DE1767109B1

DE1767109B1 - Rohrozonisator

Info

Publication number: DE1767109B1
Application number: DE19681767109
Authority: DE
Inventors: Joseph Dipl-Chem Dr Cremer; Herbert Panter
Original assignee: Knapsack AG
Current assignee: Knapsack AG
Priority date: 1968-04-02
Filing date: 1968-04-02
Publication date: 1971-03-04
Also published as: BE730540A; US3661763A; FR2005412A1; SE352611B; JPS4931200B1; GB1210614A; NO124157B; CH518875A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Rohrozonisator, im nutzt werden. Auch wird oftmals das Endgas nicht wesentlichen bestehend aus einer Sauerstoffkammer, aus reinem Ozon bestehen, sondern aus einem Geeiner Ozonkammer, einer Entladungskammer und misch aus Ozon und Sauerstoff, das anschließend einem die Entladungskammer umgebenden Kühl- noch aufbereitet werden muß. Es wird dabei jedoch mittelbehälter, wobei die Entladungskammer von 5 erstrebt, ein Ozon-Sauerstoff-Gemisch mit möglichst zwei konzentrisch ineinandersteckenden, oben offe- hohem Ozongehalt zu erreichen. Damit der Dichnen und unten geschlossenen, als Elektroden dienen- tungsring durch einen eventuellen Überdruck von den Metallrohren begrenzt ist, zwischen denen unter unten her nicht aus seinem Sitz herausgehoben wer-Bildung zweier Entladungsräume ein dielektrisches den kann, ist ein Zentrierring vorgesehen, der auf Rohr angeordnet ist. io dem Dichtungsring lagert. Auf der Oberkante dieses

Zur wirtschaftlichen Herstellung von Ozon bedient Zentrierringes liegt die Innenelektrode mit dem an man sich im allgemeinen der stillen elektrischen Ent- ihrem oberen Ende vorhandenen Börtelrand auf. ladung, da die geringe Energiedichte dieser Ent- Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal ist vor-

ladungsform eine entscheidende Voraussetzung für gesehen, daß die Bohrung der Trennplatte konisch, eine günstige Einstellung des stark temperaturabhän- 15 ausgebildet ist und das obere Ende des dielektrischen gigen Bildungs- bzw. Zerfallsgleichgewichtes des Rohres mit der oberen Fläche der Trennplatte in Ozons ist und die Verwendung strömender Gase eine etwa fluchtet. So erreicht man mit einfachsten Mitteln einfache und kontinuierliche Arbeitsweise ermöglicht. eine klemmende Dichtwirkung. Durch unterschiedliche Verweilzeiten der Gase in der Es ist auch erfindungswesentlich, daß das dielek-

Entladungszone können z. B. die Ozonkonzentration, 20 irische Rohr auf dem Boden der Außenelektrode die in der Zeit erzeugte Ozonmenge und der spezi- aufsteht und an seinem unteren Ende mehrere Gasfische Verbrauch an elektrischer Energie beeinflußt durchtrittsöffnungen besitzt. Durch eine derartige werden. Eine Einwirkung auf diese Größen gelingt zweifache Lagerung des dielektrischen Rohres aber auch durch rein bauliche Maßnahmen und braucht letzteres lediglich hinsichtlich seiner elekdurch Variation der zugeführten elektrischen Lei- 25 trischen Spannungsfestigkeit ausgelegt zu werden, stung. ohne mechanische Beanspruchungen mit berück-

Bei dem Rohrozonisator gemäß der deutschen sichtigen zu müssen.

Patentschrift 1257121 liegen die beiden oberen Es wird empfohlen, am unteren Ende der Außen-

öffenen Enden der Innen- und Außenelektrode etwa elektrode eine Zentrierung für das dielektrische Rohr in gleicher Höhe und sind mit einem letzteren und dem 30 vorzusehen, wodurch mit Sicherheit ein immer dielektrischen Rohr gemeinsamen Teil versehen, der gleichbleibender Abstand zwischen dem dielekzur Einspannung und Zentrierung der Rohre und zur trischen Rohr und der Außenelektrode einerseits Ein- und Ausströmung des zu ozonisierenden Gases sowie auch zwischen dem dielektrischen Rohr und dient. Die Betriebsspannung wird dabei durch eine der Innenelektrode andererseits gewährleistet ist, zentrische Öffnung des den Rohren gemeinsamen 35 mithin unkontrollierbare Feldstärkeänderungen ausTeiles hindurchgeführt und von innen her unmittel- geschlossen sind, die im allgemeinen einen ungünbar an die Innenelektrode gelegt. stigen Einfluß auf das Bildungs-und Zerfallsgleich-

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, einen gewicht des Ozons haben.

Rohrozonisator zu schaffen, der es gestattet, mit Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist

einem vergleichsweise geringen Aufwand an elek- 40 der Zentrierring an seinem oberen Rand Gasdurchtrischer Energie zu einem hohen Ozongehalt in den trittsschlitze auf und besitzt einen der Neigung der ozonisierten Gasen zu gelangen. Das wird erfin- Trennplatten-Bohrungswand entsprechenden keildungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß förmigen Querschnitt. Die Schlitze sind dabei so das dielektrische Rohr mit radialem Spiel in die bemessen, daß in ihnen ein merklicher Druckverlust Bohrung der Trennplatte zwischen der Sauerstoff- 45 des strömenden Gases eintritt, um dadurch insbe- und der Ozonkammer hineinragt, in dem dadurch sondere im Falle der Parallelschaltung mehrerer gebildeten Ringspalt zwischen dem dielektrischen Systeme einen gleichmäßigen Gasdurchsatz durch Rohr und dem der Bohrungswand der Trennplatte alle Systeme mit Sicherheit zu gewährleisten, ein Dichtungsring vorgesehen ist und auf dem Vorteilhafterweise kann zwischen dem Ozonisator-

Dichtungsring ein Zentrierring lagert, auf dem die 50 dach und dein' Börtelrand der Innenelektrode eine unter Federkraft stehende Innenelektrode mit dem als elektrischer Leiter dienende Druckfeder angean ihrem oberen Ende vorhandenen Börtelrand auf- ordnet sein. Dadurch gelangt man zu einem festen liegt. Auf diese Weise gelangt man zu einem Rohr- ■_. Sitz der Innenelektrode und kommt gleichzeitig ohne ozonisator der einleitend beschriebenen Art, der in besondere Leitungen für die Spannungszuführung seinem konstruktiven Aufbau einfach gehalten ist 55 zur inneren Elektrode aus. .

und demzufolge robust und störunanfällig zu be- Die Außenelektrode ist an dem Deckel des Kühltreiben ist. Durch den Dichtungsring, der in dem mittelbehälters befestigt, beispielsweise angeschweißt. Ringspalt zwischen dem dielektrischen Rohr und der So erreicht man eine feste Verbindung zwischen der Bohrungswand der Trennplatte vorgesehen ist, erreicht Außenelektrode und dem Deckel des Kühlmittelman eine gute Dichtwirkung zwischen der Ozon- 60 behälters, wodurch gleichzeitig gewährleistet ist, daß kammer und der Sauerstoffkammer, so daß es nicht wegen des guten metallischen Kontaktes derartiger zu einer Vermischung der Ausgangsgase mit den Verbindungsstellen die Außenelektrode immer auf Endgasen, also zu einer Vermischung zwischen Erdpotential liegt.

Sauerstoff und Ozon kommen kann. Wenngleich hier Für die Erfindung ist es weiterhin wesentlich, daß

die Rede von Sauerstoff und Ozon ist, so muß es 65 mehrere von aus Außenelektrode, dielektrischem sich nicht unbedingt um reinen Sauerstoff und reines Rohr, Innenelektrode, Dichtungsring, Zentrierring Ozon handeln, vielmehr können statt des reinen und Druckfeder bestehende Systeme gasströmungs-Sauerstoffes auch sauerstoffangereicherte Gase be- mäßig parallel geschaltet sind und allen Systemen

die SauerstofEkammer, die Ozonkammer und der Kühlmittelbehälter gemeinsam ist. Auf diese Weise gelangt man ohne Schwierigkeiten zu größeren Einheiten, die einen entsprechend hohen Gasdurchsatz, d. h. eine entsprechend hohe Ozonproduktion erlauben.

Mit Vorteil ist das Ozonisatordach an die Betriebsspannung anzuschalten, während der Kühlmittelbehälter auf Erdpotential liegt. Aus Isolationsgründen ist dazu zwischen dem Ozonisatordach und dem Kühlmittelbehälter ein Zwischenstück aus spannungsfestem Werkstoff vorgesehen, beispielsweise Porzellan.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 einen einsystemigen Rohrozonisator im Axialschnitt und

Fig. 2 einen zweisystemigen Rohrozonisator ebenfalls im Axialschnitt.

Der in der Zeichnung dargestellte und effindungsgemäß beschaffene Rohrozonisator besteht im wesentliehen aus der Sauerstoffkammer 1, der Ozonkammer 2, der Entladungskammer 3 und dem die Entladungskammer 3 umgebenden Kühlmittelbehälter 4. Dabei ist die Entladungskammer 3 von zwei konzentrisch ineinandersteckenden, oben offenen und unten geschlossenen, als Elektroden dienenden Metallrohren 5 und 6 begrenzt, zwischen denen unter Bildung der beiden Entladungsräume 7 und 8 das dielektrische Rohr 9 angeordnet ist. Letzteres (9) ragt mit radialem Spiel in die Bohrung 10 der Trennplatte 11 zwischen der Sauerstoff- und der Ozonkammer 1, 2 hinein. In dem dadurch gebildeten Ringspalt zwischen dem dielektrischen Rohr 9 und der Bohrungswandung 12 der Trennplatte 11 ist der Dichtungsring 13 vorgesehen. Auf letzterem (13) lagert der Zentrierring 14, auf dem die unter Federkraft stehende Innenelektrode 5 mit dem an ihrem oberen Ende vorhandenen Börtelrand 15 aufliegt.

Die Bohrung 10 der Trennplatte 11 ist konisch ausgebildet. Das obere Ende des dielektrischen Rohres 9 fluchtet in etwa mit der oberen Fläche der Trennplatte 11. Dabei steht das dielektrische Rohr 9 auf dem Boden 16 der Außenelektrode 6 auf und besitzt an seinem unteren Ende mehrere Gasdurchtrittsöffnungen 17. In nicht dargestellter Weise kann am unteren Ende der Außenelektrode 6 eine Zentrierung für das dielektrische Rohr 9 vorgesehen sein.

An seinem oberen Rand weist der Zentrierring Gasdurchtrittsschlitze 18 auf und besitzt einen der Neigung der Trennplatten-Bohrungswandung 12 entsprechenden keilförmigen Querschnitt.

Zwischen dem Ozonisatordach 19 und dem Börtelrand 15 der Innenelektrode 5 ist eine als elektrischer Leiter dienende Druckfeder 20 angeordnet. Letztere (20) sorgt für einen einwandfreien Sitz der Innenelektrode 5 auf dem Zentrierring 14. Durch die elektrisch leitend ausgebildete Feder 20 läßt sich eine schwierig zu führende Spannungszuführung vermeiden. Im Gegensatz dazu ist die Außenelektrode 6 an dem Deckel 21 des Kühlmittelbehälters 4 befestigt, insbesondere angeschweißt.

Wie aus F i g. 2 hervorgeht, sind zwei aus Außenelektrode 6, dielektrischem Rohr 9, Innenelektrode 5, Dichtungsring 13, Zentrierring 14 und Druckfeder 20 bestehende Systeme gasströmungsmäßig parallel geschaltet. Es steht dem jedoch nichts entgegen, statt der nach F i g. 2 dargestellten Parallelschaltung von lediglich zwei Systemen eine solche von wesentlich mehr, beispielsweise zehn, dreißig, fünfzig usw. vorzunehmen. Dabei ist allen Systemen die Sauerstoffkammer 1, die Ozonkammer 2 und der Kühlmittelbehälter 4 gemeinsam.

In jedem Fall ist das Ozonisatordach an die Betriebsspannung anzuschalten, während der Kühlmittelbehälter 4 auf Erdpotential 22 liegt. Dazu ist es erforderlich, zwischen dem Ozonisatordach 19 und dem Kühlmittelbehälter 4 ein Zwischenstück 23 aus spannungsfestem Werkstoff, beispielsweise Porzellan, vorzunehmen.

Die Arbeitsweise des neuen Ozonisators ist denkbar einfach: Sauerstoff bzw. sauerstoffreiches Gas tritt in Richtung des Pfeiles α durch den Einlaßstutzen 24 in die Sauerstoffkammer 1 ein und strömt durch die Durchströmschlitze 1.8 in den inneren Entladungsraum zwischen der Innenelektrode 5 und dem dielektrischen Rohr 9, um den inneren Entladungsraum 8 durch die Durchströmöffnungen 17 des dielektrischen Rohres verlassen zu können. Von hier aus strömt das zu ozonisierende Gas durch den äußeren Entladungsraum 7 zwischen der Außenelektrode 6 und dem dielektrischen Rohr 9 in die Ozonkammer 2, um letztere in Richtung des Pfeiles b durch den Ablaßstutzen 25 als Ozon- bzw. Sauerstoff-Ozon-Gemisch zu verlassen. Um die während des Betriebes des Ozonisators frei werdende Wärme abzuführen, ist der Kühlmittelbehälter 4 mit einem Kühlmittel, beispielsweise Wasser, gefüllt und zur kontinuierlichen Abfuhr des warmen Kühlwassers und zu seinem Ersatz durch frisches kaltes Kühlwasser mit dem Einlaßstutzen 26 und dem Auslaßstutzen 27 versehen. Das Kühlwasser fließt in Richtung des Pfeiles c durch den Einlaßstutzen 26 in den Kühlmittelbehälter 4 hinein und verläßt letzteren durch den Ablaßstutzen in Richtung des Pfeiles d.

Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei Abweichungen möglich und denkbar, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Der .Fortschritt des Ozonisators gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik sei an Hand von elektrischen Leistungsmeßwerten erläutert.

Fig. 3 zeigt in Diagrammform Ergebnisse, die bei Vergleichsversuchen des erfindungsgemäßen Ozonisators (Kurve 2) gegenüber dem Ozonisator gemäß der deutschen Patentschrift 1 257 121 (Kurve 1) erhalten wurden. Dabei sind auf der Abszisse die Ozonkonzentration in Gewichtsprozenten und auf der Ordinate die aufgewendete elektrische Energie in Watt pro Gramm Ozon aufgetragen.

Die Werte der Tabelle für den elektrischen Leistungsaufwand (Spalten 2 und 3) sind der F i g. 3 entnommen.

Ozonkonzen	Elektrischer	Kurve 2	Energieeinsparung
tration	Leistungsaufwand	7,0	%
(Gewichts prozent	(Wh/g O₃)	7,5	Kurve 1-Kurve 2 . _10Q
0₃/O₂)	Kurve 1	8,2	Kurve 1
3,0	12,9	9,2	45,7
3,5	13,4	10,2	44,0
4,0	14,3	42,7
4,5	15,1	39,1
5,0	15,7	35,1

Spalte 4 gibt die prozentuale Energieeinsparung bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Ozonisators, bezogen auf den Ozonisator nach dem Stand der Technik, an. Daraus läßt sich entnehmen, daß im Könzentrationsbereich von 3 bis 5 Gewichtsprozent Ozon eine durchschnittliche Energieeinsparung von etwa 40 °/o erzielt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrozonisator, im wesentlichen bestehend aus einer Sauerstoffkammer, einer Ozonkammer, einer Entladungskammer und einem die Entladungskammer umgebenden Kühlmittelbehälter, wobei die Entladungskammer von zwei konzentrisch ineinanderstreckenden, oben offenen und unten geschlossenen, als Elektroden dienenden Metallrohren begrenzt ist, zwischen denen unter Bildung zweier Entladungsräume ein dielekirisches Rohr angeordnet ist, dadurch geke.nnzeichnet, daß das dielektrische Rohr (9) mit radialem Spiel in die Bohrung (10) der Trennplatte (11) zwischen der Sauerstoff- und der Ozonkammer (1, 2) hineinragt, in dem dadurch gebildeten Ringspalt zwischen dem dielektrischen Rohr (9) und der Bohrungswandung (12) der Trennplatte (U) ein Dichtungsring (13) vorgesehen ist und auf dem Dichtungsring (13) ein Zentrierring (14) lagert, auf dem die unter Federkraft stehende Innenelektrode (5) mit dem an ihrem oberen Ende vorhandenen Börtelrand (15) aufliegt.

2. Ozonisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet;, daß die Bohrung (10) der Trenn- platte (11) konisch ausgebildet ist und das obere Ende des dielektrischen Rohres (9) mit der oberen Fläche der Trennplatte (11) in etwa fluchtet.

3. Ozonisator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Rohr (9) auf dem Boden (16) der Außenelektrode (6) aufsteht und an seinem unteren Ende, mehrere Gasdurchtrittsöffnungen (17) besitzt.

4. Ozonisator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der Außenelektrode (6) eine Zentrierung für das dielektrische Rohr (9) vorgesehen ist.

5. Ozonisator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierring (14) an seinem oberen Rand Gasdurchtrittsschlitze (18) aufweist und einen der Neigung der Trennplatten-Bohrungswandung (12) entsprechenden keilförmigen Querschnitt besitzt.

6. Ozonisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ozonisatordach (19) und dem Börtelrand (15) der Innenelektrode (5) eine als elektrischer Leiter dienende Druckfeder (20) angeordnet ist.

7. Ozonisator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenelektrode (6) an dem Deckel (21) des Kühlmittelbehälters (4) befestigt, beispielsweise angeschweißt ist. J

8. Ozonisator nach einem der Ansprüche 1 " bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere von aus Außenelektrode (6), dielektrischem Rohr (9), Innenelektrode (5), Dichtungsring (13), Zentrierring (14) und Druckfeder (20) bestehende Systeme gasströmungsmäßig parallel geschaltet sind und allen Systemen die Sauerstoff- (1), die Ozonkammer (2) und der Kühlmittelbehälter (4) gemeinsamist.

9. Ozonisator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ozonisatordach (19) an die Betriebsspannung anzuschalten ist, während der Kühlmittelbehälter (4) auf Erdpotential (22) liegt.

10. Ozonisator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ozonisatordach (19) und dem Kühhnittelbehälter (4) ein Zwischenstück (23) aus spannungsfestem Werkstoff, beispielsweise Porzellan, vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen