DE1271087B - Ozonisator - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Deutsche Kl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

COIb

C02b

12 i-13/12
85 b-1/11

1271087
P 12 71 087.1-41
19. März 1966
27. Juni 1968

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Ozon.

Es sind hierfür Vorrichtungen bekannt, bei denen vorher unter Druck getrocknete und komprimierte atmosphärische Luft bestrahlt wird. Der Sauerstoff der Luft wird durch eine photochemische Reaktion in Ozon umgewandelt. Diese Reaktion wird durch Ultraviolettstrahlen erhalten, die durch funkenfreie Entladung zwischen den Belegen eines Kondensators entstehen. Die Hochspannungsentladung wird durch einen Einphasen-Transformator aufrechterhalten. Dieser klassische Ozonisator besteht im wesentlichen aus mehreren zylindrischen Elementen, von denen jedes eine äußere Hülle aus einer metallischen Röhre aufweist, in deren Innerem eine Glasröhre angeordnet ist, deren inneres Ende durch eine Halbkugel verschlossen und deren gesamte Innenfläche metallisiert ist. Dieser Metallüberzug und die äußere Metallhülle sind jeweils mit einem Ende der Hochspannungswicklung eines Transformators verbunden. Der Zwischenraum zwischen der Hülle und der Röhre wird langsam von der trockenen, unter Druck stehenden zu ozonisierenden Luft durchflossen. Dieser Zwischenraum muß konstant gehalten werden, und deshalb sind hierfür Zentrierelemente vorgesehen.

Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß ihre Leistungsfähigkeit wegen der Nebenwirkungen (Funkensprühen) begrenzt ist, die an Stellen auftreten, an denen die Kraftlinien des elektrischen Feldes konzentriert sind, d. h. an den Enden der inneren Röhre sowie in Höhe der Zentrierringe. Infolgedessen ist man gezwungen, die maximale Höhe der Betriebsspannung zu begrenzen, um Streuverluste zu vermeiden, die durch Ausschalten oder Überspringen des Nichtleiters entstehen können. Diese Begrenzung der hohen Spannung verringert aber auch die Ausbeute bei der Umwandlung des Sauerstoffes in Ozon.

Aufgabe der Erfindung ist, diesen Nachteil auszuschalten und einen verbesserten Ozonisator zu schaffen, der mindestens aus einem zylindrischen Entladungselement besteht, das eine äußere metallische Hülle mit ausgeweiteten Enden aufweist, in deren Innenraum in der Mitte mindestens eine Röhre aus Glas oder einem anderen isolierenden Material mit einer metallischen Innenfläche angeordnet ist, wobei diese Metallschicht sowie die Außenhülle jeweils an einem Ende einer Hochspannungswicklung eines Transformators angeschlossen sind, und bei dem Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe die zu ozonisierende Luft zwischen der Außenhülle und der Innenröhre hindurchgeführt wird. Der Ozonisator ist insbeson-Ozonisator

Anmelder:

Compagnie Generale des Eaux, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Ohmstede und Dipl.-Ing. B. Schmid, Patentanwälte, 7000 Stuttgarts,
Falbenhennenstr. 17

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 7. Juli 1965 (23 733)

dere dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Innenröhre konisch verschlossen ist und die Metall-

ao schicht nur den zylindrischen Teil der Röhre bedeckt und an dem dem Konus gegenüberliegenden Teil gerade mit dem Ende des zylindrischen Teiles der Außenhülle endet.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist der die hohe Wechselspannung liefernde Transformator ein Streufeldtransformator.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung dargestellt sind, näher erläutert.

F i g. 1 ist eine perspektivische Ansicht mit ausgebrochenen Teilen, teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ozonisators zusammen mit dem elektrischen Schaltschema;
Fig.2 ist ein Schnitt entlang der Linie2-2 in F i g. 1 durch ein Entladungselement des Ozonisators und

Fig. 3 ist eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht einer anderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.

Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist ein äußerer Mantel 1 aus rostfreiem Spezialstahl vorgesehen, auf dem eine Zuführungsleitung 2 und eine Ausgangsleitung 3 für die zu behandelnde Luft und eine Zuführungsleitung 4 und eine Ausgangsleitung 5 für die Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, vorgesehen sind.

Der Ozonerzeuger selbst besteht aus einer Gruppe von zylindrischen Hüllen 7 aus rostfreiem Stahl, deren Enden 8 ausgeweitet sind, derart, daß sie ein Leitelement des elektrischen Feldes bilden. Um die Klarheit der Darstellung nicht zu gefährden, sind in der Zeichnung nur zwei Hüllen 7 gezeigt. Der Industrie-

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apparat jedoch weist im allgemeinen eine viel größere Anzahl dieser Hüllen auf, und es können mehrere Hundert vorgesehen sein.

In jeder dieser Röhren 7, die gewissermaßen die äußeren Belege des Kondensators bilden, sind Innenröhren 10 angeordnet, die entweder nichtleitend oder geerdet sind und aus Glas oder einem anderen isolierenden Stoff bestehen. In der dargestellten Vorrichtung umschließt jede MetaUhülle 7 zwei gegeneinandergerichtete Röhren 10. Ein Endeil einer jeden Röhre 10 ist offen und ragt aus der jeweiligen Hülle heraus und ist wellenförmig ausgebildet. Das andere Ende 13 einer jeden Röhre ist geschlossen und konusförmig ausgebildet. Es kann gegebenenfalls durch eine Auflage, beispielsweise aus Glas, verstärkt sein.

Die Innenflächen der Röhren 10 sind teilweise metallisiert, und zwar nach einem bekannten Verfahren, das es gestattet, einen dünnen Film 14 aus geschmolzenem Metall, z. B. Aluminium, aufzutragen.

Der Metallbelag 14 erstreckt sich nur auf der Innenfläche des zylindrischen Teiles der Röhren 10 bis zu der Stelle, an der die Erweiterung 8 beginnt, im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen, in denen die gesamte Innenfläche der Röhre metallisiert ist.

Die Röhren 10 sind in den Hüllen 7 mittels Zentrierringen 15 mittig gehalten, die mit drei einstückig aus dem Material des Ringes ausgebildeten konischen Keilen 16 versehen sind (F i g. 2).

Diese Ringe bestehen z. B. aus synthetischem Gummi, der gegenüber Ozon und Strahlen widerstandsfähig ist, oder sulfoniertem Polyäthylen.

Die Hüllen 7 und die koaxialen Röhren 10 begrenzen einen ringförmigen Zwischenraum 17, in dem die zu ozonisierende Luft zirkuliert.

Eine Wechselspannung, die zwischen den Metallhüllen 7 und den Metallbelägen 14 der Röhren angegelegt wird, wird durch eine Hochspannungs-Sekundärwicklung 18 eines Streufeldtransformators 19 geliefert.

Der Magnetkreis weist Luftspalte 20, eine Streuspule 21 und einen Widerstand 22 auf, der den Widerstand der Sekundärwicklung 18 darstellt.

Eine der Klemmen 23 des obengenannten Stromkreises ist mit den Hüllen 7 mittels eines an dem Mantel 1 der Vorrichtung befestigten Leiters 24 verbunden. Die andere Klemme 25 ist an den Metallbelägen 14 mittels Leitern 26 und Stromabnehmer 27 aus rostfreiem Stahl angeschlossen.

Der Spalt 20 zusammen mit der Streuspule 21 und dem Widerstand 22 sichern die Stetigkeit der Arbeitsweise, begrenzen den Strom im Fall eines Kurzschlusses und dämpfen die Wellen mit steiler Front, die während der Entladungsperiode entstehen.

Sie gestatten auch das Verschieben des Leistungsfaktors primärer Seite derart, daß ein begrenzter Strom absorbiert wird, und sichern die Dämpfung der im Stromkreis erzeugten elektrischen Schwingungen, die in dem Augenblick erzeugt werden, in dem die Stromzuführung von der Primärseite beginnt oder unterbrochen wird.

Außerdem ist der Außenmantel 1 mittels eines Leiters 28 geerdet, derart, daß jede Gefahr eines tödlichen Stromstoßes ausgeschaltet ist.

Die Arbeitsweise dieses Ozonisators ist folgende: Die unter Druck stehende Luft dringt durch die Leitung 2 in die Vorrichtung ein und geht durch die ringförmigen Zwischenräume 17, die durch die Hüllen? und die koaxial hierzu liegenden Röhren begrenzt werden.

Wenn mit Wechselstrom gearbeitet wird, ergeben sich in der Luft während eines Spannungswechsels (positiv und negativ) zwei aufeinanderfolgende Entladungen, während derer die Ionisation auftritt. Diese Ionisation bewirkt die Umwandlung eines Teiles des Luftsauerstoffes in Ozon.

Die ozonisierte Luft tritt dann durch die Leitung 3 aus. Der Kühlkreis beispielsweise besteht aus einem Wasserumlauf 6. Das Wasser tritt durch die Leitung 4 ein und durch die Leitung 5 aus. Eine solche Kühlung ist erforderlich, da während der Arbeit Erscheinungen auftreten, die eine wesentliche Erhöhung der Temperatur bewirken.

Die Vorteile, die durch den erfindungsgemäßen Ozonisator erzielt werden, sind deutlich aus der folgenden Vergleichstabelle zu ersehen. Diese Vorteile rühren im wesentlichen von drei Faktoren her, nämlich

a) der neuen Form der teilweisen Metallisierung der inneren Röhren,

b) den Zentrierelementen dieser inneren Röhren in den Metallröhren und

c) dem Zuführungskreis für Wechselstrom mit hoher Spannung mit einem Streufeldtransformator.

Maximale

Charge
an Nichtleiter

Ozonerzeugung

Ozonerzeugung p/m» Luft bezogen auf Atmosphärendruck Energieausbeute

Kontaktzeit

Betriebsspannung

Klassischer
Ozonisator

Erfindungsgemäßer
Ozonisator

4 bis 5 W/dm*

10 W/dm²

7bis8g/h/dm^s
Ionisation

17g/h/dm³
Ionisation

8 bis 10 g

20 bis 23 g 18 bis 20 Wh/g
erzeugtes Ozon

18 bis 20 Wh/g
erzeugtes Ozon

5 Sekunden

5 Sekunden

15 kV

18 bis 20 kV

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform des 65 Metallröhre 7 an Stelle von zwei nur eine einzige

erfindungsgemäßen Ozonisators dargestellt. Dieser Innenröhre 10 umschließt. Der Ladekreis entspricht

weist die gleichen Elemente auf wie die erste Ein- genau demjenigen in Fig. 1, wobei jedoch nur die

richtung, mit dem einzigen Unterschied, daß jede Verbindungsleiter 24,26 und 28 gezeigt sind.

Der erfindungsgemäße Ozonisator ist besonders zur Verwendung in Wasserbehandlungsanlagen geeignet, wo es erforderlich ist, größere Mengen Ozon zu erzeugen, die 11 pro Tag übersteigen können, wobei zufriedenstellende wirtschaftliche Bedingungen eingehalten werden müssen. Die Vorrichtung ermöglicht es tatsächlich, bei einem Strom von Industriefrequenz pro Stunde mehr als 5 kg zu erzeugen, indem mehrere Hundert Ionisationselemente eingesetzt werden.

Weitere Abänderungen, die den Erfindungsgedanken nicht beeinträchtigen, sind an der beschriebenen Vorrichtung denkbar und durchführbar.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ozonisator, bestehend aus mindestens einem zylindrischen Entladungselement, das eine an seinen Enden erweiterte Metallhülle aufweist, in der mittig angeordnet mindestens eine Röhre aus Glas oder einem anderen isolierenden Material ao vorgesehen ist, deren Innenfläche metallisiert ist, die Metallschicht und die äußere Hülle jeweils für sich mit einem der Enden einer Hochspannungswicklung eines Transformators verbunden sind, und bei dem die zu ozonisierende Luft zwisehen der äußeren Hülle und der Innenröhre in Umlauf gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Röhre (10) ein konisch verschlossenes Ende (13) aufweist, die Metallschicht (14) nur im zylindrischen Teil dieser Röhre vorgesehen ist und an dem gegenüber dem Konus gelegenen Teil an der Stelle endet, wo die Erweiterung (8) der zylindrischen äußeren Hülle (7) beginnt, und daß zum Zentrieren der inneren Röhre (10) in der äußeren Hülle (7) Zentrierringe (15) aus einem gegenüber Ozon und Ionisation beständigen Material vorgesehen sind, die mit einstückig aus dem Ringmaterial ausgebildeten Keilen (16) versehen sind.

2. Ozonisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (15) aus synthetischem Gummi bestehen.

3. Ozonisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (15) aus sulfonierten! Polyäthylen bestehen.

4. Ozonisator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die hohe Wechselspannung liefernde Transformator (19) ein Streufeldtransformator ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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