / m2

eff. Temperaturerhöhung ca. 60 K Ozonkonzentration: 2 Gew.-Vo Stündliche Ozonmenge ca. 142 g/h eff. Temperature increase approx. 60 K ozone concentration: 2% by weight Hourly ozone quantity approx. 142 g / h

Rohr II: Leistungsdichte 3,8 kW/m2 Pipe II: power density 3.8 kW / m2

eff. Temperaturerhöhung ca. 30 K Konzentrationserhöhung auf ca. 3,1% eff. Temperature increase approx. 30 K concentration increase to approx. 3.1%

zusätzliche stündliche Ozonproduktion ca. 77,3 g/h. additional hourly ozone production approx. 77.3 g / h.

Für die Gesamtkonfiguration, bestehend aus den zwei bezüglich des Einsatzgases in Serie geschalteten Röhrenozonisatoren, ergibt sich eine Leistungsdichte bezogen auf die Elektrodenfläche in m2 in Höhe von ca. 5 kW/m2 und eine Konzentration von 3,1 Gew.-% O3. For the overall configuration, consisting of the two tube ozonizers connected in series with regard to the feed gas, there is a power density in relation to the electrode area in m2 of approximately 5 kW / m2 and a concentration of 3.1% by weight O3.

Die Hintereinanderschaltung von zwei Röhrenozonisatoren The series connection of two tube ozonizers

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20 20th

15 15

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mit den Kenngrössen von Rohr I und gleichfalls einseitiger Kühlung erbringt hingegen bei gleicher gewünschter Ozonkonzentration einen um 5 - 10% geringeren Wirkungsgrad. on the other hand, with the characteristics of tube I and also one-sided cooling, the efficiency is 5 - 10% lower with the same desired ozone concentration.

Bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel einer aus zweistufigen Röhrenozonisatoren aufgebauten Anlage zur Erzeugung von Ozon sind eine Vielzahl von Ozonisatoren in einem gemeinsamen Kessel 12 untergebracht. Der Kessel 12 ist durch nicht dargestellte Deckel verschlossen, durch welche das Einsatzgas zugeführt bzw. das mit Ozon angereicherte Gas abgeführt wird. Der Kessel 12 weist rohrbodenartige Trennwände 13, 14 auf, in welche Metallrohre 1 eingesteckt sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind lediglich vier dieser Rohre 1 eingezeichnet. Die Rohre sind an ihren Einspannstellen in den Trennwänden 13, 14 gegenüber dem Kesselinneren abgedichtet. Über Stutzen 15, 16 in der Kesselwand wird ein Kühlmittel, z.B. Wasser, in das Kesselinnere geleitet bzw. abgeführt, das zur Aussenkühlung der Metallrohre 1 dient. In the exemplary embodiment shown in FIG. 9 of a plant for the production of ozone constructed from two-stage tubular ozonizers, a large number of ozonizers are accommodated in a common boiler 12. The boiler 12 is closed by a cover, not shown, through which the feed gas is supplied or the gas enriched with ozone is discharged. The boiler 12 has tube-like partition walls 13, 14, into which metal tubes 1 are inserted. For reasons of clarity, only four of these tubes 1 are shown. The pipes are sealed at their clamping points in the partitions 13, 14 from the inside of the boiler. A coolant, e.g. Water fed into or removed from the inside of the boiler, which serves to cool the metal pipes 1 outside.

In die Metallrohre 1 sind von beiden Seiten einseitig verschlossene und mit einer Innenmetallisierung 4 versehene Glasrohre 3f, 3g, 3h, 3i eingebracht, welche durch Distanzelemente 17 gegenüber den Metallrohren 1 distanziert sind und zwischen sich und den Metallrohrwänden ringförmige Entladungsspalte 2, 2a, 2e freilassen. Glass tubes 3f, 3g, 3h, 3i, which are closed on one side and provided with an inner metallization 4, are introduced into the metal tubes 1, which are spaced apart from the metal tubes 1 by spacer elements 17 and leave annular discharge gaps 2, 2a, 2e between them and the metal tube walls .

Die obere Hälfte der Fig. 9 weist entsprechend der Ausfüh-rungsform der Erfindung gemäss Fig. 8 im einlassseitigen Abschnitt (linke Hälfte des Kessels 12) Glasrohre 3f auf, deren Wanddicke kleiner ist als die Wanddicke der Glasrohre 3g im auslassseitigen Kesselabschnitt, während die Weite des Entladungsspaltes über die gesamte Kessellänge konstant ist. According to the embodiment of the invention according to FIG. 8, the upper half of FIG. 8 has glass tubes 3f in the inlet-side section (left half of the boiler 12), the wall thickness of which is smaller than the wall thickness of the glass tubes 3g in the outlet-side boiler section, while the width of the discharge gap is constant over the entire length of the boiler.

Die untere Hälfte der Fig. 9 enthält bezüglich des Einsatzgases in Serie geschaltete Röhrenozonisatoren mit Glasrohren 3h, 3i unterschiedlichen Aussendurchmessers. Auf diese Weise werden einlassseitig Entladungsspalte 2a gebildet, die kleiner sind als die auslassseitigen Entladungsspalte 2e. Dieser Aufbau entspricht demgemäss einer Anordnung nach Fig. 6. The lower half of FIG. 9 contains tube ozonizers with glass tubes 3h, 3i of different outer diameters connected in series with respect to the feed gas. In this way, discharge gaps 2a are formed on the inlet side, which are smaller than the discharge gaps 2e on the outlet side. This structure accordingly corresponds to an arrangement according to FIG. 6.

Es versteht sich, dass bei einer praktischen Ausführung einer Ozonerzeugungsanlage im Hinblick auf die optimale Dimensionierung ein Kessel nur mit einer Gattung von hintereinandergeschalteten Ozonisatoreinheiten gemäss Fig. 6 oder It goes without saying that in the case of a practical implementation of an ozone generation system with regard to the optimal dimensioning, a boiler only with a type of series-connected ozonizer units according to FIG

Fig. 8 aufgebaut wird. Aus Vereinfachungsgründen sind in der Fig. 9 ferner Einzelheiten der Beschattung der Ozonisatoren, wie z.B. Entkopplungsinduktivitäten, Speicherkondensatoren' und dgl. fortgelassen worden. Fig. 8 is constructed. For reasons of simplicity, details of the shading of the ozonizers, such as e.g. Decoupling inductors, storage capacitors' and the like. Have been omitted.

5 Neben den im vorliegenden Zusammenhang im Vordergrund stehenden Erhöhung des Wirkungsgrades bietet die Anordnung nach Fig. 9 — sei es die eine oder die andere darin dargestellte Variante — den für die Praxis wichtigen Vorteil, dass bereits bestehende Ozonanlagen mit unter sich gleicharti-lo gen Röhrenozonisatoren allein durch Ersatz einer Hälfe der Glasrohre umgerüstet werden kann, wobei im Falle der Ausführungsform gemäss oberer Hälfte der Fig. 9 sogar auf die vorhandenen Distanzierungselemente 17 zurückgegriffen werden kann. 5 In addition to the increase in efficiency which is in the foreground in the present context, the arrangement according to FIG. 9 - be it one or the other variant illustrated therein - offers the advantage, which is important in practice, that already existing ozone systems with tube ozone generators of the same type can be converted only by replacing one half of the glass tubes, and in the case of the embodiment according to the upper half of FIG. 9 it is even possible to use the existing spacing elements 17.

15 Gegenstand der vorliegenden Ausführungsbeispiele waren sogenannte Röhrenozonisatoren mit einer metallischen Aussenelektrode und einer auf dem inneren eines Glasrohres angeordneten Innenelektrode. Ohne den Bereich der erfindungsgemäs-sen Lehre zu verlassen, können folgende Abwandlungen reali-20 siert werden: The subject of the present exemplary embodiments were so-called tube ozonizers with a metallic outer electrode and an inner electrode arranged on the inside of a glass tube. The following modifications can be implemented without leaving the scope of the teaching according to the invention:

1. Ersatz des mit einer Innenmetallisierung versehenen Glasrohres durch ein mit einer dielektrischen Schicht versehenes zweites Metallrohr, wobei die dielektrische Schicht der anderen Elektrode zugewandt ist und beispielsweise eine Email- oder Eloxalschicht ist. 1. Replacement of the glass tube provided with an internal metallization by a second metal tube provided with a dielectric layer, the dielectric layer facing the other electrode and being, for example, an enamel or anodized layer.

2. Beide Elektroden 1 und 4 sind auf ihren einander zugewandten Oberflächen mit einer dielektrischen Schicht versehen. 2. Both electrodes 1 and 4 are provided with a dielectric layer on their mutually facing surfaces.

3. Der Entladungsspalt 2 wird durch den Ringraum zwischen zwei koaxialen Glasröhren gebildet, von denen die innere mit einer Innenmetallisierung, die äussere mit einer Aussenme-tallisierung versehen ist. 3. The discharge gap 2 is formed by the annular space between two coaxial glass tubes, of which the inner one is provided with an inner metallization, the outer one with an outer metalization.

Die Erfindung beschränkt sich darüber hinaus nicht auf die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Röhrenozonisato-35 ren. Sie lässt sich in analoger Weise auch auf sogenannte Plat-tenozonisatoren anwenden, bei denen das Einsatzgas zwischen zwei plattenförmigen Elektroden, von denen mindestens eine mit einer Schicht aus dielektrischem Material versehen ist, hindurchgeführt wird. In addition, the invention is not limited to the tube ozonizers shown in the exemplary embodiments. It can also be applied in an analogous manner to so-called plate tenonizers, in which the feed gas is between two plate-shaped electrodes, at least one of which has a layer of dielectric Material is provided, is passed through.

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5 Blätter Zeichnungen 5 sheets of drawings

Claims

648 534

2nd

PATENT CLAIMS

1. A method for producing ozone using at least one ozonizer fed by an energy supply device with at least two electrodes and an intermediate dielectric layer, which are arranged such that an intermediate space serving as a discharge gap is formed between them, an oxygen-containing gas being passed through the discharge space is characterized in that to increase the overall efficiency of ozone generation, the electrical power supplied to the electrode surface unit is reduced in the flow direction of the feed gas.

2. The method according to claim 1, characterized in that the electrical power supplied is reduced with increasing ozone concentration.

3. The method according to claim 1, characterized in that the energy supply device of the ozonizer reference | The peak value (Uz) and frequency (f) of the voltage applied to the ozonizer is such that the power related to the electrode surface unit decreases in the direction of flow of the feed gas and thus increasing ozone concentration.

4. The method according to claim 1, characterized in that to reduce the power related to the electrode surface unit, the discharge gap becomes larger in the flow direction of the feed gas.

5. The method according to claim 1, characterized in that when connected in series with respect to the flow direction of the feed gas ozonizers these are fed by supply devices with decreasing output power.

6. The method according to claim 1, characterized in that with respect to the flow direction of the feed gas in series connected ozonizers in the flow direction of the feed gas downstream ozonizers are used with a larger gap width and thus smaller discharge gap capacity.

7. The method according to claim 1, characterized in that to reduce the effective reaction temperature, the channel temperature is reduced by using a dielectric with increasing thickness in the flow direction of the feed gas.

8. Device for performing the method according to claim 1 and 5, characterized in that the one electrode is designed as a metal tube (1) that on the inside of an inside of this metal tube (3) made of dielectric material at least two further electrodes (4a, 4b ) are arranged, which are connected to separate energy supply devices (5a, 5b), the reference potential of which is the metal tube (1), and that the energy supply devices can be set in terms of output voltage and frequency (FIG. 5).

9. Device for performing the method according to claim 1 and 6, characterized by an ozonizer (2), the discharge gap, the inlet side is smaller than the outlet side.

10. The device according to claim 9, characterized in that the gap width of the discharge gap (2) is continuously increasing in the flow direction of the feed gas.

11. The device according to claim 9, characterized in that the ozonizer has individual sections connected in series with respect to the flow direction of the feed gas with the gap width remaining constant in the respective section, downstream ozonizer sections having a larger gap width than downstream ozonizer sections.

12. The device according to claim 9, characterized in that the one electrode as a metal tube (1), the other electrode (4) is arranged on the inside of a tube (3 ') made of dielectric material, the outer diameter of which

The inlet side of the feed gas is larger than on the outlet side.

13. The device according to claim 9, characterized in that a plurality of individual ozonizers are connected in series with respect to the flow direction of the feed gas and that the following individual ozonizer (s) have increasing discharge gap widths downstream in the series circuit (FIG. 9, lower half).

14. Device according to claim 12, characterized in that the outer diameter of the tube (3 ') decreases continuously in the flow direction of the feed gas (Fig. 3).

15. Device according to claim 12, characterized in that within a common metal tube (1) or separate metal tubes two or more tubes (3 a, 3b) made of dielectric material with different outside diameters are arranged, the other electrodes (4a, 4b) are electrically connected to one another, the pipe (3b) with a smaller outside diameter following the pipe (3a) with a larger outside diameter in the direction of flow of the feed gas (FIG. 6).

16. The device according to claim 12, characterized in that the outer metal tube (1 ') expands continuously in the flow direction of the feed gas or has discrete diameter expansions (Fig. 4).

17. Device for performing the method according to claim 1 and 7, characterized by an ozonizer, the dielectric capacity (Cd) in the flow direction of the feed gas is smaller.

18. Device according to claim 17, characterized in that the thickness of the dielectric or its dielectric constant becomes smaller in the flow direction of the feed gas.

19. Device according to claim 17, characterized in that one electrode is designed as a metal tube (1), the other electrode (4) is arranged on the inside of a tube (3c) made of dielectric material, the wall thickness (da) of which is on the inlet side of the feed gas is smaller than the wall thickness (de) on the outlet side, and the tube made of dielectric material has the same outside diameter or an outside diameter that decreases in the flow direction of the feed gas.

20. The device according to claim 17, characterized in that a plurality of individual ozonizers are connected in series with respect to the flow direction of the feed gas and that the following ozonizers have increasing dielectric thickness or decreasing dielectric constant in the series circuit downstream (FIG. 9, upper half).

21. Device according to claim 19, characterized in that the tube (3c) is designed as a glass tube which tapers conically inside in the direction of flow of the feed gas (FIG. 7).

22. Device according to claim 19, characterized in that tubes (3a, 3e) made of dielectric material with different wall thickness (da / de) or dielectric constant are arranged within a common metal tube (1) or separate metal tubes, the electrodes (4a, 4e) are electrically connected to each other, the tube (3e) with a larger wall thickness (de) or a smaller dielectric constant, seen in the flow direction of the feed gas, following the pipe (3a) with a smaller wall thickness (da) or a larger dielectric constant (FIG. 8).

23. The device according to claim 18 or 19, characterized in that the ozonizers are arranged within a common boiler (12) and have common external electrodes (1).

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