DE19515243A1

DE19515243A1 - Ozone generator with a capacitor arrangement consisting of two electrodes and with a cooling medium

Info

Publication number: DE19515243A1
Application number: DE1995115243
Authority: DE
Inventors: Shadiakhy Dr Abdolhossein; Lutz Dr Blaich
Original assignee: Schmidding Wilh & Co GmbH
Current assignee: Schmidding Wilh & Co GmbH
Priority date: 1995-04-30
Filing date: 1995-04-30
Publication date: 1996-10-31
Also published as: WO1996034824A1

Abstract

The invention relates to an ozone generator with a condenser device of a) two electrodes which can be connected to a high-voltage source, b) a preferably tubular dielectric (24) fitted between said two electrodes (20, 22) and a chamber (26) through which the oxygen-containing gas to be ozonised flow and is on one side of the dielectric, and a coolant (32). The coolant (32) is in direct contact with that surface of the dielectric (24) away from said chamber (26), possibly with a thin, flat, metallic electrode layer interposed between the dielectric (24) and the coolant.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ozongenerator mit einer Kondensato ranordnung aus a) zwei Elektroden, die an die Pole einer Hochspannungs quelle anschließbar sind, mit b) einem zwischen diesen beiden Elektroden angeordneten, vorzugsweise rohrförmig ausgebildeten Dielektrikum und mit einem Raum, durch den zu ozonisierendes, sauerstoffenthaltendes Gas strömt, und der sich auf einer Seite des Dielektrikums befindet, sowie mit einem Kühlmedium.The invention relates to an ozone generator with a condenser arrangement of a) two electrodes connected to the poles of a high voltage Source can be connected, with b) one between these two electrodes arranged, preferably tubular dielectric and with a room through which oxygenated gas to be ozonized flows, and which is on one side of the dielectric, and with a cooling medium.

Ein Problem bei Ozongeneratoren besteht in der ausreichenden Kühlung. Es muß vermieden werden, daß das zu ozonisierende oder bereits teilweise ozonisierte Gas in Kontakt mit zu heißen Flächen, beispielsweise zu heißen Elektroden oder einem zu heißen Dielektrikum kommt. Grundsätzlich gilt, daß bei geringerer Temperatur die Ausbeute an Ozon erhöht wird. Insoweit ist eine Kühlung günstig und sind bei zutreffender Auslegung die Maßnah men, die für eine Kühlvorrichtung und eine Kühlung notwendig sind, wirt schaftlich.A problem with ozone generators is adequate cooling. It must be avoided that the ozonizing or already partially ozonized gas in contact with surfaces that are too hot, for example hot Electrodes or a dielectric that is too hot. Basically, that the yield of ozone is increased at a lower temperature. So far cooling is cheap and is the measure if the design is correct men, which are necessary for a cooling device and cooling, hosts socially.

Bei Ozongeneratoren nach dem Stand der Technik, z. B. DE 34 22 989 C2 und DE 38 19 304 C2 ist eine Kühlung zwar vorgesehen, sie erfolgt allerdings nicht mit der ausreichenden, gewünschten Wirkung. Hier setzt die Erfin dung ein. Sie hat es sich zum Ziel gesetzt, die Kühlung zu verbessern und sicherzustellen, daß mit einfachen Mitteln eine sehr wirkungsvolle Kühlung erreicht werden kann.In prior art ozone generators, e.g. B. DE 34 22 989 C2 and DE 38 19 304 C2 provides cooling, but it does not with the sufficient, desired effect. Here is the Erfin dung. It has set itself the goal of improving cooling and ensure that with simple means a very effective cooling can be reached.

Gelöst wird diese Aufgabe ausgehend von dem Ozongenerator mit den Merkmalen der eingangs genannten Art dadurch, daß sich das Kühlmedium in unmittelbarem Kontakt mit derjenigen Fläche des Dielektrikums befin det, die von dem genannten Raum abgewandt ist, gegebenenfalls unter Zwi schenschaltung einer dünnen, flächigen, metallischen Elektrodenschicht zwischen dem Dielektrikum und dem Kühlmedium.This task is solved starting with the ozone generator with the Features of the type mentioned in that the cooling medium in direct contact with that surface of the dielectric det, which is facing away from the room mentioned, if necessary under Zwi Switching a thin, flat, metallic electrode layer between the dielectric and the cooling medium.

Die Erfindung schlägt also vor, das Kühlmedium, das eine Flüssigkeit oder ein Gas sein kann, in unmittelbaren Kontakt mit dem Dielektrikum zu brin gen. Zwischen dem Kühlmittel und dem Dielektrikum soll allenfalls eine dünne, auf dem Dielektrikum haftende metallische Elektrodenschicht vor handen sein. Diese Elektrodenschicht ist im wesentlichen flächig, also zweidimensional, sie hat eine Dicke unter 0,1 mm. Aufgrund ihrer metalli schen Wärmeleitfähigkeit bewirkt diese Elektrodenschicht praktisch keine thermische Trennung zwischen dem Kühlmedium und dem Dielektrikum.The invention therefore proposes the cooling medium, which is a liquid or a gas can be brin in direct contact with the dielectric between the coolant and the dielectric should at most thin metallic electrode layer adhering to the dielectric be there. This electrode layer is essentially flat, that is two-dimensional, it has a thickness of less than 0.1 mm. Because of their metalli This thermal layer causes practically no thermal conductivity thermal separation between the cooling medium and the dielectric.

Erfindungsgemäß wird also das Dielektrikum unmittelbar und direkt ge kühlt. Das Dielektrikum hat die Temperatur des Kühlmediums. Dadurch wird eine bisher nicht erreichte, sehr wirkungsvolle Kühlung des Dielektrikums erreicht.According to the invention, the dielectric is thus immediately and directly ge cools. The dielectric has the temperature of the cooling medium. This will an unprecedented, very effective cooling of the dielectric reached.

Erfindungsgemäß ist das Kühlmedium in elektrischer Verbindung mit einer Elektrode. Um keine Isolationsprobleme usw. auftreten zu lassen, wird in einer bevorzugten Weiterbildung vorgeschlagen, das Kühlmedium auf Erdpo tential zu legen.According to the invention, the cooling medium is in electrical connection with a Electrode. In order to avoid isolation problems etc., in a preferred development proposed the cooling medium on Erdpo to lay potential.

Verwendet man ein elektrisch leitfähiges Kühlmedium, so kann dieses zu gleich zur Stromleitung eingesetzt werden. Hierzu kann ein Kühlmedium durch geeignete Zusätze leitfähig gemacht werden oder bereits von Hause aus ausreichend leitfähig sein, wie beispielsweise Quecksilber oder eine wäßrige NaCl-Salzlösung.If you use an electrically conductive cooling medium, this can can be used for power lines. A cooling medium can be used for this be made conductive by suitable additives or already at home be sufficiently conductive, such as mercury or a aqueous NaCl salt solution.

Bei einem gasförmigen Kühlmittel stellen sich Isolationsprobleme nicht oder nur in verminderter Form gegenüber einem flüssigen Kühlmedium. Bei derartigen gasförmigen Kühlmedien ist daher die Möglichkeit gegeben, auch eine in ihrem Potential hochliegende Elektrode zu kühlen.There are no insulation problems with a gaseous coolant or only in a reduced form compared to a liquid cooling medium. At Such gaseous cooling media is therefore also possible to cool an electrode that is high in potential.

Die Erfindung eignet sich sowohl für plattenförmige als auch für rohrför mige Kondensatoranordnungen. Sie ist nicht beschränkt auf irgendeine Form für Kondensatoranordnungen.The invention is suitable for both plate-shaped and tubular Condenser arrangements. It is not limited to any one Shape for capacitor arrays.

In einer bevorzugten Weiterbildung sind mehrere, vorzugsweise baugleiche Kondensatoranordnungen in Kontakt mit ein und demselben Kühlmittel. In a preferred development, several are preferably identical Capacitor arrangements in contact with one and the same coolant.

Anders ausgedrückt können in einen großen, mit einer Flüssigkeit als Kühlmittel gefüllten Tank viele Rohre eingebracht werden, die an ihrer Außenwand oder an ihrer Innenwand in direktem Kontakt mit dem Kühl medium stehen und das Dielektrikum bilden. Ebenso kann bei einem gas förmigen Kühlmittel verfahren werden.In other words, in a large, with a liquid than Coolant-filled tank can be inserted into many pipes Outer wall or on its inner wall in direct contact with the cooling stand medium and form the dielectric. Likewise, with a gas shaped coolant.

In bevorzugter Ausbildung wird das Kühlmedium ständig umgewälzt, um zu vermeiden, daß lokale Erwärmungen auftreten. Vorzugsweise läuft das Kühlmedium in einem geschlossenen Kreislauf um, hierbei ist im Kreislauf eine Kühlvorrichtung vorgesehen, die das Kühlmedium stets wieder auf eine erwünschte Ausgangstemperatur herunterkühlt.In a preferred embodiment, the cooling medium is continuously circulated in order to avoid local warming. Preferably, that runs Cooling medium in a closed circuit, this is in the circuit a cooling device is provided, which keeps the cooling medium on again cools down a desired starting temperature.

Es ist vorteilhaft, ein Dielektrikum mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit zu verwenden. Auch ist es günstig, ein möglichst dünnes Dielektrikum, über dessen Dicke sich ein nur geringer Temperaturgradient ausbilden kann, einzusetzen.It is advantageous to add a dielectric with a high thermal conductivity use. It is also advantageous to use a dielectric that is as thin as possible the thickness of which can only develop a small temperature gradient, to use.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, die unter Bezugnah me auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigt:Further features and advantages of the invention result from the others Claims and the following description of non-limiting to understand exemplary embodiments of the invention, which refer to me are explained in more detail on the drawing. In this drawing:

Fig. 1: eine perspektivische Darstellung in schnittbildlicher Ansicht von schräg von oben auf einen Behälter, in dem eine Kühlflüssigkeit unterge bracht ist und in dem sich zwei Ozongeneratoren befinden, Fig. 1 is a perspective view in section pictorial view from the top is inclined to a container in which a coolant introduced underweight body and in which two ozone generators are located,

Fig. 2: die Anordnung gemäß Fig. 1 in gleicher Darstellung, jedoch in geän derter Ausführung, FIG. 2 shows the arrangement of Figure 1 in the same view, but in geän derter embodiment.

Fig. 3: eine perspektivische Darstellung eines rohrförmigen Behälters, in dem sich ein Ozongenerator befindet und Fig. 3 is a perspective view of a tubular container in which there is an ozone generator and

Fig. 4: eine Draufsicht auf zwei plattenförmige Ozongeneratoren, zwischen denen sich ein flüssiges Kühlmedium befindet. Fig. 4: a plan view of two plate-shaped ozone generators, between which there is a liquid cooling medium.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung zwei baugleiche Ozongenerato ren. Sie haben jeweils eine Kondensatoranordnung aus zwei Elektroden 20, 22 zwischen denen sich ein Dielektrikum 24 befindet, daß Innenausführun gen nach den Fig. 1 und 3 rohrförmig ist. Zwischen dem Dielektrikum 24 und der Innenelektrode 22 befindet sich ein Raum 26, durch den zu ozoni sierendes, Sauerstoff enthaltendes Gas strömt, die Gasströmung ist durch die Pfeile 28 dargestellt. Fig. 1 shows a schematic representation of two identical Ozongenerato ren. They each have a capacitor arrangement of two electrodes 20 , 22 between which there is a dielectric 24 that Innenausführungsun gene according to FIGS. 1 and 3 is tubular. Between the dielectric 24 and the inner electrode 22 there is a space 26 through which oxygen-containing gas to be ozonized flows, the gas flow being represented by the arrows 28 .

Die Innenelektrode 22 ist nicht detailliert dargestellt, in der praktischen Ausführung kann sie aus mehreren, dünnen, stabförmigen Einzelprofilen, aus einem Vieleckprofil oder anderweitig ausgebildet sein.The inner electrode 22 is not shown in detail, in the practical embodiment it can be formed from a plurality of thin, rod-shaped individual profiles, from a polygonal profile or otherwise.

Beide Ozongeneratoren befinden sich innerhalb eines aufgeschnitten darge stellten Behälters 30, der mit einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit, bei spielsweise Wasser, dem Kochsalz zugegeben wurde oder dergleichen, ge füllt ist. Die Flüssigkeit hat eine möglichst hohe Wärmekapazität. Die Leit fähigkeit der Flüssigkeit muß nicht metallischer Leitfähigkeit entsprechen, da die fließenden Ströme relativ gering sind. Der Fachmann kennt für kon krete Ozonanordnungen die typischerweise fließenden Ströme und wird die Leitfähigkeit der Flüssigkeit durch ihm bekannte Maßnahmen in der geeig neten Weise einstellen. Vermieden werden soll, daß über die Flüssigkeit ein zu großer Spannungsabfall auftritt. Die Flüssigkeit stellt das Kühlmittel 32 dar.Both ozone generators are within a cut Darge presented container 30 which is filled with an electrically conductive liquid, for example water, the table salt or the like, ge. The liquid has the highest possible heat capacity. The conductivity of the liquid does not have to correspond to metallic conductivity, since the flowing currents are relatively low. The person skilled in the art knows the typically flowing currents for specific ozone arrangements and will adjust the conductivity of the liquid by measures known to him in the appropriate manner. It should be avoided that an excessive voltage drop occurs across the liquid. The liquid represents the coolant 32 .

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Flüssigkeit 32 in unmittelbarem Kontakt mit der Außenfläche der rohrförmigigen Dielektrika 24. Weiterhin ist die Flüssigkeit 32 in Kontakt mit dem aus Metall ausgeführten Behälter 30. Dieser ist an dem negativen Pol einer Hochspannungsquelle angeschlos sen, die Innenelektrode 22 ist an dem positiven Pol angeschlossen.As can be seen in FIG. 1, the liquid 32 is in direct contact with the outer surface of the tubular dielectric 24 . Furthermore, the liquid 32 is in contact with the container 30 made of metal. This is connected to the negative pole of a high voltage source, the inner electrode 22 is connected to the positive pole.

Die Flüssigkeit 32 bildet die Außenelektrode 20. Es ist also nicht notwen dig, das Dielektrikum 24 mit einer metallischen Schicht zu versehen, wie sie bei manchen rohrförmigen Ozongeneratoren die Außenelektrode bildet. Durch den allseitigen Kontakt mit der Flüssigkeit 32 wird das Dielektrikum 24 gekühlt, es nimmt die Temperatur des Kühlmittels 32, also der Flüssig keit, an.The liquid 32 forms the outer electrode 20 . It is therefore not necessary dig to provide the dielectric 24 with a metallic layer, as it forms the outer electrode in some tubular ozone generators. Due to the all-round contact with the liquid 32 , the dielectric 24 is cooled, it takes on the temperature of the coolant 32 , that is, the liquid speed.

Um lokale Aufwärmungen zu verhindern, wird das Kühlmittel 32 umgewälzt, wie durch Pfeile 34 dargestellt ist. Hierfür ist der Behälter 30 mit einem Einlaß 36 und einem Auslaß 38 versehen und in einem geschlossenen Kreis lauf mit einer Pumpe 40 und einem Wärmetauscher 42 versehen. Dadurch wird erreicht, daß sich die Temperatur des Kühlmittels 32 auf konstantem, gewünschtem Niveau hält.In order to prevent local warming-up, the coolant 32 is circulated as shown by arrows 34 . For this purpose, the container 30 is provided with an inlet 36 and an outlet 38 and run in a closed circuit with a pump 40 and a heat exchanger 42 . It is thereby achieved that the temperature of the coolant 32 remains at a constant, desired level.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 stimmt weitestgehend mit demjenigen nach Fig. 1 überein, allerdings ist nun auf der Außenfläche des rohrför migen Dielektrikums 24 eine Elektrodenschicht 44 aufgetragen, beispiels weise aufgedampft oder chemisch abgeschieden. Sie ist im wesentlichen flächig. Ihre Dicke liegt unter 0,1 mm. Sie besteht aus einem Metall. Sie ist im gezeigten Ausführungsbeispiel vollflächig, kann aber auch netzförmig sein. Sie ist über einen federnd anliegenden Kontakt, der durch eine Blatt feder realisiert ist, mit dem Minuspol verbunden. Aufgrund er Elektroden schicht 44 werden Spannungsunterschiede entlang des Dielektrikums 24 verhindert.The embodiment of FIG. 2 is largely the same as that of FIG. 1, however, an electrode layer 44 is now applied to the outer surface of the tube-shaped dielectric 24 , for example vapor-deposited or chemically deposited. It is essentially flat. Their thickness is less than 0.1 mm. It is made of a metal. In the exemplary embodiment shown, it is full-area, but can also be network-shaped. It is connected to the negative pole via a resilient contact, which is realized by a leaf spring. Because of the electrode layer 44 , voltage differences along the dielectric 24 are prevented.

Weiterhin ist die Innenelektrode 22 innen hohl, auf diese Weise kann, ent sprechend der Pfeile 46, ein Kühlmittel durch die Innenelektrode 22 ge schickt werden, beispielsweise ein Gas.Furthermore, the inner electrode 22 is hollow inside, in this way, according to the arrows 46 , a coolant can be sent through the inner electrode 22 , for example a gas.

In der Anordnung gemäß Fig. 3 ist der Behälter 30 durch ein Rohr darge stellt. Zentrisch in diesem Rohr befindet sich ein Ozongenerator der in Fig. 2 gezeigten Ausführung. Auf der Außenseite des Dielektrikums 24 ist eine Elektrodenschicht 44 aufgebracht, sie steht mit dem Minuspol eine Hochspannungsquelle (nicht dargestellt) in Verbindung. Durch den Behälter 30 strömt entlang der Pfeile 34 ein gekühltes Gas, das das Kühlmittel 32 bildet. Dadurch wird das Dielektrikum 24 gekühlt. Es kann sich beispiels weise um das Gas aus einer Verflüssigungsanlage handeln.In the arrangement of FIG. 3, the container 30 is Darge through a tube. An ozone generator of the type shown in FIG. 2 is located centrally in this tube. An electrode layer 44 is applied to the outside of the dielectric 24 and is connected to the negative pole of a high voltage source (not shown). A cooled gas, which forms the coolant 32 , flows through the container 30 along the arrows 34 . This cools the dielectric 24 . For example, it can be the gas from a liquefaction plant.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 schließlich sind zwei plattenförmige, an sich bekannte Ozongeneratoren dargestellt, die im Gegensinn zueinander angeordnet sind, also mit Elektroden gleicher Potentiale benachbart sind. Die Elektrode 20 ist jeweils auf Erdpotential, also mit dem Minuspol ver bunden. Zwischen den beiden Elektroden 20 befindet sich das Kühlmittel 32, das entsprechend den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ausge führt ist, beispielsweise als umgewälzte Flüssigkeit oder als Gas.Finally, in the exemplary embodiment according to FIG. 4, two plate-shaped, known ozone generators are shown, which are arranged in opposite directions to one another, that is to say are adjacent with electrodes of the same potential. The electrode 20 is in each case at ground potential, that is to say connected to the negative pole. Between the two electrodes 20 is the coolant 32 , which leads out according to the previous embodiments, for example as a circulated liquid or as a gas.

Claims

1. ozone generator with a capacitor arrangement comprising a) two electrodes which can be connected to the poles of a high-voltage source, b) a dielectric ( 24 ) which is arranged between these two electrodes ( 20 , 22 ), is preferably tubular and has a space ( 26 ), flows through the oxygen-containing gas to be ozonized, and which is located on one side of the dielectric ( 24 ), and with a cooling medium ( 32 ), characterized in that the cooling medium ( 32 ) is in direct contact with that surface of the Dielectric ( 24 ), which faces away from said space ( 26 ), optionally with the interposition of a thin, flat, metallic electrode layer between the dielectric ( 24 ) and the cooling medium.

2. Ozone generator according to claim 1, characterized in that the elec trode layer is intimately connected to a surface of the dielectric ( 24 ), in particular by vapor deposition or by flat application ago.

3. Ozone generator according to claim 1, characterized in that the cooling medium ( 32 ) is a liquid, preferably a conductive and / or liquid made conductive by additives, for. B. is an electrolyte.

4. Ozone generator according to claim 1, characterized in that the cooling medium ( 32 ) is a gas, in particular a strongly cooled gas, for. B. from a liquefaction plant.

5. Ozone generator according to claim 1, characterized in that the cooling medium ( 32 ) is at earth potential.

6. Ozone generator according to claim 1, characterized in that the thin electrode layer ( 44 ) is flat and / or is networked ausgebil det.

7. Ozone generator according to claim 1, characterized in that the cooling means ( 32 ) of an ozone generator is in contact with several other, preferably with identical ozone generators.

8. Ozone generator according to claim 1, characterized in that the cooling medium is actively moved and flows along the dielectric ( 24 ).

9. Ozone generator according to claim 1, characterized in that a container ter ( 30 ) for the cooling medium ( 32 ) is provided, which has an inlet ( 36 ) and an outlet ( 38 ) and / or a pump ( 40 ).