CH649518A5 - Verfahren und schaltungsanordnung zur durchfuehrung von gasentladungsreaktionen. - Google Patents

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CH649518A5
CH649518A5 CH7101/79A CH710179A CH649518A5 CH 649518 A5 CH649518 A5 CH 649518A5 CH 7101/79 A CH7101/79 A CH 7101/79A CH 710179 A CH710179 A CH 710179A CH 649518 A5 CH649518 A5 CH 649518A5
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Ulrich Dr Kogelschatz
Jiri Dr Mastner
Klaus Prof Dr Ragaller
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/10Preparation of ozone
    • C01B13/11Preparation of ozone by electric discharge
    • C01B13/115Preparation of ozone by electric discharge characterised by the electrical circuits producing the electrical discharge

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  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Gasentladungsreaktionen gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Verfahren und Vorrichtung zur. Durchführung von Gasentladungsreaktionen finden insbesondere bei der Erzeugung von Ozon aus Sauerstoff Anwendung, da Ozon als starkes Oxidationsmittel zur Abwasserreinigung, Luftverbesserung, Trinkwasserbehandlung, Lebensmittellagerung sowie in der Medizin und Chemie verwendet wird.
Aus der DE-OS 2617104 ist ein Verfahren und eine Vor2
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richtung zur Durchführung von Koronaentladungsreaktionen bei dem ein Reaktionsgas durch einen Koronaentladungsspalt hindurchgeleitet wird und in dem Spalt elektrische Energie in Form schmaler Impulse freigesetzt wird, wodurch unter Ausbildung einer Koronaentladung den in dem Spalt befindlichen Elektronen und Gasionen Energie zugeführt wird. Die Elektronen werden zur Erzielung einer produktiven Reaktion des Reaktionsgases mit Energie beaufschlagt. Die während der Reaktion entstandenen Gasionen werden aus dem Spalt beseitigt, um eine unproduktive Energiebeaufschlagung der Ionen zu minimieren. Die Beseitigung der Gasionen erfolgt durch ein Vorspannungspotential und zwar in dem Zeitintervall zwischen den schmalen Impulsen. Die Gasionen können auch durch Zumischung von negativ geladenen feinunterteilten Flüssigkeits- und Feststoffteilchen neutralisiert werden. Das Verfahren wird zur Ozonerzeugung verwendet, wobei Ozon aus einem sauerstoffhaltigen Gasgemisch erzeugt wird, das erhebliche Mengen an Feuchtigkeit und anderen Verunreinigungen enthält.
Bei einem derartigen Verfahren werden die Impulse durch eine relativ aufwendige Schaltung erzeugt, bei der das Schaltelement in der Lage sein muss, die volle Spannung zu schalten.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, durch das auf wirtschaftliche und konstruktiv einfache Weise eine Zerstörung des gebildeten Ozons verhindert wird und mit relativ geringem Energieaufwand grosse Mengen Ozon hergestellt werden können.
Durch die erfindungsgemässe Durchführung der Entladungsreaktionen wird eine homogene Gasentladung erreicht und dass der dem Entladungsspalt zugeführte Spannungsimpuls endet, bevor die Entladung in eine Funken- oder Bogen-entladung umschlagen kann, wodurch eine Zerstörung des gebildeten Ozons verhindert wird.
Anspruch 1 besitzt den Vorteil, dass die gewünschten steilen Spannungsimpulse durch ein Wechselspannungssignal Ua und eine zweite Komponente Ub erzeugt werden, wobei die Schaltelemente lediglich die zweite Komponente Ub schalten müssen. Die Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 3 ermöglicht es, die Betriebsspannung kurzzeitig dem für die Ozonproduktion günstigsten Wert anzunähern, der über der stationären Zündspannung liegen kann. Nach Anspruch 4 kann die Annäherung an die Betriebsspannung besonders schnell erfolgen. Anspruch 5 reduziert die Anforderungen an die Schaltelemente, welche die überlagerte Spannungskomponente schalten müssen. Zusätzlich können besonders hohe Überspannungen erreicht werden. Anspruch 6 und 7 gewährleisten eine homogene Zündung der Entladung, was schon durch eine relativ niederenergetische zweite Wechselspannungskomponente Ub erreicht wird. Die Verwendung von Wechselspannungen gemäss Anspruch 8 hat sich als besonders günstig zur Erhöhung der Ozonausbeute erwiesen. Wie in Anspruch 9 beschrieben ist, eignet sich das erfindungsgemässe Verfahren besonders zur Herstellung von Ozon aus Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas. Die Schaltanordnung zur Durchführung des Verfahrens, wie sie in Anspruch 10 und 11 beschrieben ist, kann sehr kostengünstig realisiert werden und ist auch bei Dauerbetrieb wenig störanfällig. Bei Verwendung einer Schaltanordnung gemäss Anspruch 12 können Energieverluste durch Kurzschlussentladung des Funkenstreckenkondensators verhindert werden, wodurch sich die gespeicherte Energie durch den Entladungsspalt entlädt.
Nach Anspruch 13 ergibt sich zusätzlich die Möglichkeit, die Anstiegsflanke des überlagerten Stromimpulses auf den für die Ozonproduktion günstigsten Wert einzustellen. Durch die Ausgestaltung der Erfindung gemäss Anspruch 14, 15
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und 20 wird die Schaltgenauigkeit und Lebensdauer des Schaltelementes wesentlich erhöht.
Die Schaltungsanordnung gemäss Anspruch 16 ermöglicht es, den Schaltkondensator frei, vorzugsweise sehr klein zu dimensionieren, wodurch der Schaltkondensator direkt in den Ozonisator integriert werden kann.
Der Vorteil der Schaltung nach Anspruch 17 liegt darin, dass die Schaltelemente nur die zweite Wechselspannungskomponente (Ub) durchschalten und den doppelten Wert (2Ub) sperren müssen. Dabei müssen lediglich die beiden Schaltelemente sowie die Impulskondensatoren und der Speicherkondensator unmittelbar am Entladungskanal angeordnet sein bzw. in den Ozonisator integriert werden. Alle anderen Schaltkreiselemente können getrennt aufgebaut sein.
Die Verwendung von je einem Impulskondensator für die positive und negative Polarität hat den Vorteil, dass die Kondensatoren nicht umgeladen werden müssen, was jeweils Energieverluste zur Folge hat. Die Ausführung des Schaltelementes, wie es in den Ansprüchen 18,19 und 20 beschrieben ist, besitzt den Vorteil, dass nur ein einziges Schaltelement für beide Polaritäten benötigt wird. Bei Verwendung der Schaltelemente, wie sie in den Ansprüchen 21 und 22 angegeben sind, kann auf die Gleichrichterschaltung verzichtet werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Schaltelemente zur Erzeugung der Spannungsüberhöhung direkt in den Ozonisator integriert werden können, wodurch Zuleitungsinduktivitäten weitgehend vermieden und Induktivitätseinflüsse, die dem gewünschten schnellen Spannungsanstieg entgegenwirken, erheblich reduziert werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von mehreren in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 a zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. lb, lcund ld graphische Darstellungen, bei welchen die den Elektroden des Entladungsspaltes zugeführten Spannungen in der Ordinatenrichtung über der Zeit als Abzisse aufgetragen sind, wobei bevorzugte Formen der zur Erzeugung der Entladung verwendeten Spannungen dargestellt sind,
Fig. 2 bis einschliesslich 7, bevorzugte Schaltanordnungen, um die gewünschte Entladung zu erhalten,
Fig. 7a, 7b und 7c Schaltanordnungen, die bevorzugt als Schaltelemente geeignet sind,
Fig. 8,9 und 10 Schnitte entlang der Längsachse von Ozonisatoren, wie sie im Rahmen der Erfindung verwendet werden können.
Zur Verdeutlichung der allen Ausführungsbeispielen zugrunde liegenden erfinderischen Idee sind in den Figuren gleichwirkende Teile mit denselben Bezugsziffern versehen.
Gemäss Fig. 1 a besteht ein Ozonisator aus zwei zueinander parallelen, elektrisch leitenden, plattenförmigen Elektroden 2,2', die durch eine parallel zu diesen verlaufende dielektrische Schicht 3 von gleichmässiger Dicke sowie durch einen Entladungsspalt 4 voneinander getrennt sind. Die dielektrische Schicht 3 ist auf der Oberfläche der Elektrode 2' angeordnet, so dass der Entladungsspalt 4 zwischen der dielektrischen Schicht 3 und der Elektrode 2 verläuft. Die mit dem Dielektrikum 3 belegte Elektrode 2' ist an eine Wechselspannungsquelle 5 angeschlossen, welche in Serie mit einer Impulsquelle 6 geschaltet ist, und über diese mit der Elektrode 2 verbunden. Die Wechselspannungsquelle 5 erzeugt gemäss Fig. lb eine symmetrisch zur t-Achse verlaufende Sinusspannung Ua, die an den Elektroden 2,2' anliegt, und
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deren Maxima und Minima unterhalb einer stationären Zündspannung Uz liegen, die zur Zündung der Gasentladung in dem Entladungsspalt 4 erforderlich ist. Die Impulsquelle 6 erzeugt rechteckförmige Wechselspannungsimpulse Ub, wie sie in Fig. lc dargestellt sind. Gemäss Fig. lc überlagern sich die Wechselspannungsimpulse Ub der Sinusspannung Ua in deren Maxima und Minima zu einem Wechselspannungssignal Uc, dessen Höchstwerte über der Zündspannung Uz liegen.
Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes ist folgende:
Durch den Entladungsspalt 4 strömt ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch oder reiner Sauerstoff. An den Elektroden 2,2' des Ozonisators 1 liegt die Sinusspannung Ua (z.B. 50 Hz) an, mit einem Scheitelwert wenig unter der Zündspannung Uz. Im Spannungsmaximum bzw. -Minimum wird ihr ein schneller Spannungsimpuls überlagert, der eine steile Anstiegsflanke aufweist. Dadurch steigt die Gesamtspannung kurzzeitig, z.B. in 20ns, über die Zündspannung Uz an, wodurch eine homogene Entladung in dem Gasgemisch erreicht wird, was zur Bildung von Ozon aus den entstandenen Sauerstoffatomen und dem noch vorhandenen molekularen Sauerstoff führt. Der schnelle Stromimpuls kann z.B. 100ns dauern und ist beendet, bevor die Entladung in eine Funken- oder Bogenentladung umschlagen kann. Dadurch wird eine lokale Erhitzung des Gases und damit eine Zerstörung des gebildeten Ozons vermieden. Anstelle der Sinuswechselspannung Ua kann auch eine Rechtecks- oder Dreieckswechselspannung verwendet werden. Die Form der überlagerten Spannungsimpulse ist nicht auf die in Fig. lc dargestellte Rechtecksform beschränkt, sie müssen jedoch eine steile Anstiegsflanke aufweisen, die zeitlich annähernd in den positiven und negativen Extremwerten der ersten Wechselspannungskomponente Ua liegt.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltvorrichtung sind die Elektroden 2,2' des Ozonisators mit der Sekundärwicklung eines Transformators 8 verbunden, der aus einer Primärwicklung 8' mit Anschlussklemmen 7 und der Sekundärwicklung aufgebaut ist. Die Verbindung der Elektroden 2,2' mit den Sekundärwicklungsklemmen 8" des Transformators 8 ist mit einem Speicherkondensator 11 überbrückt. Der Speicherkondensator 11 ist mit der Elektrode 2 über einen mit einer Funkenstrecke 10 überbrückten Funkenstreckenkondensator 9 verbunden.
Die Wirkungsweise kann im wesentlichen der Beschreibung zu Figur 1 entnommen werden. Die geeignete Sinusspannung Ua zwischen 10 Hz und 100 kHz liefert der Transformator 8, durch den der Speicherkondensator 11 aufgeladen wird. Durch Überbrücken des Funkenstreckenkondensators 9 wird beim Durchzünden der Funkenstrecke 10 eine Spannungsüberhöhung Ub am Ozonisator 1 erzeugt. Der Speicherkondensator 11 liefert über die Funkenstrecke 10 die Ladung, die zum Laden der Kapazität des Ozonisators auf die volle Spannung Uc notwendig ist.
Eine ähnliche Schaltanordnung zeigt Fig. 3. Der Funkenstreckenkondensator 9 ist jedoch in Serie mit dem Speicherkondensator 11 geschaltet, wobei deren Verbindung über eine erste Drossel 12 an die Elektrode 2 des Ozonisators 1 angeschlossen ist.
Die Wirkungsweise kann im wesentlichen der Beschreibung zu Fig. 1 und 2 entnommen werden. Durch die Anordnung des Funkenstreckenkondensators 9 und die erste Drossel 12 wird verhindert, dass sich der Kondensator 9 im Kurzschluss entlädt und ermöglicht, dass die in diesem zusätzlich gespeicherte Ladungsmenge zur Erhöhung des Stromes im Ozonisator 1 mitverwendet werden kann.
Der Aufbau der Schaltungsanordnung in Fig. 4 entspricht dem Aufbau der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung. Zwischen dem Anschlusspunkt der ersten Drossel und der Elektrode 2 ist jedoch eine zusätzliche zweite Drossel 13 angeordnet, die bei geeigneter Dimensionierung die für die Ozonproduktion am besten geeignete Steilheit des Wechselstromimpulses erzeugt.
Anstelle der Funkenstrecke 10 können als Schaltelemente auch Kippdioden verwendet werden, deren Aufbau und Funktionsweise z.B. in der BBC-Firmenschrift D HS 704 68 EFD beschrieben sind.
Die Schaltungsanordnung gemäss Fig. 5 entspricht im wesentlichen der von Fig. 4.
Die mit dem Dielektrikum 3 belegte Elektrode 2' und die Verbindung der Sekundärwicklung 8" des Transformators 8 mit dem Speicherkondensator 11 sind jedoch geerdet. Die Verbindung des Schaltkondensators 9 mit dem Speicherkondensator 11 ist an die Sekundärwicklung des Transformators 8 angeschlossen und die Leitung zu dem Anschlusspunkt des Schaltkondensators 9 ist über eine Impedanz 14 mit der Sekundärwicklung des Transformators als induktiver Spannungsteiler verbunden. Diezweite Drossel 13 ist zwischen dem Schaltelement 10 und dem Anschlusspunkt des Schaltkondensators 9 an die Leitung zwischen der Impedanz 14 und dem Schaltelement 10 angeordnet.
Die Wirkungsweise ergibt sich aus Fig. 1 und 4.
Die Impedanz 14 ermöglicht rechtzeitiges Aufladen des Kondensators 9 und verhindert einen massiven Kurzschluss der Sekundärwicklung über die zweite Drossel 13, das Schaltelement 10 und die erste Drossel 12. Die Impedanz 14a kann auch linear sein, z.B. ein gesteuerter Gleichrichter für beide Polaritäten. Die zweite Drossel 13 erzeugt bei geeigneter Dimensionierung die für die Ozonproduktion am besten geeignete Steilheit des Wechselstromimpulses. Der Anschluss an den Transformator als induktiver Spannungsteiler ermöglicht eine freie Dimensionierung der Kondensatoren.
Gemäss Fig. 6 wird die Spannung Ua mit einer Frequenz von 10 Hz bis 100 kHz über einen ersten Transformator 8b direkt vom Netz oder über die Wechselrichterklemmen T von einem Wechselrichter (nicht gezeichnet) eingespeist. Die Form des Spannungsverlaufes ist beliebig, z.B. Sinus-Dreieck- oder Rechteckspannung. Die Spitzenspannung liegt etwas unterhalb der Zündspannung Uz des Ozonisators 1. Ein zweiter Transformator 8a oder eine getrennte Wicklung des ersten Transformators 8b lädt die beiden Impulskondensatoren 1 la, 1 lb über Gleichrichterdioden 15 auf eine Spannung l..Ui (Kondensatur IIa)bzw. Ui(Kondensator 1 lb) auf. Die Schaltelemente 10a, 10b, die mechanische Schalter, Schaltfunkenstrecken, Schaltröhren oder Halbleiterschaltelemente wie z.B. Kippdioden sein können, werden jeweils in der Nähe des Maximums der positiven Sinuswelle bzw. der negativen Sinuswelle zum Schalten veranlasst. Dadurch werden die gespeicherten Ladungsmengen der Kondensatoren 1 la und 1 lb dazugeschaltet und ergeben die Spannungsspitzen Ub. Die Drossel 13c verhindert ein Abfliessen der überlagerten schnellen Impulse zur Speiseseite hin. Die Drossel 13a und 13b haben bei geeigneter Dimensionierung dieselbe Funktion wie die Impedanz 14 in Fig. 5.
Die Schaltungsanordnung gemäss Fig. 7 entspricht im wesentlichen der Schaltung in Fig. 5.
Die Erdung kann alternativ auch an der Verbindung der Sekundärspule mit der Verbindung der beiden Kondensatoren 9 und 11 erfolgen. Das Schaltelement 10 besteht aus einer Gleichrichterbrückenschaltung mit 4 Dioden an deren Gleichstromausgang ein Schaltelement A angeschlossen ist, wobei der Gleichstromausgng zusätzlich mit einer Impedanz 14b verbunden sein kann. Das Schaltelement A ist wahlweise eine Kippdiode 16 oder eine Schaltanordnung, wie sie in Fig. 7a dargestellt ist. Die Schaltung gemäss Fig. 7a besteht aus
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einem Thyristor 17, dessen Gate-Elektrode über eine Z-Diode 18 und eine Diode 19 mit der Anode des Thyristors 17 verbunden ist. Anstelle der Serienschaltung der Diode 19 und der Z-Diode 18 kann auch eine Kippdiode verwendet werden.
Die Wirkungsweise kann im wesentlichen der Beschreibung zu Fig. 1 und 5 entnommen werden. Die Gleichrichterbrückenschaltung bewirkt, dass das Schaltelement A vom Strom immer mit der gleichen Polarität, d.h. in gleicher Richtung durchflössen wird. Die Impedanz 14b, z.B. ein hochoh-miger Widerstand, ermöglicht es, die Brücke mit kleinem Vorstrom zu betreiben, wodurch die Einschaltzeit gegebenenfalls verkürzt werden kann.
Die Punkte an der Sekundärwicklung des Transformators 8 in Fig. 5 und 7 kennzeichnen die Anschlüsse mit gleicher Polarität. Die Darstellung des Anschlusses der Leitung zur Impedanz 14 bzw. 14a an die Sekundärwicklung stellt keinen Regelstransformator dar, sondern symbolisiert die Möglichkeit, die Spannung in der gewünschten Höhe abzugreifen.
Weitere Beispiele für Schaltungen, die für das Schaltelement 10 verwendet werden können, sind in Fig. 7b und 7c dargestellt. Bei der in Fig. 7b dargestellten Schaltung sind zwei Kippdioden 16 antiparallel zueinander geschaltet. Halten die Kippdioden 16 die anliegende Spannung nicht aus, so ist jeweils eine Diode in Reihe zu schalten. Das Schaltelement gemäss Fig. 7c ist als eine antiparallele Schaltung von zwei Thyristoren 17 ausgeführt, deren Gateelektroden je über eine Serienschaltung einer Z-Diode 18 und einer Diode 19 mit der Anode des entsprechenden Thyristors verbunden sind. Diese zwei Schaltelemente können in beiden Richtungen vom Strom durchflössen werden, wodurch auf die Gleichrichterschaltung verzichtet werden kann.
Der grosse Vorteil der beschriebenen Schaltanordnungen liegt darin, dass die Schaltelemente nur die Spannung Ub schalten und die Spannung 2 Ub sperren müssen. Dabei müssen lediglich die Kondensatoren und Schaltelemente in unmittelbarer Nähe des Entladungskanals 4 angeordnet bzw. in diesen integriert werden. Alle anderen Schaltkreiselemente können getrennt aufgebaut werden.
Eine Möglichkeit zur Realisierung der Anordnung in Fig. 2 ist in Fig. 8 dargestellt:
Zur Bildung eines Entladungskanals 4 ist in einem Metallrohr 20 ein von diesem senkrecht zur Längsachse distanziertes und parallel zu diesem verlaufendes Glasrohr 21 angeordnet. Das Glasrohr 21 ist auf seiner inneren Oberfläche mit einer Aluminiumschicht 22 versehen. Im Inneren des Glasrohres 21 ist ein von diesem senkrecht zur Längsachse distanziertes und parallel zu diesem verlaufendes inneres Metallrohr 23 vorgesehen. Das Glasrohr 21 und das innere Metallrohr 23 sind als gleichseitig abgeschlossene U-Rohre ausgeführt und an ihren abgeschlossenen Enden zur Bildung einer Funkenstrecke 10 mit einander gegenüberliegenden Funkenstreckenelektroden 24 versehen. Das innere Metallrohr 23 und das Metallrohr 20 sind über Leiterdrähte an die Sekundärwicklungsklemmen 8" eines Transformators 8 angeschlossen. Der Leiterdraht einen Speicherkondenstor s 11 als auch direkt mit dem Metallrohr 20 verbunden. Der Funkenstreckenkondenstor 9 gemäss Fig. 2 wird durch die Aluminiumschicht 22 des Glasrohres 21 und das innere Metallrohr 23 gebildet. Das Metallrohr 20 und die Aluminiumschicht 22 des Glasrohres 21, das dem Dielektrikum 3 ent-lo spricht, stellen die Elektroden 2,2' dar.
Die Funktionsweise ist der Beschreibung zu Fig. 1 und 2 zu entnehmen.
In Fig. 9 ist eine konstruktive Ausführung des Ozonisators mit einer Schaltanordnung gemäss Fig. 4 dargestellt, wobei ls die Konstruktion im wesentlichen dem in Fig. 8 dargestellten Ozonisator gleicht. Das Glasrohr 21 und das innere Metallrohr 23 sind jedoch beidseitig offen ausgeführt. Im Inneren des inneren Metallrohres 23 verläuft eine Energieversorgungsleitung 25, die an einem Ende über eine Funkenstrecke 20 10 mit Funkenstreckenelektroden 24 und eine nachgeschaltete zweite Drossel 13 an das Metallrohr 20 angeschlossen ist und an ihrem anderen Ende mit der Sekundärwicklung des Transformators verbunden ist. Das der Funkenstrecke abgewandte Ende der Aluminiumschicht 22 ist ebenfalls an die 25 Sekundärwicklung angeschlossen, während das andere Ende der Aluminiumschicht über eine erste Drossel 12 zwischen der zweiten Drossel 13 und der Funkenstrecke 10 angeschlossen ist. Das innere Metallrohr 23 ist über den in ihrem Inneren angeordneten Speicherkondensator 11 mit der Ener-30 gieversorgungsleitung 25 verbunden. Der Speicherkondensator 11 ist als Zylinderkondensator ausgeführt.
Die Wirkungsweise ist der Beschreibung zu Fig. 1 und 4 zu entnehmen.
In Fig. 10 ist ein Ozonisator dargestellt, dem die Schaltung von Fig. 6 entspricht.
Die Konstruktion ist im wesentlichen die Gleiche, wie die des in Fig. 9 dargestellten Ozonisators, jedoch ohne inneres Metallrohr 23. Die Energieversorgungsleitung 25 ist über einen ersten bzw. zweiten Impulskondensator 1 la bzw. IIb und einen diesem nachgeschalteten ersten bzw. zweiten Schaltelement 10a bzw. 10b über eine elektrische Kontaktie-rung an die jeweiligen Enden der Aluminiumschicht 2 des Glasrohres 21 angeflanscht. Die Schaltelemente 10a, 10b sind dabei innerhalb des Glasrohres 21 angeordnet, die Impulskondensatoren lia, 1 lb in unmittelbarer Nähe der Öffnungen des Glasrohres 21.
Bei den vorstehend beschriebenen konstruktiven Ausführungen des Ozonisators sind die Bauelemente der Energiever-50 sorgungsschaltung direkt in diesen integriert oder in unmittelbarer Nähe des Entladungskanals 4 angeordnet. Dadurch können Induktivitätseinflüsse, die durch längere Zuleitungen entstehen, sehr gering gehalten werden.
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5 Blatt Zeichungen

Claims (22)

649518 PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Durchführung von Entladungsreaktionen, bei dem ein Reaktionsgas durch einen Entladungskanal hindurchgeleitet wird und eine Entladung herbeigeführt wird indem der Entladungskanal mit einem elektrischen Wecliselspannungssignal beschickt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselspannungssignal (Uc)
neben einer ersten Wechselspannungskomponente (Ua) eine dieser über agerte zweite Komponente (Ub) enthält, die sich im wesentlichen in den Minima und Maxima der ersten Komponente (Ua) zu einer Spannungsüberhöhung überlagert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erv e Wechselspannungskomponente (Ua) mit einer Frequenz zwischen 10 Hz und 100 kHz betrieben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wechselspannungskomponente (Ub) der ersten Komponente (Ua) als impulsförmige Wechselspannung überk gert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wechselspannungskomponene (Ub) der ersten Komponente (Ua) als Wechselspannung mit steiler Anstiegsflanke überlagert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der ersten Wechselspannungskomponente (Ua) im Bereich der stationären Zündspannung (Uz) für die Entladung liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wechselspannungskomponente (Ub) der ersten Komponente (Ua) zu einem Zeitpunkt beaufschlagt wird, zu dem diese knapp unterhalb der stationären Zündspannung (Uz) der Entladung liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse und Polarität der zweiten Wechselspannungskomponente (Ub) so bemessen sind, dass das Wechselspannungssignal (Uc) die stationäre Zündspannung (Uz) überschreitet.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wechselspannungskomponente (Ua) als Sinus-, Dreiecks- oder Rechtecksspannung betrieben wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgas wenigstens teilweise aus Sauerstoff besteht und in dem Entladungskanal (4) Ozon erzeugt wird.
10. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (2,2') des Entladungskanals (4) sowohl mit einer Wechselspannungsquelle (7,8) als auch mit wenigstens einer zweiten Spannungsquelle (11) verbunden sind, welcher Spannungsquelle (11) ein Schaltelement (10) zugeordnet ist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Serie mit den Elektroden (2,2') ein Schaltelement in Form eines mit einer Funkenstrecke (10) überbrückten Funkenstreckenkondensators (9) angeordnet ist, wobei die Ausgangsklemmen (8") der Wechselspannungsquelle (8) mit einem Speicherkondensator (11) überbrückt sind.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsklemmen (8") der Wechselspannungsquelle (8) mit einer Serienschaltung aus dem Funkenstreckenkondensator (9) und dem Speicherkondensator (11) überbrückt sind, wobei parallel zu dieser Serienschaltung eine Serienschaltung der Funkenstrecke (10) und der Elektroden (2,2') des Ozonisators (1) angeschlossen ist und die Verbindung des Funkenstreckenkondensators (9) und des Speicherkondensators (11) mit der Verbindung der Funkenstrecke (10) mit der einen Elektrode (2) des Ozonisators (1) über eine erste Drossel (12) verbunden ist.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der einen Elektrode (2) des Ozonisators (1) und dem Anschlusspunkt der ersten Drossel (12) eine zweite Drossel (13) angeordnet ist.
14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (10) ein Halbleiterelement ist.
15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (10) wenigstens eine Kippdiode (16) ist.
16. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Schaltkondensators (9) und des Speicherkondensators (11) an die Ausgangsklemmen (8") der Wechselspannungsquelle (8) angeschlossen ist, wobei die Leitung zum Anschlusspunkt des Kondensators (9), der mit dem Schaltelement (10) über die zweite Drossel (13) verbunden ist, über eine Impedanz (14) mit den genannten Ausgangsklemmen (8") als induktiver Spannungsteiler verbunden ist.
17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle als erster (8b) und die Wechselspannungsquelle als zweiter Transformator (8a) ausgebildet ist, von denen der erste (8b) vorzugsweise an einen Wechselrichter (7') angeschlossen ist, wobei der zweite Transformator (8a) über Gleichrichterelemente (15) und Drosseln (13a, 13b) an eine Serienschaltung von zwei Impulskondensatoren (1 la, 1 lb) angeschlossen ist, und dass die Verbindungsleitung der Impulskondensatoren (1 la, 1 lb) an den zweiten Transformator (8a) und über eine weitere Drossel (13c) an eine Elektrode (2) des Ozonisators (1) angeschlossen ist, wobei die anderen Elektroden der Impulskondensatoren (IIa, IIb) über Schaltelemente (10a, 10b) mit derselben Elektrode (2) des Ozonisators (1) verbunden sind.
18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (10) aus einer Gleichrichterbrückenschaltung besteht, in deren Gleichstromzweig ein weiteres Schaltelement (A) angeordnet ist.
19. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Schaltelement (A) eine Kippdiode ( 16) ist.
20. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (10) eine antiparallele Schaltung von zwei Kippdioden (16) ist.
21. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (10) durch einen Thyristor (17) gebildet ist, dessen Gate-Elektrode über eine Z-Diode (18) und eine Diode (19) mit der Anode des Thyristors (17) verbunden ist.
22. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (10) als eine antiparallele Schaltung von zwei Thyristoren (17) ausgeführt ist, deren Gate-Elektroden je über eine Serienschaltung einer Z-Diode (18) und einer Diode (19) mit der Anode des entsprechenden Thyristors (17) verbunden ist.
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