CH679304A5

CH679304A5 -

Info

Publication number: CH679304A5
Application number: CH1042/90A
Authority: CH
Inventors: Melch Dr Dipl-Phys Fischer; Helmut Dipl-Ing Lang
Original assignee: Ozonia Ag
Priority date: 1990-03-29
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1992-01-31
Also published as: JP3404405B2; FR2660301B1; US5145653A; DE4107072A1; DE4107072C2; FR2660301A1; JPH04214004A

Description

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Beschreibung

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon aus Sauerstoff oder einem Sauerstoff enthaltenden Gas durch stille elektrische Entladungen in einem von dem Gas durchströmten Entladungsspalt, der im wesentlichen gebildet ist aus einer rohrförmigen Aussenelektrode und von der Aussenelektrode konzentrisch umgebener, mit einem Dielektrikum versehener rohrförmiger Innenelektroden, die untereinander galvanisch verbunden sind, sowie Mitteln zur Distanzierung des Dielektrikums von der Aussenelektrode.

Die Erfindung nimmt dabei Bezug auf einen Stand der Technik, wie er sich beispielsweise aus der EP-A 0 313 802 ergibt.

Technologischer Hintergrund und Stand der Technik

Ozon ist ein sehr starkes Oxidationsmittel für organische Substanzen und für anorganische Verbindungen, die Elemente mit mehreren Oxidationsstu-fen enthalten. Weben vielfältigen Anwendungen in der Chemie wird es seit Jahrzehnten bei der Wasseraufbereitung eingesetzt. Obwohl es theoretisch viele Möglichkeiten gibt Ozon zu erzeugen, hat bis heute praktisch nur die Ozonerzeugung durch stille elektrische Entladung Bedeutung erlangt.

Im Gegensatz zu Plattenozonerzeugern bereitet es bei Rohrozonerzeugern Schwierigkeiten, eine exakte Abstandhaltung der Elektroden zu gewährleisten. Dies wird vor allem durch Massabweichungen der Rohrdurchmesser und Durchbiegungen verursacht. Abhilfe schafft hier die Segmentierung der Innenrohre gemäss EP-A 0 313 802. Anstelle eines Rohres sind zwei oder mehrere Innenrohre vorgesehen, die unabhängig voneinander im Aussenrohr abgestützt und distanziert sind. Die Segmentierung bringt jedoch einen erhöhten Aufwand bei der elektrischen Verbindung der Innenrohre mit sich.

Kurze Darstellung der Erfindung

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon zu schaffen, bei welcher die elektrische Verbindung der Innenrohre untereinander und deren Anschluss an die Stromversorgung vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Innenrohre stirnseitig mit Kontaktflächen versehen sind und zumindest gruppenweise durch in Rohrlängsrichtung wirkende Spannmittel zusammengehalten sind.

Die erfindungsgemässe Kontaktierung eignet sich insbesondere für Innenrohre, die mit einem Dielektrikum auf Emaiibasis oder Kunststoffbasis beschichtet sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Weise dargestellt, anhand dessen die Erfindung näher erläutert wird. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen stark vereinfachten Längsschnitt durch einen Ozonerzeuger mit segmentierten Innenelektroden;

Fig. 2 einen vergrösserten, mehr ins Detail gehenden Querschnitt durch ein Element des Ozonerzeugers nach Fig. 1 ;

Fig. 3 einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 2, welcher die Kontaktstelle zweier Innenrohre zeigt;

Fig. 4 eine Abwandlung der Kontaktstelle von Fig. 3 mit einer duktilen Metallscheibe zwischen zwei benachbarten Rohren;

Fig. 5 eine Abwandlung der Kontaktstelle von Fig. 3 bzw. Fig. 4 mit separaten Kontaktscheiben auf jeder Stirnfläche;

Fig. 6 eine weitere Abwandlung der Erfindung mit Kontaktflächen, die gleichzeitig auch Zentrierfunktion haben.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt in stark vereinfachter Darstellung einen Ozonerzeuger, wie er derzeit für den industriellen Einsatz ausgeführt wird.

In einem Kessel 1 sind eine Vielzahl von Elementen untergebracht. Der Kessel weist endseitig Trennwände 2, 3 auf, in welche Metallrohre 4 einge-schweisst sind. Diese Metallrohre 4 bilden die (auf Erdpotential liegenden) Aussenelektroden eines jeden Elements. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur fünf Rohre eingezeichnet; in der Praxis können es 100 und mehr Rohre sein. Die Rohre sind an ihren Einschweissstellen in den Trennwänden 2, 3 gegenüber dem Kesselinneren abgedichtet. Über Stutzen 5, 6 in der Kesselwand wird ein Kühlmittel, z.B. Wasser, in das Kesselinnere geleitet bzw. aus ihm abgeführt, das zur Aussenkühlung der Metallrohre 4 dient. In die Metallrohre 4 sind im Beispielsfall vier segmentierte Innenrohre 7 aus Metall eingebracht, die mit einer äusseren Dielektrikumsschicht versehen sind. Die Innenrohre sind durch je zwei Distanzelemente 8 gegenüber den Metallrohren 4 distanziert und lassen zwischen sich und den Metallrohren 4 ringförmige Entladungsspalte 9 frei. Die Kontaktierung der Innenelektroden 7 untereinander und der äussere Anschluss an die Stromversorgung erfolgt über Kontaktflächen 10 an den Stirnseiten der Innenrohre 7. Eine metallische Zugstange 11 dient dem Zusammenspannen aller Innenrohre 7 eines Elements und gleichzeitig als Anschlusselement an eine Sammelschiene 12. Über eine elektrische Durchführung 13 ist die Sammelschiene 12 mit dem einen Pol einer Wechselstromqueile 14 einstellbarer Frequenz und/oder Amplitude und/ oder Kurvenform verbunden, deren anderer Pol auf Erdpotential liegt. Das sauerstoffhaltige Einsatzgas wird dem Ozonerzeuger über einen Gaseinlassstutzen 15 zugeführt und verlässt den Kessel wieder durch den Gasauslassstutzen 16.

Der detaillierte Aufbau der Innenrohre 7 sowie deren elektrische Kontaktierung ist in Fig. 2 und Fig. 3 näher verdeutlicht. Das Innenrohr ist abge5

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sehen von zwei zentralen Bohrungen in den Stirnseiten geschlossen. Es besteht aus Stahl oder Edelstahl und ist an beiden Stirnseiten mit einer Ausbuchtung 17 versehen, in deren Zentrum die Bohrung liegt. Die Innenrohre 7 sind mit einer äusseren ein- oder mehrlagigen Emailschicht 18 überzogen, wie sie beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung 9 010 279.4 der Anmelderin vom 13. 2. 1990 beschrieben sind. Alternativ besteht das Dielektrikum aus dielektrischen Pulvern unterschiedlicher Korngrösse und Bindung mit Kunstharz. Einzelheiten über Aufbau und vorteilhaften Eigenschaften derartiger Dielektrika auf Kunststoff-Basis sind beispielsweise in der DE-A 3 442 121 oder der US-A 4 650 648 beschrieben.

Zur Verwirklichung einer (elektrischen) Kontaktfläche 10 an der Stirnseite der Innenrohre ist an der Ausbuchtung 17 rund um besagte Bohrung die Dielektrikumsschicht 18 nachträglich entfernt, oder es wurde beim Aufbringen des Dielektrikums dieser Bereich ausgespart. Die Kontaktflächen 10 sind darüber hinaus plan geschliffen, so dass sie orthogonal zur Rohrlängsachse liegen. Die im Beispielsfall vier Innenrohre 7 sind durch die Spannstange 11, die an einem oder beiden Enden eine Feder 19 aufweist, zusammengespannt. Der Durchmesser der Spannstange 11 ist nur um wenige Zehntelmillimeter kleiner - liegt demgemäss in der Grössenordnung der Weite des Entladungsspalts 9 - als der Durchmesser der besagten Bohrungen in den Stirnseiten der Rohre 7. Das definitive Verspannen erfolgt dabei erst, wenn die Innenrohre 7 in die Metallrohre 4 eingebracht und in diesen distanziert sind. Die bearbeiteten Kontaktflächen 10 und die Zentrizität der Bohrungen sichern dabei die Einhaltung der erforderlichen Homogenität des Entladungsspalts 9.

Sind die Kontaktflächen 10, z.B. aus Kostengründen, nicht hinreichend planparallel, so können gemäss Fig. 4 durch Zwischenlegen von Scheiben 20 aus duktilem Metall, vorzugsweise aus vergoldetem weichgegiühtem Kupfer, Toleranzen ausgeglichen werden. Dabei steht weniger die elektrische Kontaktgabe zwischen benachbarten Innenrohren 7 im Vordergrund als das Unterdrücken unerwünschter Leckströmungen aus dem Entladungsspalt in das Innere der Rohre 7. Eine andere Möglichkeit, derartige Leckströme (bei nicht planparallen Kontaktflächen 10 zu unterdrücken besteht darin, zwischen zwei benachbarte Innenrohre 7 einen Kunststoffring 24, vorzugsweise aus weichem PTFE, einzusetzen, wie es in Fig. 3 veranschaulicht ist.

Anstelle von Ausbuchtungen 17 an beiden Stirnseiten der Innenrohre 7 können dort auch separate Kontaktflächen geschaffen werden, wie es in Fig. 5 verdeutlicht ist. Auf die Stirnseiten der Innenrohre 7 sind Kontaktscheiben 21 aufgelötet oder aufge-schweisst, welche Bohrungen aufweisen, die mit den Bohrungen in den Innenrohren 7 fluchten. Auch hier gilt, dass die freien Stirnseiten der Kontaktscheiben 21 nachträglich vom Dielektrikum befreit werden oder diese Flächen bei der Beschichtung ausgespart wurden. Bei zu grossen Toleranzen kann auch hier zusätzlich ein Kunststoffring, wie es im Zusammenhang mit Fig. 3 geschildert wurde, verwendet werden, um Leckströme aus dem Entladungsspalt in das Innere des Rohres 7 zu unterdrücken.

Fig. 6 schliesslich zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Kontaktflächen in Verbindung mit einem auf die Zugstange 11 aufgefädelten Kontaktkörper neben der elektrischen Verbindung zweier benachbarter Rohre auch Zentrierfunktionen übernehmen können. Zu diesem Zweck sind in den Stirnflächen benachbarter Innenrohre 7 zentrische, halbkugelförmige Ausnehmungen 22 eingebracht, welche mit einem kugelförmigen Kontaktkörper 23, der auf die Zugstange 11 aufgesteckt ist, zusammenwirken. Anstelle der Halbkugelform können die Ausnehmungen 22 auch konisch nach innen verlaufend ausgebildet sein. Auch wäre es möglich, an einer Stirnfläche des einen Innenrohrs 7 eine Ausnehmung, an der Stirnfläche des anderen unmittelbar benachbarten Innenrohres 7 einen dementsprechend gestalteten Fortsatz auszubilden. In beiden Fällen kann dann gegebenenfalls auf Distanzelemente 8 an je einem Innenrohrende zweier benachbarter Innenrohre 7 verzichtet werden.

Diese Lösung eignet sich sowohl für den dargestellten Fall eines Innenrohres mit Ausbuchtungen 17 als auch für die Lösung mit Kontaktscheiben 21 nach Fig. 5.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon aus Sauerstoff oder einem Sauerstoff enthaltenden Gas durch stille elektrische Entladungen in einem von dem Gas durchströmten Entladungsspalt (9), der im wesentlichen gebildet ist aus einer rohrförmigen Aussenelektrode (4) und von der Aussenelektrode konzentrisch umgebener, mit einem Dielektrikum (18) versehener rohrförmiger Innenelektroden (7), die untereinander galvanisch verbunden sind, sowie Mitteln (8) zur Distanzierung des Dielektrikums (18) von der Aussenelektrode (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrohre (7) stirnseitig mit Kontaktflächen (10) versehen sind und zumindest gruppenweise durch in Rohrlängsrichtung wirkende Spannmittel (11) zusammengehalten sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (10) eben ist und orthogonal zur Längsachse des Innenrohres (7) verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (10) am Innenrohr (7) selbst ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Kontaktflächen (10) eine Scheibe (20) aus duktilem Metall vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (10) an einer Kontaktscheibe (21 ), die an der Stirnseite des Innenrohres (7) befestigt ist, ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (10) als halbkugelartige oder kegelstumpfartige, zentrische Ausnehmungen (22) in den Stirnflächen der Innenrohre (7) ausgebildet sind, welche mit einem auf dem

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Spannmittel (11) aufgefädelten Kontaktkörper (23) zusammenwirken, welche Ausnehmungen (22) zusammen mit den Kontaktkörpern (23) Zentrierfunk-tionen für die Innenrohre (7) ausüben.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 5 dadurch gekennzeichnet, dass als Spannmittel eine alle Innenrohre (7) durchsetzende Zugstange (11) vorgesehen ist.

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