CN85104075A

CN85104075A - 生产臭氧装置

Info

Publication number: CN85104075A
Application number: CN85104075.6A
Authority: CN
Inventors: 奥特温·利兹克; 埃瓦尔德·沃夫
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1984-06-22
Filing date: 1985-05-28
Publication date: 1986-11-26
Also published as: ES8607881A1; DE3422989A1; DK160814B; NO165230B; DE3422989C2; FI851679A0; DK280885A; NO165230C; CA1272983A; DK160814C; EP0165424A2; AU566857B2; ATE53818T1; FI851679L; US4656010A; DK280885D0; AU4397385A; JPS6358765B2; JPS6114104A; NO852048L

Abstract

生产臭氧装置的特点在于：一根内电极是由一根小直径的坚固的圆柱金属杆制成。从而，外电极的直径也相应地减小。外电极直径对内电极直径的比大于2。

Description

生产臭氧装置

臭氧对无机物和无机化合物，是一种非常强的氧化剂，该无机化合物包含分布在好几个氧化层的很多元素。与在化学领域中的很多应用相比较，十年前已经在水处理领域中被介绍过。然而，高价的投资和生产限止了应用的可能性。

即使在理论上有很多产生臭氧的可能性，只有通过靜电放电的臭氧生产，才有某种意义。除小量的可运输的臭氧外，对大量的稳定的臭氧生产装置来说，事实上按这个原理产生的臭氧生产装置，包括两个最基本的电极，这两个电极用一种绝缘体和一种气体腔彼此隔开。高压交流电供给两电极。同时，高压交流电允许氧或包含在气体中的氧流过气体腔。因此，在没有火花形成和没有明亮的光暴露的情况下，一种高压放电，发生在两电极之间。这种高压放电，导致臭氧产生。利用这个原理的两种形式的臭氧生产装置都是已知的，即就是由平行板组成的两电极的平板型臭氧生产装置，及由同心管组成的电极的管状臭氧生产装置。该发明与后一种形式的臭氧生产装置有关。

人们已经了解许多管状臭氧生产装置的结构，德国专利DE-PS1767109和DE-PS3221895就是一些典型的例子。大量的努力是针对改进臭氧生产装置的效率，尤其是通过增加电场强度来提高效率。例如在DE-PS1240831中公开的专利中，为了完成这个目的，电极的表面用一种涂层变粗糙，在EU-PS0019307中公开的专利中，电极用导电的支柱固定。另外，专用的结构也已被人们所了解，例如：在EU-PS0018318中公开一种内电极，该内电极由金属线围绕一个园柱的芯子弯曲而成，外电极通常被设计成一根管子状。另一方面，DE-PS156、531中公开的一根螺旋状弯曲的外电极和一根内电极，该内电极设计成一根管子或一根杆。

由于螺旋形电极的结构，它们要求相当大的放电腔或空间，为此，除臭氧浓度低外，产量也低，并且出现无规则的放电密度。此外，在螺旋状外电极的情况下，当在外电极和绝缘体之间的縫隙用作放电腔的时候，用液体冷却是不可能的。

目前使用的臭氧生产装置中，高压放电电极是流行的形式。这些装置既有象玻璃、陶瓷或塑料制成的金属绝缘材料，又有涂绝缘材料的金属板或金属管。于是，高电压适用于金属层。一种直接或间接冷却的电极，通常与高压放电电极相反，在某种情况下，冷却的电极也带一种绝缘涂层。从气体放电产生的热被认为是经过冷却介质引导出的。由于一种良好的冷却系统，臭氧的产量能增加。为此，在很多情况下，试图借助于輔助的，昂贵的冷却循环冷却高压电极。

该流行的结构，由于靜电放电产生的热只能通过扩散和对流进行冷却外电极。在臭氧生产期间，由于相当低的电场强度，气体放电路线只能在相当浓的气体量中，以很低的速度碰撞。在这些低的气体速度中，实际上传输的热量等于零，以致热不能经过流动气体带出。不同的是，正如平板臭氧生产装置一样，用管状臭氧生产装置，在确保维持一个精确的距离方面，面临着很大的困难。这种困难除弯曲以外，最根本的是由管的尺寸变动而引起。于是，这种管状臭氧生产装置，甚至使用定心元件也不可能在整个长度上保持管的距离不变。

由于该管的刚度（管的直径30米或更大些）限止，借助定心元件也不可能是一个弹性的再成型。又由于这些问题的增加，产生高度变化的放电密度，这种变化导致臭氧产量的大量降低。

本发明的目的，是改进放电密度和改进臭氧生产装置的气体流动，以致生产臭氧要求的能量减少。

该发明的特点在于：以一根小直径的坚固的园柱金属杆作内电极，从而也能允许外电极直径减小，但是，至少它还比内电极大两倍。

由于内电极和外电极的直径小，具有的容积比以前的臭氧生产装置的容积较小，因此，可以减小电流。另外，气体的速度增加，冷却被改善。根据该发明，把内电极设计成一根平的或直的杆，所以，外电极直径与已知的结构相比较能大大地减小，例如：外电极的内径仅等于5至10毫米，内电极能由0.5至3毫米直径的金属线组成。内电极能无条件地承受一个最大的电场强度。一个小的曲率半径产生一个较大的电场强度。该发明的管状臭氧生产装置可以保留已有的结构中有利的方面。而且，象玻璃、塑料、氧化铝或氧化钛能作为高压绝缘的材料。外电极是与内高压电极相反，它能通过附加绝缘材料的一根金属管围成。它也能由一根塑料管形成，在管的外边流动一种导电的液体。因此，绝缘塑料是绝缘材料。外电极也能由一种附加在塑料上的金属层组成。当与一根金属线制成的内电极相配合时，上述这种外电极结构特别有利，由此，在不损失内外电极之间縫隙的精确度的条件下，能够形成很长的臭氧生产元件，甚至在1毫米以下的最佳小縫隙的情况下。这样的臭氧生产元件也能制成可以弯曲的。例如：他们能急剧地拐弯、搬运、弯曲地堆放货物，在这种情况下，一个螺旋状弯曲带粘在内电极上是特别适于作隔板。另外，从保持精确度来说，气体的速度也能增加，冷却条件被改善

附图说明如下：

图1是直的臭氧生产元件装置的剖视图。

图2是弯的臭氧生产元件装置的剖视图。

图3是螺旋的弯的间隔的一个内电极的剖视图。

详细叙述如下：

同一类件号用在不同的图中表示同一类零件。

按表示在图1中的装置，高压导杆1穿过管道头2经过配电板3、传送弹簧4和弹簧座圈5到由电线组成的内电极6。其中管道头2是由一种绝缘的抗氧和臭氧的材料制成。带高压电的内电极6由绝缘体7和外电极8包围。隔板9a和9b确保在内电极6、绝缘体7和外电极8之间维持一个精确的距离。外电阻8在他们的两端是敝开的六边形形状并且在没有端平面（底平面）的情况下，以他们的边隆起而焊接成。该装置包含与5根臭氧还原元件的总和，该臭氧还原元件由一个内电极6一个绝缘体7和一个外电极组成，这些元件由管状冷却壳10包围。该管状冷却壳10借助于螺旋接头17和18连接到管道头2和管道底11上。冷却水借助于管接头12供给和借助于管接头13排出。经过连接头14供给氧气和经过连接头15把产生的氧-臭氧混合物抽出。形成绝缘体7的管支持在一块板16上，该板16装有槽和安置在管道底11内。

氧气穿过连接头14，进入和安装在管道头2内。氧气穿过内电极6绝缘体7和外电极8之间形成的空隙。把弹簧圈5和隔板9a和9b排列成以便允许穿过空隙的氧气通道。由于产生在内电极6和外电极8之间的靜电放电，臭氧由氧的一部分形成。臭氧-氧混合的集中在管道头11中，由此流进绝缘体7内的气体，经过在板16中的槽到达管道底。该混合物经过连接头15抽出。在高压导杆1处供给高压，高压分布在配电板3，并且经过传输弹簧4和弹簧圈5传输到5个内电极6中，这些高压导杆与内电极相接触。如果希望的话，一些这样的装置能平行地被连接运行。

图2的装置不同于图1的装置主要区别在于：臭氧生产元件是可弯曲的，并且放在充满冷却介质的曲线形状中，其中臭氧生产元件由内电极6、绝缘体7和外电极8组成。从而，外电极8是适用于绝缘体7的金属层。又借助于隔板9a确保精确不变的距离。管道头2和管道底11连接到一块普通的基板19上。管道头2和管道底11也能由一根管道制成。

图3表示一根内电极20，它带有两条平行的螺旋状弯曲的塑料条21这两条塑料条21用来使绝缘的塑料軟管22的隔片，和把金属蒸镀在管上面的一根金属外电极。把金属铸在薄壁金属管上也能用作一根外电极。在这种情况下，金属管同样能通过粘在螺旋塑料板上的隔片，来分离塑料軟管。

正如图1和图2的实施例指出，因为不需要复杂的密封圈和中心部分，该发明的装置的制造是不贵的。因为排气腔两侧面都是敞开的，一种强烈的气体冷却是可能的。电极间形成狭窄的和精确的排气縫，并有一个小的直径。由此，产生很高的气体速度和一个改进的冷却方法，并不需要昂贵的特殊外形;尤其，管状电极能由商业上的玻璃管、氧化铝或氧化钛制造。因为商业出售的管和电线有很高的精度，他们甚至能直接用作电极。长的臭氧生产件，例如：2.5米长，能借助隔片的帮助毫无困难地形成。臭氧生产装置的整个尺寸变小。普通的金属线代替昂贵的蒸镀铝镜面膜能用作高压电极。甚至在仅有50赫芝的电频率时，生产1公斤臭氧消耗有效的能量是很少的。

按该发明的一个臭氧生产装置的性能，通过下面的数据表示：

在100克/m³的浓度时，9瓩小时/1公斤。

在100克/m³的浓度时，8瓩小时/1公斤。

在100克/m³的浓度时，7瓩小时/1公斤。

在100克/m³的浓度时，6.7瓩小时/1公斤。

在100克/m³的浓度时，6.3瓩小时/1公斤。

在100克/m³的浓度时，6.0瓩小时/1公斤。

在管状臭氧生产装置的情况下，每一个装置由一根同心地管状外电极构成，一根内电极和处在两根电极之间的一根管状绝缘体组成，在整个长度上，维持两根管之间的距离不变，电极不易碰撞。由于管状电极尺寸不规则，放电密度的起伏相应带来不良的臭氧输出。

为了增加平衡电场强度，该内电极6设计一根硬的金属杆。因为内电极6与一根管的直径相比是相当小的，电场强度是很大的。又因为外电极8的直径，相应地减小，并且使用簿的材料规格，产生一个弹性的结构。除绝缘体7外，内和外电极之间的距离，能在整个长度上，以一种精确的方式保持不变。导致一个不变的电场强度，良好的冷却能力，一种紧凑的结构和一种高的效率。

Claims

1、生产臭氧装置的特征在于：通过在一个腔内穿过的气体的静电放电。从氧或包含在气体中的氧中生产出臭氧。该装置基本上由一根管状外电极和一个电压传播到内电极而制成。该内电极是被外电极同心地包围着。因此，隔开两电极的一种绝缘材料处于在两电极之间的空隙中；改良的上述内电极至少由一根小直径的坚固的园柱金属杆组成，因此，上述外电极的直径也可以相应地减少，并且上述外电极直径的比大于2。

2、按权利要求1所述的生产臭氧装置的特征在于：上述内电极由几根多股的杆组成。

3、按权利要求1和2所述的生产臭氧装置的特征在于：借助于隔板隔开内电极、绝缘材料和外电极的一种精密同心结构，两电极和绝缘材料由簿的材料制成。

4、按权利要求3所述的生产臭氧装置的特征在于：上述隔板至少是以一根螺旋塑料带粘在内电极上。

5、按权利要求1至4中之一所述的生产臭氧装置的特征在于：内电极、绝缘材料和外电极的共同軸軸线是曲线。

6、按权利要求1至5中之一所述的生产臭氧装置的特征在于：内电极、绝缘材料和外电极，以平行的方式与一个共同的管道头和一个共同的管道底相连，该管道头供给氧或浓气体中的氧，而该管道底产生包含在气体中的臭氧。

生产臭氧装置的特点在于：一根内电极是由一根小直径的坚固的园柱金属杆制成。从而7外电极的直径也相应地减小。外电极直径对内电极直径的比大于2。