DE19742336A1 - Ozone generator consists of series modules arranged in series or parallel - Google Patents

Ozone generator consists of series modules arranged in series or parallel

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Abstract

An ozone generator produces ozone gas by corona discharge into a mixture of oxygen and air. The generator uses liquid dielectric media as a barrier insulation material. The ozone generator consists of a series of ozone-generating modules arranged in series or parallel. The generator comprises: a water-cooled metal housing (1); an insulating vessel fabricated in oxygen and ozone-resistant metal (3); a dielectric liquid; plates (12) made of a material which only conducts electricity in a direction perpendicular to the vessel base surface (1); a slit 'b' between the plate (12) and vessel base (3). An Independent claim is also for an ozone generator manufacturing process.

Description

Ozongeneratoren, die auf dem Prinzip der Sauerstoffumwandlung in Ozon in der Barrierenglimmentladung basieren, sind gut bekannt und finden in vielen Bereichen der Industrie der Landwirtschaft, Wissenschaft und Technik sowie im Umweltschutzbereich eine breite Anwendung.Ozone generators based on the principle of converting oxygen into ozone in the Barrier glow discharge based are well known and found in many areas of the world Agriculture, science and technology and environmental protection industries a wide application.

Die Ergebnisse der letzten Jahre ermöglichen die Herstellung von handlichen und leistungsstarken Ozongeneratoren mit hohen Werten der spezifischen Charakteristika. So zeichnen sich z. B. die Ozongeneratoren der Fa. "Wedeco" durch die voluminöse Geräteleistung von 700-2000 g O3/Kubikmeter und 800-2000 g O3/Quadratmeter mit der Oberfläche, die das Gerät besetzt. Dabei erreicht die Ozonkonzentration im Sauerstoff am Ausgang 80-290 g O3/Kubikmeter.The results of recent years enable the production of handy and powerful ozone generators with high values of the specific characteristics. So draw z. B. the ozone generators from "Wedeco" through the voluminous device output of 700-2000 g O 3 / cubic meter and 800-2000 g O 3 / square meter with the surface that the device occupies. The ozone concentration in the oxygen at the outlet reaches 80-290 g O 3 / cubic meter.

Noch effizienter zeigen sich die Ozongeneratoren, die entsprechend dem Gebrauchsmuster Nr. 297 06 104.6 ausgeführt wurden. Spezifische Werte hierfür betragen für volumenöse Geräteleistung 3000-10000 g O3/Kubikmeter und für die in Anspruch genommene Fußbodenfläche 6000-10000 g O3/Quadratmeter. Zugleich stellen die existierenden Ozongeneratoren durchaus komplizierte Einrichtungen vor, die Glas /oder Keramik/ für die Schaffung der Barrierenentladung sowie die Vorrichtungen für die Elektrodenkühlung enthalten, die eine großangelegte Serienproduktion, z. B. mit Hilfe von robotorisierten Montagefließbändern praktisch unmöglich machen. Nur die Ozongeneratoren, die entsprechend dem Gebrauchsmuster Nr. 297 06 104.6 ausgeführt wurden, deren Barrierenisolation anhand einer dielektrischen Flüssigkeit zustande kommt, die gleichzeitig der Elektrodenkühlung dient, eröffnen die Möglichkeiten zur Entwicklung einer solchen Konstruktion, die das Verfahrene für eine automatische Fließbandmontage sowie die Herstellung von optimalen Modulkonstruktionen, aus denen sich die Ozongeneratoren mit vorgegebenell Charakteristika montieren lassen, ermöglichen würde. Ziel der angebotenen Erfindung ist das Herstellungserfahren und die Konstruktion des Modulozongenerators "Ozonisator-III", die die Aufgabe einer Massenproduktion von Ozongeneratoren durch industrielle Methoden lösen.The ozone generators, which were designed in accordance with utility model No. 297 06 104.6, are even more efficient. Specific values for this are 3000-10000 g O 3 / cubic meter for voluminous device output and 6000-10000 g O 3 / square meter for the floor space used. At the same time, the existing ozone generators present quite complicated devices which contain glass / or ceramics / for creating the barrier discharge as well as the devices for the electrode cooling, which involve large-scale series production, e.g. B. with the help of robotic assembly assembly lines practically impossible. Only the ozone generators, which were designed in accordance with utility model No. 297 06 104.6, whose barrier insulation is created using a dielectric liquid that also serves to cool the electrodes, open up the possibility of developing such a design, which uses the process for automatic assembly line assembly and manufacture of optimal module designs, from which the ozone generators with specified characteristics could be assembled. The aim of the offered invention is the manufacturing experience and the construction of the modulozone generator "Ozonizer-III", which solve the task of mass production of ozone generators by industrial methods.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Sie zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. They show:

Abb. I,A. Querschnitt eines Moduls mit der Leistung von 200-300 g O3/h, das mit Sauerstoff bei 3 kHz funktioniert. Abgebildet ist eine Modulhälfte - symmetrisch um die Achse I-I. Fig. I, A. Cross-section of a module with the output of 200-300 g O 3 / h, which works with oxygen at 3 kHz. A module half is shown - symmetrical about axis II.

Abb. I,B. Querschnitt eines Moduls. Ansicht nach Pfeil E1/Abb. I,A./. Fig. I, B. Cross section of a module. View according to arrow E 1 / Fig. I, A. /.

Abb. I,C. Querschnitt eines Moduls. Ansicht nach Pfeil E2/Abb. I,B./. Fig. I, C. Cross section of a module. View according to arrow E 2 / Fig. I, B. /.

Abb. 2 Schematische Zeichnung eines aus 4 Modulen montierten Ozongenerators mit der Leistungsfähigkeit von 1-1,2 kg O3/h Fig. 2 Schematic drawing of an ozone generator assembled from 4 modules with the capacity of 1-1.2 kg O 3 / h

Auf der Abb. 1,A hat das aus leichten niedrigschmelzenden Gußmetallen z. B. aus Alu- Legierungen bestehendes Gehäuse /1/ zwei innere Angüsse mit Gewinde und Schrauben /14/, anhand derer ein aus Dielektrikum ausgeführtes /durch Pressen oder Gießen hergestelltes/ Plastikkorb /2/ befestigt wird. Dieser Korb enthält einen Behälter /3/, der durch Stanzverfahren aus einem Bimetallblech (innen Kupfer und außen Niro) oder einem massiven Metallblech hergestellt wird, das gegenüber der Einwirkung des Ozon-Sauerstoff (oder Ozon-Luft)- Mediums in der Glimmentladung beständig ist. In diesem Behälter wird eine Hochspannungselektrode /4/ positioniert, die auf den Isolatoren /5/ aufgestellt ist. Mit der Elektrode /4/ ist der stromleitender Stift /6/ des Durchgangsisolators /7/ verbunden. In der Deckel /8/ des Korbes /3/, die aus einer Alu-Legierung ausgeführt wird, gibt es zwei Röhren, durch die die dielektrische Flüssigkeit zu- und abgeführt wird /Pfeil "M"/. Der hermetische Behälterabschluß /3/ wird durch die Schrauben /9/ und die gegenüber der dielektrischen Flüssigkeit beständigen Dichtung /10/ sichergestellt. Zu diesem Zweck sind im Behälter /2/ zwei Einsatzmutter eingepreßt /11/. Auf dem Boden des Behälters /1/ ist anhand eines gut wärmeleitenden Klebstoffes (oder durch Löten sowie durch anderes Verfahren, das für guten Wärmekontakt und mechanische Festigkeit sorgt) befestigte Platte /12/ mit der Dicke "a" angebracht, die aus einem Material ausgeführt ist, das über eine gute elektrische Leitfähigkeit - in der perpendikularer Richtung zur Plattenoberfläche und über eine niedrige Leitfähigkeit /Isolator/ in allen anderen Richtungen verfügt, die parallel der Platte verlaufen. Der Schlitz "p" zwischen der Platte und dem Behälterboden /3/, in dem die Glimmentladung entsteht, wird mit der Dichtung /13/ versehen, die aus einem ozonbeständigen Material, z. B. Teflon hergestellt wird. Der Korb /2/ verfügt über den Stutzen /15/, durch den man Sauerstoff/Luft durch Öffnungen /20/ (siehe Abb. 1,B) in den Schlitz zwischen der Platte /12/ und dem Behälterboden /3/ zuführt. Das- Kühlwasser-wird- den Stutzen /16/ des Gehäuses /1/ von der Seite des Ausgangsstutzens /15/ zugeführt, aus dem die Mischung Ozon-Sauerstoff oder Ozon-Luft dem Verbraucher zugeführt wird. Der Austritt des Kühlwassers erfolgt durch den Stutzen /16/ entsprechend dem Pfeil "K". Der Deckel des Gehäuses /1/ wird anhand der Schrauben /17/ befestigt und der hermetische Abschluß wird durch die Dichtung /18/ gewährleistet. Der Ozongenerator funktioniert wie folgt: Die gereinigte und getrocknete Luft oder der Sauerstoff geraten in den Stutzen /16/ und weiter durch die Öffnungen /20/ in der Schlitz "b". Durch die Einschaltung der Hochspannung an der Elektrode /4/ wird durch die vom Kondensator (aus den Platten 23 und 24) erzeugte elektrische Kapazität und durch die dielektrische Flüssigkeit (sieh Abb. I,C.) am Boden des Behälters /3/ hohes Potential erzeugt. Da das Gehäuse /1/ geerdet ist und über ein Nullpotential verfügt, entsteht im Schlitz das elektrische Feld, das darin die Glimmentladung initiiert und somit zur Ozonbildung führt. Die Kanäle /21/ im Korb /2/ sorgen für die erforderliche elektrische Festigkeit zwischen dem Behälter /3/ und dem Gehäuse /1/. Die Zwischenwände /22/ verhindern, daß der Sauerstoff(Luft)strom vorbei an der Glimmentladungszone geht. Der Boden des Gehäuses /1/ verfügt über Kühlrippen /25/, damit die Kühlung effektiver verläuft. In Fig. 1, A has made of light, low-melting cast metals such. B. made of aluminum alloys / 1 / two internal sprues with thread and screws / 14 /, on the basis of which a dielectric / made by pressing or casting / plastic basket / 2 / is attached. This basket contains a container / 3 /, which is produced by stamping from a bimetallic sheet (copper inside and stainless steel outside) or a solid metal sheet that is resistant to the action of the ozone-oxygen (or ozone-air) medium in the glow discharge . A high-voltage electrode / 4 / is positioned in this container and is placed on the insulators / 5 /. Electrically conductive pin / 6 / through insulator / 7 / is connected to electrode / 4 /. In the lid / 8 / of the basket / 3 /, which is made of an aluminum alloy, there are two tubes through which the dielectric liquid is fed in and out / arrow "M" /. The hermetic container closure / 3 / is ensured by the screws / 9 / and the seal / 10 / which is resistant to the dielectric liquid. For this purpose two insert nut are in the tank / 2 / pressed / 11 /. On the bottom of the container / 1 / is attached a plate / 12 / with the thickness "a", made of a material, by means of a good heat-conducting adhesive (or by soldering as well as by another method which ensures good thermal contact and mechanical strength) which has good electrical conductivity - in the perpendicular direction to the plate surface and a low conductivity / insulator / in all other directions that run parallel to the plate. The slot "p" between the plate and the container bottom / 3 /, in which the glow discharge occurs, is provided with the seal / 13 /, which is made of an ozone-resistant material, e.g. B. Teflon is produced. The basket / 2 / has the nozzle / 15 / through which oxygen / air is supplied through openings / 20 / (see Fig. 1, B) into the slot between the plate / 12 / and the tank bottom / 3 /. The cooling water is supplied to the connector / 16 / the housing / 1 / from the side of the outlet connector / 15 / from which the mixture of ozone-oxygen or ozone-air is supplied to the consumer. The cooling water escapes through the socket / 16 / according to the arrow "K". The cover of the housing / 1 / is attached using the screws / 17 / and the hermetic seal is ensured by the seal / 18 /. The ozone generator works as follows: The cleaned and dried air or oxygen get into the nozzle / 16 / and further through the openings / 20 / in the slot "b". By switching on the high voltage at the electrode / 4 /, the electrical capacitance generated by the capacitor (from plates 23 and 24 ) and the dielectric liquid (see Fig. I, C.) At the bottom of the container / 3 / result in high potential generated. Since the housing / 1 / is grounded and has a zero potential, the electric field is created in the slot, which initiates the glow discharge in it and thus leads to ozone formation. The channels / 21 / in the basket / 2 / provide the required electrical strength between the container / 3 / and the housing / 1 /. The partitions / 22 / prevent the oxygen (air) flow from going past the glow discharge zone. The bottom of the housing / 1 / has cooling fins / 25 / so that the cooling is more effective.

Wie sich aus der Beschreibung und aus den Zeichnungen ableiten läßt, enthält das Verfahren zur Herstellung und Konstruktion des Ozongenerators keine Teile und Einheiten, die durch Gießen, Stanzen oder anhand von Dreh- oder Fräßmaschinen nicht hergestellt werden könnten. Manuelle Arbeit ist lediglich im Prozeß der Endmontage erforderlich, wobei sich auch diese Prozesse z. Z. robotisieren lassen.The method contains as can be derived from the description and from the drawings no parts and units for the manufacture and construction of the ozone generator Casting, punching or using lathe or milling machines could not be produced. Manual work is only required in the final assembly process, including this Processes z. Z. Have it robotized.

Auf der Abb. 2.A ist eine schematische Zeichnung einer Einheit des "Ozonisators-III" dargestellt, die aus 5 Modulen je 0,250 kg O3/h mit der nominalen Gesamtleistung von 1,25 kgO3/h besteht. Hier wird den Modulen durch die Röhre /26/ und die Stutzen /15 O/ Sauerstoff/Luft zugeführt. Mit "O" werden alle in das Modul hineingehende Ströme gekennzeichnet. Der produzierte Ozon wird durch die Röhre /27/ dem Verbraucher zugeführt. Durch die Röhre /28/ und Stutzen /16 O/ wird dem Modul das Kühlwasser zugeführt, das an den Ausgängen /16/ in der Röhre /29/ eingesammelt wird und entweder in die Kanalisation oder, falls ein geschlossenes Kühlsystem eingesetzt wird, in den Kühler abgeführt wird. Das flüssige Dielektrikum fließt durch die Röhre /30/ und Stutzen /8 O/ wird in der Röhre /31/ eingesammelt und dem Behälter /34/ zugeführt, der zugleich als Kühlschrank dienen kann. Die Zufuhr erfolgt anhand der Pumpe /35/. Hohe Wechselspannung wird anhand der Leiter /37/ an den Isolatoren /6/ sowie an der Hochspannungswindung des Invertortrafos /32/ angeschlossen. Auf der Abb. 2,B. ist der "Ozonisator-III" mit der nominalen Leistung 5 kg O3/h bestehend aus 4 Modulen (insgesamt gibt es 20 Module) und seine unverbindlichen Abmessungen. In der Tabelle I werden die Charakteristika des im Rahmen dieser Erfindung angebotenen Ozongenerators "Ozonisator-III" (2 Einheiten/10 Module) und des Ozonators GSI-2000.2 (Leistung 2 kgO3/h) einer der bekanntesten Firmen "Wedeco" zusammengefaßt:
 Fig. 2.A shows a schematic drawing of a unit of the "Ozonizer-III", which consists of 5 modules each 0.250 kg O 3 / h with a nominal total output of 1.25 kgO 3 / h. Here the modules are fed through the tube / 26 / and the nozzle / 15 O / oxygen / air. With "O" all currents entering the module are identified. The ozone produced is fed through the tube / 27 / to the consumer. Through the tube / 28 / and nozzle / 16 O / the cooling water is fed to the module, which is collected at the exits / 16 / in the tube / 29 / and either into the sewage system or, if a closed cooling system is used, into the Cooler is discharged. The liquid dielectric flows through the tube / 30 / and nozzle / 8 O / is collected in the tube / 31 / and fed to the container / 34 /, which can also serve as a refrigerator. The supply is made using the pump / 35 /. High AC voltage is connected using the conductors / 37 / to the insulators / 6 / and to the high-voltage winding of the inverter transformer / 32 /. In Fig. 2, B. is the "Ozonizer-III" with a nominal output of 5 kg O 3 / h consisting of 4 modules (there are 20 modules in total) and its non-binding dimensions. Table I summarizes the characteristics of the ozone generator "Ozonizer-III" (2 units / 10 modules) offered by this invention and the ozonator GSI-2000.2 (output 2 kgO 3 / h) from one of the best-known companies "Wedeco":

Anmerkung:
Annotation:

  • - Charakteristika des Ozongenerators von "Wedeco" wurden ausgehend von den in der Werbung aufgeführten Daten errechnet,- Characteristics of the "Wedeco" ozone generator were based on those in the advertising calculated data,
  • - Charakteristika des "Ozonisators-III" wurden auf der Basis der Arbeitspläne errechnet und basieren auf den Ergebnissen der Versuche am O-Muster,- Characteristics of the "Ozonizer-III" were calculated on the basis of the work plans and are based on the results of the tests on the O pattern,
  • - Bei der gleichen Ausgangsozonkonzentration.- At the same starting ozone concentration.

Claims (5)

1. Das Verfahren zur Herstellung und Konstruktion des Ozongenerators, der Ozon aus dem Sauerstoff/Luft in der Glimmentladung produziert, wobei flüssige Dielektrika als Sperrschichtisolation angewandt werden, gekennzeichnet dadurch, daß die Ozongeneratoren zwecks maximaler Effizienz bei der Produktion in Form von einzelnen parallel oder hintereinander geschalteten ozongenerierenden Modulen ausgeführt werden, die das wassergekühlte Metallgehäuse /1/, den Isolierbehälter aus einem sauerstoff/ozonbeständigen Metall /3/ mit einer dielektrischen Flüssigkeit, die Platte /12/ aus einem Material, das nur in der der Behälterbodenoberfläche /1/ perpendikularer Richtung stromleitend ist sowie den Schlitz "b" zwischen der Platte /12/ und dem Behälterboden /3/ enthält, in dem die Glimmentladung entsteht.1. The process for the manufacture and construction of the ozone generator, which produces ozone from the oxygen / air in the glow discharge, using liquid dielectrics as barrier insulation, characterized in that the ozone generators for maximum efficiency in production in the form of individual in parallel or in series Switched ozone-generating modules are executed, the water-cooled metal housing / 1 /, the insulating container made of an oxygen / ozone-resistant metal / 3 / with a dielectric liquid, the plate / 12 / made of a material that is only in the container bottom surface / 1 / perpendicular direction is electrically conductive and contains the slot "b" between the plate / 12 / and the container bottom / 3 /, in which the glow discharge occurs. 2. Das Verfahren und die Konstruktion des Ozongenerators nach P.1 gekennzeichnet dadurch, daß im Inneren des Behälters /3/ zwei mit dem Behälterboden verbundene Kühlrippen /24/ positioniert werden, die eine Kondensatorplatte bilden, sowie eine Hochspannungselektrode auf den Isolatoren /5/, die die zweite Kondensatorplatte /23/ bildet, wobei die dielektrische Flüssigkeit im Behälter /3/ die Kühlfunktion für den Behälter /3/, die Elektroden /23/ und /24/ und Sperrschicht sowie die Funktion des Dielektrikums des Kondensators ausübt.2. The method and the construction of the ozone generator according to P.1, characterized in that inside the container / 3 / two cooling fins / 24 / connected to the container bottom are positioned, which form a capacitor plate, and a high-voltage electrode on the insulators / 5 / which forms the second capacitor plate / 23 /, the dielectric liquid in the container / 3 / performing the cooling function for the container / 3 /, the electrodes / 23 / and / 24 / and the barrier layer and the function of the dielectric of the capacitor. 3. Das Verfahren und die Konstruktion des Ozongenerators nach P.P. 1,2 gekennzeichnet dadurch, daß das Korb /2/ zwecks Sicherheitsverbesserung zwei Nute /21/ besitzt, die die elektrische Festigkeit zwischen den Elektroden /1/ und /3/ erhöhen.3. The method and construction of the ozone generator according to PP 1,2 characterized in that the basket / 2 / for the purpose of safety improvement has two grooves / 21 / which increase the electrical strength between the electrodes / 1 / and / 3 /. 4. Das Verfahren und die Konstruktion des Ozongenerators nach P.P. 1,2,3 gekennzeichnet dadurch, daß am Ausgang des Ozongenerators an den Nuten /21/ Zwischenwände /22/ positioniert werden, die den Durchfluß von Sauerstoff/Luft auf der ganzen Länge der Kanäle in den Nuten /21/ verhindern und der Erhöhung der Ozonkonzentration dienen.4. The method and construction of the ozone generator according to PP 1,2,3 characterized in that at the outlet of the ozone generator on the grooves / 21 / partitions / 22 / are positioned, the flow of oxygen / air along the entire length of the channels prevent in the grooves / 21 / and serve to increase the ozone concentration. 5. Das Verfahren und die Konstruktion des Ozongenerators nach P.P. 1-4 gekennzeichnet dadurch, daß das Gehäuse /1/, das Korb /2/, der Behälter /3/ und die Decke hierfür durch das Guß-, Stanz-, oder Preßverfahren hergestellt werden.5. The method and construction of the ozone generator according to PP 1-4, characterized in that the housing / 1 /, the basket / 2 /, the container / 3 / and the cover for this manufactured by the casting, stamping, or pressing process will.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2003093172A1 (en) * 2002-05-03 2003-11-13 Porex Technologies Corporation A liquid barrier and methods of using the same

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