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Ozonerzeuger Die Erfindung bezieht sich auf Ozonerzeuger mit besonders
wirksamer Kühlung des Reaktionsraumes, aus dem die entstandene Verlustwärme über
genügend groß dimensionierte metallische Wärmeleitungswege in Kühlwasser abgeführt
werden soll. Weiter ist Ziel der Erfindung, daß beliebig viele Reaktionsräume in
einfachster Weise zu einer Einheit zusammengebaut werden können, wobei das der Reaktion
auszusetzende Gas die Reaktionsräume je nach Konstruktion entweder gleichzeitig
oder nacheinander durchströmt. Wichtig ist, daß bei etwaigen Schäden das Gesamtgerät
leicht zerlegt und nach Ersatz oder Reparatur des schadhaften Teiles ebenso schnell
und leicht wieder zusammengebaut werden kann.
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Es sind Ozonapparate bekannt, bei denen die Wände des Reaktionsraumes
von paarweise angeordneten rechteckigen oder kreisförmigen Platten gebildet werden,
die voneinander isoliert und mit den Polen einer Hochspannungsquelle verbunden sind.
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Bei hoher Stromdichte der in. derartigen Geräten zur Anwendung kommenden
elektrischen Entladung wird es erforderlich, eine oder beide Elektroden künstlich
zu kühlen, beispielsweise dadurch, daß man sie hohl ausbildet und kaltes Wasser
oder Öl durchleitet. Derartige Anordnungen sind kompliziert in der Herstellung und
störanfällig.
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Es ist auch vorgeschlagen worden, die Kühlung wenigstens einer der
beiden paarweise verwendeten Elektroden dadurch zu erzielen, daß man diese aus massivem,
gut wärmeleitendem Metall, beispielsweise Aluminium, herstellt und den Rand dieser
Platten an einem Kühlmantel fest anliegen läßt, der sich in einem Wasserbad befindet.
Der gleichzeitig als Gehäuse der Gesamtanordnung dienende Kühlmantel wird dabei
vorzugsweise durch Aufschrumpfen mit einer ganzen Reihe solcher Kühlplatten verbunden,
die mit jeweils zwischengeschalteten Reaktionsräumen, übereinanderliegen.
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Diese Konstruktion hat den Mangel, daß das Gerät im Falle von Reparaturen
oder Auswechslungen von Teilen nicht mehr auf einfache Weise demontiert und wieder
zusammengesetzt werden kann. Vielmehr muß man dazu den Kühlmantel aufschneiden und
nach dem erneuten Zusammenbau einen neuen Kühlmantel aufschrumpfen, was nur mit
einer Spezialvorrichtung möglich ist. Auch besteht bei der Verwendung eines aufgeschrumpften
Kühlmantels zwischen den einzelnen, aufeinander geschichteten, durch Platten begrenzten
Entladungsräumen keine mechanische Bewegungsmöglichkeit mehr.
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Noch schwerer wiegt bei einer solchen Anordnung mit aufgeschrumpftem
Kühlmantel jedoch die Tatsache, daß zwischen den massiven, gut wärmeleitenden Metallplatten
und dem Kühlmantel nur ein. unvollkommener Wärmekontakt besteht. Der dadurch an
der Auflagestelle des Kühlmantels verursachte relativ hohe Wärmeleitungswiderstand
verhindert so die einwandfreie Kühlung der Entladungsräume.
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Bei anderen bekannten Ozonerzeugern mit rechteckigen massiven Plattenelektroden
ragen die zu ein. und demselben Pol der Hochspannungsquelle gehörigen Platten je
mit ihrer einen Seite in eine Kühlkammer, durch die ein Kühlmittel fließt. Bei mehreren
übereinander angeordneten derartigen Rechteckplatten ragen dann also auf einer Seite
jeweils die Enden einer Plattengruppe über die andere Plattengruppe hinaus und erstrecken
sich in das Kühlbad.
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Bei dieser Bauart erfolgt die Wärmeabfuhr jeweils nur nach einer Seite,
der Wärmestrom muß also recht lange Wege zurücklegen, was die Kühlung beider Elektroden
jedes Paares notwendig macht. Infolgedessen muß auch einer der beiden Kühlflüssigkeitsströme
hochspannungssicher elektrisch isoliert sein, was natürlich einen sehr unerwünschten
Aufwand bedingt und auch den Zusammenbau und die Demontage erschwert.
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Um diesen Mängeln abzuhelfen, wird bei einen gekühlten Hochspannungs-Ozonerzeuger
mit übereinanderliegenden massiven Metall-Elektrodenplatten, die paarweise zwischen
sich die Entladungsräume bilden und deren Kühlung an Elektroden-Randabschnitten
erfolgt, die in ein umspülendes Kühlmedium ragen, erfindungsgemäß die Anordnung
so getroffen, daß nur die einen Elektroden jedes Paares gekühlt und zu diesem Zweck
als topfartige dicke Ringscheiben ausgebildet sind, welche geerdet und außen von
Kühlflüssigkeit umspült sind und mit ihren Rändern unmittelbar oder unter Zwischensetzung
von Abstandsringen aufeinanderliegen und innerhalb des zwischen zwei solchen Topfringscheiben
gebildeten Entladungsraumes in isolierter Anordnung
die an der
Stromzuführung liegende scheibenförmige Gegenelektrode enthalten, welche für den
Durchfluß des zu behandelnden Gases lange und enge Reaktionswege bildet, die von
den Mittelöffnungen der gekühlten Ringelektroden aus an der scheibenförmigen Hochspannungselektrode
entlang zu Aussparungen in der Nähe des Umfangs der Scheibenelektrode oder ihrer
Halterungen verlaufen. Die die einzelnen Entladungsräume bildenden Elektrodenanordnungen
können in der jeweils gewünschten Anzahl baukastenartig zu einer Batterie zusammengesetzt
werden und lassen sich, z. B. durch Lösen von Randverschraubungen, ebenso leicht
wieder auseinandernehmen.
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Die Zeichnung zeigt (im Interesse recht deutlicher Darstellung nicht
maßstabgetreu) das Teilschnittbild eines Platten-Ozonapparates als Beispiel für
eine Möglichkeit der Verwirklichung des Erfindungsgedankens. Eine kreisringförmige,
massive Elektroden- und Kühlplatte 1, z. B. aus Aluminium, mit einer Mittelöffnung
16, steht mit dem die Batterie rings umspülenden Kühlwasser 2 direkt in erdender
Berührung. Der notwendige Abstand zur nächsten, gleichfalls mit einer Mittelöffnung
17 versehenen ringförmigen Elektroden- und Kühlplatte 3, und damit zum nächsten
Entladungsraum, wird durch einen metallischen Ring 4, beispielsweise aus Aluminium,
gebildet.
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Die Abdichtung gegen das Kühlwasser erfolgt mit Hilfe von Dichtungen
5, die vorzugsweise aus nichtleitendem und ozonbeständigem Werkstoff hergestellt
sind. Sie können als Dichtungsringe auf den Schultern des Metallringes 4 liegen
oder scheiben- oder plattenförmige Gestalt mit entsprechender Mittellochung besitzen.
Auf der Elektroden- und Kühlplatte 1, liegt in dem hier beschriebenen und in der
Figur dargestellten Beispiel eine mit Mitteldurchbruch versehene, plattenförmige
dielektrische Stabilisierungsschicht 6, z. B. aus keramischem Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante.
Die erwähnten Dichtungen 5 können, wenn sie (wie in der Figur dargestellt) als Lochscheiben
ausgebildet sind, entweder zusätzliche dielektrische Stabilisierungsschichten bilden
oder bei Anwendung einseitig metallisierter und geerdeter Schichten 6 elektrisch
unwirksam bleiben.
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über dem geschilderten Schichtenaggregat der Topfelektrode 1 befindet
sich die von einer Manschette oder Abstandshaltern 7 aus nichtleitendem ozonbeständigem
Werkstoff zentrierte Hochspannungselektrode 8, die beispielsweise aus Aluminium
bestehen kann. In der Manschette 7 oder in der Elektrode 8 befinden sich Öffnungen
oder Aussparungen 9. Das der Hochspannung auszusetzende Gas tritt durch die Mittelöffnungen
in den Platten 1 bzw. 3 und 6 bzw. in einer weiteren dielektrischen Platte
10 (die das symmetrische Gegenstück zur Platte 6 darstellt und mit der Platte
8 einen zweiten Reaktionsraum bildet) ein und kann durch die genannten Aussparungen
9 von dem einen Reaktionsraum zwischen den Platten 6 und 8 in den Barüberliegenden,
aus den Platten 10 und 8 gebildeten Reaktionsraum überströmen. Dadurch, daß die
metallische Hochspannungselektrode 8 ohne Mittelbohrung ausgeführt ist, wird erreicht,
daß bei Verwendung mehrerer aufeinander geschichteter Reaktionsräume, beispielsweise
gemäß der Figur, das Gas diese Reaktionsräume nacheinander passiert. Es wird also
ein langer und enger Reaktionsweg gebildet. Wie die Zeichnung erkennen läßt, kann
durch baukastenartiges Zusammensetzen solcher Einheiten von Elektrodenpaaren eine
Vielzahl von aufeinander geschichteten Reaktionsräumen gebildet werden. Es versteht
sich, daß eine Einzelverschraubung zwischen der Kühlplatte 1 bzw. 3 und dem Ring
4 wie auch zwischen den Kühlplatten untereinander ohne weiteres möglich ist. In
der Zeichnung ist auf der linken Seite eine Einzelverschraubung zwischen einer Kühlplatte
und einem Ring mit Hilfe der Schraube 11,
und auf der rechten Seite eine Gesamtverschraubung
mit Hilfe einer Gewindestange 15 dargestellt. Derartige Einzel- und Gesamtverschraubungen
können abwechselnd über den Umfang der Platten verteilt sein, so daß sich sowohl
ein fester Zusammenhalt einzelner benachbarter Bauteile als auch der Gesamtapparatur
ergibt. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn man das Entladungsgerät unter erhöhtem
Druck arbeiten lassen will.
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Es ist ferner, wie die Zeichnung erkennen läßt, ohne weiteres möglich,
an der Kühlplatte 1 oder am Ring 4 einen Anschlag 14 vorzusehen,
durch welchen die gegenseitige Lage der einzelnen Bauteile bestimmt und ein übermäßiges
Zusammenquetschen der Dichtungen 5 verhindert wird. Der Zusammenbau kann etwa so
vonstatten gehen, daß nach Einlegen einer Dichtung 5 in eine topfartige Elektrode
oder Kühlplatte 1 ein Ring 4 aufgesetzt wird und in den so entstandenen zylindrischen
Hohlraum nacheinander die Bauteile 6, 7. 8 und 10 eingelegt werden, worauf dann
unter Zwischenlegen einer weiteren Dichtung 5 wieder eine solche Kühlplatte 3 aufgesetzt
wird. In der Hochspannungselektrodenplatte 8 können zentrische Ausdrehungen 12 vorhanden
sein, mit deren Hilfe eine axiale elektrische Verbindung zwischen den einzelnen
Hochspannungsplatten zentriert werden kann. Diese Verbindung kann z. B. durch Metallstäbe
13 gebildet werden, die mit federnden Endstücken 18 und isolierenden Abstandshaltern
19 versehen sind. Diese elektrischen Verbindungselemente werden mit ihren Federn
und Endstücken 18 in die Ausdrehungen 12 eingesetzt und beim Zusammenbau
genügend stark zusammengepreßt, um einen sicheren elektrischen Kontakt zu gewährleisten.
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Durch die an ihren Außenrändern unmittelbar mit dem Kühlwasser 2 in
Kontakt stehenden Kühlplatten 1 bzw. 3 werden die an diese Platten angrenzenden
Wände der Entladungsräume (im dargestellten Ausführungsbeispiel die Stabilisierungsplatten
6 bzw. 10) gekühlt. Die Manschette bzw. der Abstandshalter 7 wird vorzugsweise
aus nachgiebigem Material, beispielsweise aus Polytetrafiuoräthylen oder einem hochfluorierten
Kautschuk hergestellt. Aus diesem Material können auch die Dichtungen 5 angefertigt
sein. Auf diese Weise ist ein sattes Anliegen der Platten 6 bzw. 10 an ihren
Unterlagen sowie ein gegenüber thermischen oder elektrischen Einflüssen nachgiebiger
Zusammenhalt der einzelnen Bauteile gewährleistet. Die plattenförmige Ausbildung
der Dichtungen 5 kann dabei auch durch gleichmäßigen Wärmeübergang Spannungen und
Beschädigungen der dielektrischen Stabilisierungsschichten verhindern.