CN108137321B - 用直接冷却的等离子体的臭氧发生 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种臭氧发生器(1)，该臭氧发生器(1)具有高压电极(2，2')和至少一个反电极(4，4')，所述高压电极(2，2')和所述反电极(4，4')间限定有间隙(5，5')，所述间隙(5，5')内设置有至少一个电介质(3，3')，且所述间隙(5，5')内沿流动方向流过气流(6，6')，其中所述高压电极(2，2')和所述至少一个反电极(4，4')设置为与电源连接，以产生无声放电，所述气流(6，6')中设置有织物(7)，所述织物(7)包括由至少一个导线(8)和至少一个非导电纤维(9)组成的材料组合物。

Description

用直接冷却的等离子体的臭氧发生
技术领域
本发明涉及具有权利要求1前序部分特征的臭氧发生器和具有权利要求9前序部分特征的织物。
背景技术
臭氧发生器的效率在很大程度上取决于放电间隙的温度。一方面，这归因于臭氧形成反应在低温下更有效地进行，另一方面，臭氧破坏机理的动力学随温度呈指数增长。因此间隙的有效冷却对于臭氧的高效产生是至关重要的。在一侧或两侧冷却的臭氧发生器在现有技术中是已知的。它们在传热方面的限制因素是放电间隙内的热导率。与流过放电间隙的气体相比，电极材料，例如不锈钢，导热好两至三倍。
专利申请US 4,232,229公开了一种臭氧发生器，其在高压电极和反电极之间的放电间隙中具有多孔金属结构，该多孔金属结构可以是例如金属丝网或多孔金属片。该金属具有良好的导热性，由此可以改善放电间隙内从气体到冷却的边界表面的热量传递，从而提高臭氧发生器的效率。在金属结构和高压电极之间形成无声放电。用于传导热量的金属的结构因此限定了有效的间隙宽度。
WO 8911908 A1公开了一种臭氧发生器，其具有由编织不锈钢丝形成并与电介质接触的电极。织物越细，无声放电的放电点就越多，从而增加了其有效性。但是，织物不能太细，因为这会产生一个大的放电表面，该放电表面产生相应的大量热量，这反过来在臭氧的产生方面是不利的。
发明内容
本发明的目的是提供一种臭氧发生器，其在放电间隙内具有良好的热传递。本发明的目的还在于提供一种用于臭氧发生器的腔室中的织物，气体通过该织物有效地传导热量。
术语“织物”在纺织技术(纺织或无纺织物)领域是已知的。纺织物可以指任何使用纺织技术由纺织原料制造的二维结构。因此，在本专利申请的上下文中，织物是指使用纺织技术制造的任何平坦、弯曲或凸起的二维结构。除了别的之外，这些包括例如纺织品、针织物、编织物(braided fabrics)和网等的无纺织物(non-woven fabrics)，以及例如非织造织物(nonwovens)和棉毛类材料等的纤维复合材料。
上述问题通过具有权利要求1的特征的臭氧发生器和具有权利要求9的特征的织物来解决。
根据本发明，臭氧发生器具有高压电极和至少一个反电极，所述高压电极和所述反电极间限定有间隙，所述间隙内设置有至少一个电介质，且所述间隙内沿流动方向流过气流，其中所述高压电极和所述至少一个反电极设置为与电源连接，以产生无声放电，所述气流中设置有织物，所述织物包括由至少一个导线和至少一个非导电纤维组成的材料结合体。
尽管存在大量放电点，通过导线和非导电纤维的材料组合，热量得以有效地从放电间隙中导出。
优选地，所述至少一个非导电纤维形成为带，所述带的宽度是所述至少一个导线的宽度的至少5倍。非导电纤维也可以以纱线的形式加工成带。
在一种优选实施方式中，织物是纺织物(woven fabric)或编织物，其中编织物在管式臭氧发生器中是优选的，因为通过编织可以特别简单地来制造空心圆形索。
优选地，所述至少一个非导电纤维与所述至少一个电介质为平面接触。与所述电介质的接触使得来自放电间隙的热量通过所述非导电纤维导出。
如果单位面积的导线质量与单位面积的纤维质量之比在流动方向上递减，则是有利的。这使得输入到放电间隙中的热量沿流动方向减小并且热量传递在流动方向上增加，从而可以抵消流动方向上的温度升高。
优选地，织物形成为一体成型，以使其特别简便地引入间隙中。
所述至少一个非导电纤维优选由陶瓷和/或玻璃制成。
在一种优选实施方式中，高压电极至少部分地由织物形成。这包括整个高压电极由织物形成的可能性。
还提供了一种用于臭氧发生器的气流中的织物，该织物包括由至少一个导线和至少一个非导电纤维组成的材料结合体。
因此，该纤维有利地形成为带，该带具有至少5倍、优选至少10倍于所述至少一个导线的宽度。
如上所述，在有利的实施方式中，单位面积的导线质量与单位面积的纤维质量之比在流动方向上递减。
如果织物是纺织物或编织物，则是有利的。
在一种实施方式中，所述织物具有至少一个非连续区域和至少一个另外的非连续区域，所述非连续区域中设置有至少一个非导电纤维，并且所述织物在所述至少一个另外的非连续区域中只含导线而不含非导电纤维。因此可以存在不含非导电纤维的区域。
优选地，织物形成为一体成型，这使其易于引入间隙并且经济地制造。
附图说明
下面参照附图更详细地解释本发明的技术现状和优选实施例，其中：
图1示出了现有技术的具有单面或双面水冷的臭氧发生器的示意图，以及
图2示出由导线和非导电纤维形成的织物的立体视图。
具体实施方式
图1示出了臭氧发生器1的电极布置。根据应用的领域，这种臭氧发生器1可以设计为板式臭氧发生器或管式臭氧发生器。
通常将管式臭氧发生器一起组合在臭氧发生单元中使用。因此臭氧发生器以管束式换热器的方式互相平行地设置在两个管板之间。管式臭氧发生器具有管状高压电极2，管状电介质3和管状反电极4。这种设置是旋转对称的。高压电极2和反电极4互相同轴排列。它们限定了流过含氧气体的间隙5，并且该间隙5内设置有电介质3。设置在外部的反电极4被设计为不锈钢管。臭氧生成过程中产生的废热通过沿反电极4外部流动的冷却水来冷却。由于冷却水在高压电极2的内部流过，发生器1也可以在两侧被冷却。
板式臭氧发生器具有设计成板状的高压电极2'和至少一个反电极4'。电极2'，4'限定了流过含氧气体6'的间隙5'，并且该间隙5'内设置有电介质3'。板式臭氧发生器通常在一侧或两侧通过沿电极2'，4'的外侧流动的空气进行冷却。
根据本发明，将织物7引入到臭氧发生器1(板式或管式发生器)的气流6中，所述织物由导线8和非导电材料9组成。导线8限定无声放电的放电点，并且非导电材料9建立放电与相邻表面的直接热耦合。为此目的，导线8和非导电材料9为多点接触。与导线8相反，非导电材料9是二维的形式，从而非导电材料9与电极2，2'和电介质3，3'平面接触。因此接触表面面积应尽可能广。在非导电材料9的区域中不发生放电。非导电材料9与导线8的结合使得由放电产生的热被有效地导出。非导电材料9是耐臭氧和耐腐蚀的。优选地，非导电材料9为陶瓷纤维或玻璃纤维。
在一个实施方式中，织物7形成电极2，2'，4，4'中的一个，优选形成高压电极2，2'。因此，如果非导电材料9位于织物7内使得材料9至少部分地与相邻电介质3，3'平面接触，则是有利的。
图2示出了由织物7制成的管形电极。将导线8和非导电材料9编织在一起以形成该管形电极。由非导电材料9形成的带约为导线8的七倍宽。由此，导线的宽度定义为导线8的直径，由纤维构成的非导电材料9的带的宽定义为垂直于光纤长度上的带的延伸范围。带的宽度因此明显大于导线的宽度。与形成点接触的导线8相反，带为平面接触。带的宽度选择为使得纤维9与例如相邻电介质3，3'的接触面积尽可能大，这使得热量从放电间隙5，5'中有效地导出。在有利的实施方式中，每单位面积的非导电材料9的质量在流动方向上递增。每单位面积的放电点随着非导电材料9的质量的增加而减少，由此每单位面积发生的放电更少，因此较少的能量以热量形式被引入到放电间隙5，5'中。通过这种方式，在臭氧发生器1中产生的沿着流动方向的温度梯度可以被抵消，因此，臭氧发生器1沿流动方向的端部也保持在尽可能低的温度。每单位面积的非导电材料9的质量可以变化，例如带的宽度、带9的数量或者带的间距或纤维9的间距增加或减少。
还可以将织物7引入仅由一个材料(例如导线8或非导电材料9)形成的放电间隙5，5'的各段。例如，可以通过分段引入非导电材料9来实现中间冷却的形式。因为放电间隙5，5'端部处的温度特别高，需要有效的冷却，所以也可以仅在臭氧发生器的端部区域中使用非导电材料9。
优选地，导线由不锈钢制成。
所有描述的实施方式都应用在管式臭氧发生器中，如图2所示，也用在板式臭氧发生器中。它们可以用于单间隙和多间隙系统中。
织物可以形成电极中的一个，成为电极的一部分，例如织物铺设在电极上并且两者共同与电源连接，或者也可以设置在电极之间。
由于放电间隙内的热量传递增加，根据本发明的臭氧发生器及织物提高了臭氧发生器的效率。可以通过使用非导电材料可控地影响放电的分布。此外，非导电材料可以具有与电极和/或电介质的相邻表面的最大可能的接触表面积，这使得热量的传递更有效。

Claims (36)

1.臭氧发生器(1)，该臭氧发生器(1)具有高压电极(2，2')和至少一个反电极(4，4')，所述高压电极(2，2')和所述反电极(4，4')限定有间隙(5，5')，所述间隙(5，5')内设置有至少一个电介质(3，3')，且所述间隙(5，5')内沿流动方向流过气流(6，6')，其中所述高压电极(2，2')和所述至少一个反电极(4，4')设置为与电源连接，以产生无声放电，其特征在于，所述气流(6，6')中设置有织物(7)，所述织物(7)包括由至少一个导线(8)和至少一个非导电纤维(9)组成的材料结合体。
2.根据权利要求1所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，所述至少一个非导电纤维(9)形成为带，所述带的宽度是所述至少一个导线(8)的宽度的至少5倍。
3.根据权利要求1所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，所述织物(7)为纺织物或编织物。
4.根据权利要求2所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，所述织物(7)为纺织物或编织物。
5.根据权利要求1所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，所述至少一个非导电纤维(9)与所述至少一个电介质(3，3')平面接触。
6.根据权利要求2所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，所述至少一个非导电纤维(9)与所述至少一个电介质(3，3')平面接触。
7.根据权利要求3所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，所述至少一个非导电纤维(9)与所述至少一个电介质(3，3')平面接触。
8.根据权利要求4所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，所述至少一个非导电纤维(9)与所述至少一个电介质(3，3')平面接触。
9.根据权利要求1所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，单位面积的导线质量与单位面积的纤维质量之比在所述流动方向上递减。
10.根据权利要求2所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，单位面积的导线质量与单位面积的纤维质量之比在所述流动方向上递减。
11.根据权利要求3所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，单位面积的导线质量与单位面积的纤维质量之比在所述流动方向上递减。
12.根据权利要求4所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，单位面积的导线质量与单位面积的纤维质量之比在所述流动方向上递减。
13.根据权利要求5所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，单位面积的导线质量与单位面积的纤维质量之比在所述流动方向上递减。
14.根据权利要求6所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，单位面积的导线质量与单位面积的纤维质量之比在所述流动方向上递减。
15.根据权利要求7所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，单位面积的导线质量与单位面积的纤维质量之比在所述流动方向上递减。
16.根据权利要求8所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，单位面积的导线质量与单位面积的纤维质量之比在所述流动方向上递减。
17.根据权利要求1-16中任意一项所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，所述织物(7)形成为一体成型。
18.根据权利要求1-16中任一项所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，所述至少一个非导电纤维(9)由陶瓷和/或玻璃制成。
19.根据权利要求17所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，所述至少一个非导电纤维(9)由陶瓷和/或玻璃制成。
20.根据权利要求1-16中任一项所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，所述高压电极(2，2')至少部分地由所述织物(7)形成。
21.根据权利要求17所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，所述高压电极(2，2')至少部分地由所述织物(7)形成。
22.根据权利要求18所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，所述高压电极(2，2')至少部分地由所述织物(7)形成。
23.根据权利要求19所述的臭氧发生器(1)，其特征在于，所述高压电极(2，2')至少部分地由所述织物(7)形成。
24.织物(7)在臭氧发生器(1)气流中的用途，所述气流具有流动方向，其特征在于，所述织物(7)包括由至少一个导线(8)和至少一个非导电纤维(9)组成的材料结合体。
25.根据权利要求24所述的用途，其特征在于，所述至少一个非导电纤维(9)形成为带，所述带的宽度是所述至少一个导线(8)的宽度的至少5倍。
26.根据权利要求25所述的用途，其特征在于，所述带的宽度是所述至少一个导线(8)的宽度的至少10倍。
27.根据权利要求24所述的用途，其特征在于，单位面积的导线质量与单位面积的纤维质量之比在所述流动方向上递减。
28.根据权利要求25所述的用途，其特征在于，单位面积的导线质量与单位面积的纤维质量之比在所述流动方向上递减。
29.根据权利要求26所述的用途，其特征在于，单位面积的导线质量与单位面积的纤维质量之比在所述流动方向上递减。
30.根据权利要求24-29中任一项所述的用途，其特征在于，所述织物(7)为纺织物或编织物。
31.根据权利要求24-29中任一项所述的用途，其特征在于，所述织物(7)具有至少一个非连续区域，所述至少一个非连续区域中设置有至少一个非导电纤维(9)，并且所述织物(7)设置有至少一个另外的非连续区域中，该至少一个另外的非连续区域中不含非导电纤维。
32.根据权利要求30所述的用途，其特征在于，所述织物(7)具有至少一个非连续区域，所述至少一个非连续区域中设置有至少一个非导电纤维(9)，并且所述织物(7)设置有至少一个另外的非连续区域中，该至少一个另外的非连续区域中不含非导电纤维。
33.根据权利要求24-29中任一项所述的用途，其特征在于，所述织物(7)一体成型。
34.根据权利要求30所述的用途，其特征在于，所述织物(7)一体成型。
35.根据权利要求31所述的用途，其特征在于，所述织物(7)一体成型。
36.根据权利要求32所述的用途，其特征在于，所述织物(7)一体成型。
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