DE2065823A1

DE2065823A1 - Elektrode fuer einen koronareaktor

Info

Publication number: DE2065823A1
Application number: DE2065823*A
Authority: DE
Inventors: Frank Eugene Lowther
Original assignee: Purification Sciences Inc
Current assignee: Purification Sciences Inc
Priority date: 1969-06-04
Filing date: 1970-05-30
Publication date: 1976-03-04
Also published as: NO138483B; SE363305B; DE2065822A1; NL169295B; JPS567964B1; NO740713A; DE2026622A1; NO740711A; CH523714A; NO136706C; DE2026622C2; DK181978A; SE388409B; GB1310364A; NO132349C; FR2052492A5; SE7502631L; NO138483C; NO136706B; CA920089A

Description

2U65823

D1PL.-JNG. HORST ROSE DIPL-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE

3353 Bad Gandersheim, Q 7, April 1975

Postfach 129 HohenhSfen 5 Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheim Unsere Akten-Nr. 2614/7

Purification Sciences Inc.
Patentgesueh -vom 07, April 1375

Purification Sciences Ine,

75 E. North Street Geneva, ΙΓ..Υ. 14456 T,St.A*

Elektrode für einen Koronareaktor (Ausscheidung aus P 20 26 622,2-41)

Die Erfindung betrifft eine Elektrode für einen X.oronareaktor, in dem im Betrieb ein Strömungsmittel einer in diesem Koronareaktor in der Nähe einer Innenseite der Elektrode erzeugten Koronaentladung ausge~ setzt wird und die Elektrode als flache, etwa rechteckförmige Platte ausgebildet ist_o

Ra/Hn,

Bankkonto: Norddeutsche Landssbank, Filiale Bad Gandersheim, Kto.-Nr. 22.118.970 · Postscheckkonto: Hannover 66715

0 3 8 10/0343

21)66823-

Man kennt bereits untersoliiedliche Elektrodenformen für Koronareaktoren* Zum Beispiel zeigt die US-PS 2 660 559 runde Elektroden, und die.DAS 1 228 592 zeigt ein Zwischending zwischen Rund- und Flachelektrodeno Ferner kennt man aus der US-PS 3 309 304 gitterförmige Elektroden aus rostfreiem Stahl· Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß alle diese Elektroden nicht voll zu "befriedigen vermögen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Elektrode zu schaffen, welche insbesondere mit kleinem apparativem Aufwand eine hohe Ausbringung, z.B. an. Ozon , ermöglicht*

Erfindungsgemäß wird dies bei einer eingangs genannten Elektrode dadurch erreicht; daß der Rand der Elektrode von der Plattenebene weg und in einer von der Innenseite weg weisenden Richtung gekrümmt ist, wobei der gekrümmte Rand um den ganzen Umfang der Elektrode herum verläuft und eine gleichmäßige Breite und Höhe aufweist, und daß die Elektrode mit einem eine hohe Erweichungstemperatur aufweisenden dielektrischen keramischen Überzug (156,158) versehen ist, welcher die gesamte Fläche der Innenseite bedeckt„ Man erhält so eine sehr einfache Elektrodenkonstruktion; die Elektrode wird durch den durchgehend gekrümmten Rand wesentlich versteift, kann also dünn ausgebildet werden„ Der dielektrische keramische Überzug schützt dabei die Elektrodenplatte aus ihrer gesamten der Koronaentladung ausgesetzten Seite vor aggressiven Medien, z.B, Ozon, und nach der Lehre der eigenen

ß 0 9 8 1 Π / 0 3 A 3

2U6&823

älteren Anmeldung P 19 09 802.3 (2614/1) kann dieser Überzug sehr dünn ausgebildet werden und ergibt dann eine ausgezeichnete Ausbringung bei sehr guter Haltbarkeit»

lach einem weiteren Merkmal der Erfindung geht man mit Vorteil so vor, daß die Elektrode mindestens einen Durchlaß aufweist, welcher sich quer zu ihr ganz durch die Elektrode erstreckt. Ein solcher Durchlaß kann z.B. zur Zu- oder Abfuhr von Strömungsmittel, z.B. von Sauerstoff oder Luft, durch die Wand der Elektrode dienen«

609810/0343

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden im folgenden anhand von Zeichnungen ausführlicher besehrieben, die bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellen.

Pig» 1 stellt die Überwachungs- und Bedienungstafel des Koronareaktors dar.

Fig, 2 stellt eine Seitenansicht des aufgebrochenen Koronareaktors dar.

Fig. 3 stellt eine Draufsicht auf den aufgebrochenen Koronareaktor dar,

Pig. 4 stellt schematisch den Strömungsverlauf des Reaktions-Strömungsmittels dar,

Fig. 5 stellt schematisch den Strömungsverlauf des Reaktionsmittels in den, durch den und den Strömungsverlauf des Reaktionserzeugnisses aus dem Koronareaktorkern dar.

Fig. 6 stellt ein schematisches Schaltbild der Stromversorgungseinrichtung dar,

Fig. 7 stellt die Vorderansicht eines teilweise aufgebrochenen AusführungsbeispieliS einer Koronareaktorzelle nach der Erfindung dar.

Fig. 8 stellt die vergrößerte Schnittansicht 8-8 der Koronareaktorzelle nach Fig. 7 dar.

Fig. 9 stellt die Schnittansicht 9-9 der Koronareaktorzelle nach Fig. 7 dar.

Fig. 10 stellt ein schematisches, elektrisches Schaltbild der nach der Erfindung in Reihe geschalteten einzelnen Koronareaktorzeilen des Koronareaktors dar.

Fig. 11 stellt ein eliß|e)trisches, schematisches Schaltbild einer Reihen-Parallelschaltung der Koronareaktorzellen dar und

Fig. 12 stellt ein schematisches, elektrisches Schaltbild einer Parallelschaltung der einzelnen Koronareaktorzellen dar.

609810/0343

Der Korpnareaktor

Nach, den Pig» 1-3 enthält der Koronareaktor 10 nach der Erfindung ein Gehäuse 12 mit einem Koronareaktorkern 14, einen Transformator-16, ein Gebläse 18 und auf der Vorderseite eine Überwachungs— und Bedienungstafel 20, Der Koronareaktorkern 14 besteht aus mehreren einzelnen, getrennt herausnehmbaren, luftdichten Koronareaktorζeilen 21.

Das wesentliche der Erfindung ist in dem Koronareaktorkern 14 und den Koronareaktorzellen 21 zu sehen, die nachstehend noch ausführlicher beschrieben werden. An dieser Stelle sei nur soriel bemerkt, daß:

1) die (elektrische) Stromversorgung des Koronareaktorkerns 14 über den Transformator 16 und elektrische Leitungen 22 und 24 erfolgt,

2) ein Reaktions-Strömungsmittel (bei Verwendung als Ozongenerator wäre es Luft, Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Strömungsmittel) den Koronareaktorkern 14 aus einer Quelle über ein Einlaßrohr 26 zugeführt wird,

3) das Reaktionsprodukt in Form eines Strömungsmittels aus dem Koronareaktorkern 14 über ein Auslaßrohr 28 entfernt wird und

4) der Koronareaktorkern 14 durch das Gebläse 18 mit Luft gekühlt wird.

Das Gehäuse

Das Gehäuse 12 enthält die Überwachungs- und Bedienungstafel . 20, eine Rückwand 30, zwei Seitenwände 32 und 34, eine Abdeckung 36 und einen Boden 38, der höher als die Oberfläche liegt, auf der der Koronareaktor 10 mit Füßen 40 steht. Die Abdeckung 36 läßt sich mit Hilfe (nicht dargestellter) Schrauben oder ähnlicher Verbindungsvorrichtungen abnehmen,

609810/0343

um das Innere des Gehäuses 12 leicht zugänglich zu machen, insbesondere zur Ergänzung und/oder Entfernung einzelner Koronareaktorzellen 21 des Kerns 14. Die Abdeckung enthält eine Luftauslaßöffnung 42 über dem Koronareaktorkern 14, die mit einem Drahtgitter 44 abgedeckt ist. Der Boden 38 enthält eine Lufteinlaßöffnung 46 unter dem Gebläse 18,

Das Gehäuse weist einen weiteren Boden 48 auf, der mit Füßen 50 auf dem Boden 38 ruht, so daß sich ein Raum zwischen den beiden Böden zur Unterbringung des Gebläses 18 ergibt. Der Boden 48 trägt den Koronareaktorkern 14 mit einer Einspannvorrichtung 52 (die sich schnell festziehen und lösen läßt, wie noch näher beschrieben wird), um die einzelnen Koronareaktorzellen 21 in einer bausteinartigen Anordnung zus ammenzuhalten.

Überwachungs- und Bedienungstafel

Das folgende bezieht sich auf die Fig. 1,4 und 6, Ein Strömungsmittel-Rohrleitungs- und Strömungsmittel-Steuersystem 54 (Fig. 4) enthält die Einlaß- und Auslaßrohre und 28, die an die einzelnen Koronareaktorzellen 21 des Koronareaktorkerns 14 angeschlossen sind. Die Strömungsgeschwindigkeit in den, durch den und aus dem Koronareaktorkern 14 (siehe Fig. 4 und 5) und die bzw. den Leitungen und 28 wird durch einen Strömungsmesser 56 an der Tafel angezeigt und in dem Auslaßrohr 28 durch ein Strömungsventil 58 (Fig. 4) mit einem Drehknopf 60 (Fig, 1) an der Tafel 20 eingestellt. Der Strömungsmesser 56 kann in an sich bekannter Weise ausgebildet sein. So kann er beispielsweise eine vertikal bewegbare Kugel enthalten, die die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels in einer Volumeneinheit pro Zeiteinheit anzeigt.

609810/0343

2Ü65823

Der Druck des Strömungsmittels in dem System 54 wird durch einen Druckmesser 62 an der Tafel 20 angezeigt und kann durch I ein Druokregelventil 64 (Fig. 4), das in dem Einlaßrohr 26 j liegt und mit einem Drehknopf 66 (Fig. 1) versehen ist, ein- \ gestellt werden.

Ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß an dem Auslaßrohr 28 ein Strömungsmittelprobenentnahmerohr 68 (Fig. 4) angeschlossen ist. Ferner ist ein Entnahmeventil 70 (Fig, 4) in dem Entnahmerohr 68 angeordnet und mit einem Entnahmeventil-.Drehknopf 72 (Fig. 1) auf der Tafel 20 verbunden.

Die Enden der Rohre 26, 28 und 66 sind jeweils mit Anschlüssen 74, 78 und 76 versehen, die an der Tafel 20 befestigt sind. 74 stellt den Strömungsmitteleinlaßanschluß, 78 den Probenentnahmeanschluß und 76 den Eeaktionsproduktauslaßanschluß dar.

Nach den Fig, 1 und 6 enthält die elektrische Stromversorgung sschaltung 80 eine Spannungsquelle 82 mit beispielsweise 120 Volt und 60 Hertz, die über den Transformator 16 mit dem Koronareaktorkern 14 in Verbindung steht. Ein Stromversorgungs-EIN-ATJS-Schalter 84 liegt in der Schaltung 80 und ist an der Tafel 20 angeordnet. Eine Kontroll-Lampe 86 leuchtet auf, wenn die Stromversorgung eingeschaltet ist. Durch das Schließen des Schalters 84 wird, siehe Fig. 6, auch das Gebläse 18 eingeschaltet.

Die dem Koronareaktorkern 14 zugeführte Leistung ist mit Hilfe eines Variae 88 (eine Spartransformatorart) einstellbar. Der Drehknopf 90 des Variae 88 befindet sich an der Tafel 20, Die dem Koronareaktorkern 14 zugeführte Leistung, wird durch ein Wattmeter 92 an der Tafel 20 angezeigt.

609810/0343

Koronareaktorkern

Nach den Fig, 2 und 3 enthält der Koronareaktorkern 14 S mehrere einzelne Koronareaktorzellen 21, die durch eine Einspannvorrichtung 52 zusammengehalten werden. Die Koronareaktorzellen 21 werden anhand der Fig. 7 — 9 ausführlicher j "beschrieben.

Der Koronareaktorkern 14 ist über die elektrischen Leitungen 22 und 24 an dem Transformator 16 angeschlossen. Die verschiedenen Schaltungsarten der einzelnen Koronareaktorzellen 21 werden später noch ausführlicher "beschrieben.

Die Strömungsmittelrohre stehen wie folgt mit dem Koronareaktorkern 14 in Verbindung: Das Einlaßrohr 26 ist an ein Einlaßsaramelrohr 94 (Fig. 2 und 3) auf der einen Seite des Koronareaktorkerns 14 angeschlossen. Das Auslaßrohr 28 ist an ein Auslaßsammeirohr 96 (Fig. 3) auf der gegenüberliegenden Seite des Koronareaktorkerns 14 angeschlossen. Wie noch ausführlicher beschrieben wird, steht jede Koronareaktorzelle 21 über ein Einlaßrohr 98 mit dem Einlaßsammeirohr und über ein Auslaßrohr 100 mit dem Auslaßsammeirohr 96 in Verbindung, Die Rohre 98 und 100 sind durch an sich bekannte Anschlüsse 102 (Fig. 2 und 7) an die Sammelrohre 94 u*¹** 96 angeschlossen. Die Verbindungen mit den Anschlüssen 102 sind vorzugsweise schnell herstellbar und lösbar. Da die Anzahl . der Zellen 21 in einem Kern 14 veränderbar ist, können die Sammelrohre 94 und 96 jeweils mit Öffnungen 104 (siehe Fig. 7) versehen sein, die nicht verwendet werden? und in diesem Falle sind sie mit Stopfen 97 (Fig. 3) verschlossen.

Wie aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, enthält die Einspannvorrichtung 52 zwei feststehende, vertikale Endplatten 106 und 108, die auf dem oberen Boden 48. stehen und durch zwei Abstandsrohre 110 und 112 und zwei Schrauben 114 und 116, die jeweils durch die Rohre 110 und 112 ragen, in einem vorbestimmten Abstand gehalten werden. Die Schrauben sind durch

'60 98 10/0343

Muttern 118 befestigt. Ferner sind die vertikalen Endplatten 106 und 108 durch zwei horizontale Stützstäbe 120 und 122 verbunden. Der Koronareaktorkern 14 ruht unmittelbar auf den horizontalen Stützstäben 120 und 122 (eine Abstandsdichtung 162 jeder einzelnen Zelle 21 erstreckt sich in vertikalen Muten 124- (Fig". 2) in beiden horizontalen Stützstäben 120 und 122).

Die einzelnen Koronareaktorzellen 21 sind vertikal ausgerichtet und werden durch die Einspannvorrichtung* 52 horizontal nebeneinanderliegend aneinander gedrückt» Sie sind auf einfache Weise und unabhängig voneinander aus dem Koronareaktor 10 herausnehmbar, indem einfach die Abdeckung 36 des Gehäuses 12 entfernt und die Einspannvorrichtung 52 gelöst wird. Die Koronareaktorzellen 21 ruhen auf den horizontalen Stützstäben 120 und 122 zwischen der Endplatte 106 und einer horizontal verschiebbaren, vertikalen Druckplatte 126. Die Druckplatte 126 ist mit Hilfe einer Gewindespindel 128 (die durch ein Verbindungsglied 130 drehbar mit der Druckplatte 126 verbunden ist und durch eine Schraubverbindung mit der Endplatte 108 in Verbindung steht) in Richtung auf den'Koronareaktorkern 14 und von diesem weg bewegbar. Eine Platte 132, die durch zwei Stützen 133 und 135 mit der Endplatte 108 verbunden ist, ist mit einer Gewindebohrung 134 versehen, durch die die Gewindespindel 128 hindurchgeschraubt ist. Eine Öffnung 136 in der Endplatte 108 nimmt einen am Ende der Gewindespindel 128 befestigten Drehknopf 138 auf. Der Drehknopf 138 wird zur Ausübung oder Aufhebung eines Drucks auf den Koronareaktorkern 14 über die Druckplatte 126 gedreht. Der Drehknopf 138 ist von Hand zugänglich, wenn die Abdeckung 36 entfernt ist.

Die einzelnen Koronareaktorzellen Die Fig. 7 - 9 stellen eine Koronareaktorzelle 21 mit zwei j

parallelen, gleichförmig weit auseinanderliegenden Elektroden 152 und 154 dar, die jeweils eine freie, der Umgebung aus- ■

6 o 9 81 o / cm

gesetzte äußere Oberfläche 153 und 155 aufweisen. Die inneren Oberflächen 157 und 159 der plattenförmigen Elektroden 152 und 154 sind jeweils mit einem dielektrischen Überzug 156 und 158 versehen. Der Raum, zwischen den auseinanderliegenden Elektroden 152 und 154 stellt eine Koronareaktionskammer 160 dar. Die Elektroden 152 und 154 bestehen vorzugsweise aus entkarbonisiertem Stahl_? und der dielektrische Überzug ist ein Dielektrikum mit hoher Irweiehungs- oder Schmelζtemperatur, vorzugsweise eine dünne Keramikschicht, die frei von Blasen, Poren oder Lunkern ist»

Die vorteilhafteste Art und Dicke der dielektrischen Überzüge 156 und 158, die Breite (der Elektrodenabstand oder die Spaltbreite zwischen den Elektroden) der Koronareaktionskammer 160 und die anzulegende Spannung lassen sich rechnerisch und nach einem bereits vorgeschlagenen "Verfahren bestimmen.

Die EÄtroden 152 und 154 sind vorzugsweise rechteckförmig und am Rand 161 bzw. 163 (siehe Fig» 7 und 8) nach außen gebogen. Dadurch läßt sich die Koronareaktoriselle 21 mit einer hohen Spannung betreiben, ohne daß am Rande'Funken überspringen. Durch diese Formgebung ergibt sich am Umfang der zusammengesetzten Koronareaktorzellen 21 eine umlaufende Rille 164 (Fig. 8), die eine gute Dichtung oder Schweißnaht 172 um eine Abstandsdichtung 162 herum (die noch ausführlicher beschrieben wird) ermöglicht»

Die beiden Elektroden 152 und 154 werden durch eine isolierende Abstandsdichtung 162, die eine mittlere öffnung 166 aufweist (siehe Fig. 7) und zwischen den Elektroden 152 und 154 auf dem gesamten Umfang am Rand der Zelle 21 angeordnet ist, in einem vorbestimmten Abstand gehaltene Die Abstandsdichtung 162 besteht vorzugsweise aus Siliconkautschuk, kann ' jedoch auch aus irgendeinem anderen geeigneten Material her- · gestellt werden. So kann die Abstandsdichtung 162 auch aus ;

ι Metall, vorzugsweise einem sehr geschmeidigen und leicht ver-~:

60981 Π /0343

formbaren Metall, hergestellt sein, was noch ausführlicher beschrieben wird.

Die Koronareaktionskammer 160 ist durch eine luftdichte Verbindung der Elektroden 152 und 154 einerseits und der Abstands dichtung 162 andererseits luftdicht abgeschlossen. 3?ür diese luftdichte Verbindung kann beispielsweise eine "Schweißung" oder Schweißraupe 172 aus Silikondichtmittel (z.B. das bekannte RTV) verwendet werden," wie es in 3?ig. 8 gezeigt ist. Die "Sehweißung" oder Schweißraupe wird auf beiden Seiten der Abstandsdichtung 162 um den gesamten Hand der Zelle 21 herum vorgenommen bzw. ausgebildet. Die Abstandst.chtung 162 sorgt daher einmal für die Einhaltung eines vorbestimmten Abstandes zwischen den Elektroden 152 und 154 und zum anderen für einen luftdichten Verschluß der Zelle 21.

Das Reaktions-Strömungsmittel wird wie folgt in die Koronareaktionskammer 160 der Zelle 21 geleitet und aus dieser entfernt. Wie bereits erwähnt, ist jede Zelle 21 mit einem Einlaßrohr 98 und einem Auslaßrohr 100 versehen. Das Einlaßrohr 98 ist mit Hilfe eines Anschlusses 175 an eine Einlaßöffnung 173 in der Elektrode 152 angeschlossen. Das Auslaßrohr 100 ist mit Hilfe eines Anschlusses 177 an eine (nicht dargestellte) Auslaßöffnung in der anderen Elektrode 154 angeschlossen. Da die Anschlüsse 175 und 177 gleich sind, genügt es, einen zu beschreiben. Der Anschluß 175 ist an die äußere Oberfläche 155 der Elektrode 152 an der Öffnung 173 angeschweißt oder auf andere Weise daran befestigt, und die Öffnung 173 kann eine periphere Wand 179 enthalten, die sieh von der Kammer 160 weg erstreckt. Der Anschluß 175 enthält einen Metallkörper 181 mit einem ersten zylindrischen Kanal 183, der sich teilweise durch diesen hindurch erstreckt und die Wand 179 (siehe Fig. 9) aufnimmt. Der Körper 181 des Anschlusses 175 enthält einen zweiten zylindrischen Kanal 185, der senkrecht zum ersten Kanal 183 verläuft und mit dem ersten Kanal 183 in Verbindung steht. Ein Rohr 187, vorzugsweise aus Metall, ist am Kanal 185 angeschweißt oder auf an-

609810/0343

823

dere Weise daran befestigt und erstreckt sich, über den Körper 181 hinaus, so daß er ein vorteilhaftes MittelVur Befestigung des Einlaßrohres 98 am Anschluß 175 bildet. Das Rohr 98 kann über das Rohr 187 gesteckt und mit Hilfe.eines langen, auf das Rohr 98 gewickelten Drahtes 189 (siehe I¹Ig. 7) daran befestigt werden. Das Auslaßrohr 100 ist vorzugsweise in der gleichen Weise ausgebildet. Beide Öffnungen 173 können (was nicht dargestellt ist) in der gleichen Elektrode angeordnet sein.

Wie man sieht, ist jede einzelne Koronareaktärzelle 21 ihr |) eigener Druckbehälter, der durch die Abstandsdichtung 162 und die Silikondichtung oder Schweißraupe 172 am gesamten - Umfang der Zelle 21 auf beiden Seiten der Abstandsdichtung : 162 luftdicht abgeschlossen ist* Vorzugsweise werden Silikonkautschuk-Abstandsdichtungen und Silikon-Dichtungsmittel verwendet, weil eine Koronaentladung oder Ozon den Silikonkautschuk und das Silikondichtungsraittel, aber auch der Silikonkautschuk und das Silikondichtungsmittel das Ozon nicht angreifen.

Die Koronareaktorzellen 21 weisen noch weitere bauliche Merkmale auf. Die Fig. 7 - 9 zeigen zwei Abstandshalter 178 und 180 aus Aluminium, die gleichzeitig als Kühlkörper wirken und jeweils mit den äußeren Oberflächen 155 und 157 der Elektroden 152 und 154 in Berührung stehen. Der Kühlkörper-Abstandshalter 178 (es genügt nur einen zu beschreiben, da sie beide gleich sind) iet wellenförmig ausgebildet, so daß er mehrere sich in entgegengesetzter Richttmg öffnende, parallele Kanäle aufweist, zu denen geschlossene Kanäle 186 und offene Kanäle 188 gehören. Die Kühlkörper-Abstandshalter 178 und haben mehrere Funktionen. Eine Funktion besteht in der Ableitung der durch die Koronareaktorzelle 21 während der Koronareaktion erzeugten Wärme. Zur unterstützung dieser Funktion wird vorzugsweise Luft parallel zu den Kanälen 186 und 188 durch den Koronareaktorkern 14 hindurch geblasen. Dies bewirkt das Gebläse 18 (siehe Fig. 2). Wie aus Fig. 3 zu

609810/0343

2066823

ersehen ist, sind die Koronareaktorzellen 21 daher so angeordnet, daß die Kanäle 186 und 188 vertikal ausgerichtet sind, so daß von unten in den Koronareaktor 10 eintretende Luft vertikal nach oben durch den Koronareaktorkern 14 und aus der Öffnung 42 des Gehäuses 12 geblasen werden kann. Eine weitere Funktion der Abstandshalter 178 und 180 besteht darin» die benachbarten Koronareaktorzellen 21 auf Abstand · zu halten, wenn mehrere dieser Zellen 21 zu einem Koronareak-. torkern 14 zusammengesetzt sind, und die Druckkräfte des sich in der Reaktionskammer 160 befindenden Reaktions— Strömungsmittels aufzunehmen und gleichförmig zu verteilen. Die Kühlkörper-Abstandshalter 178 und 180 nehmen auch die Kräfte der Druckplatte 126 auf und verteilen sie auf den gesamten Koronareaktorkern 14.

Da die Abstandshalter 178 und 180 nicht nur wärmeleitend, sondern auch elektrisch leitend sind, dienen sie auch als elektrische Verbindung zwischen benachbarten Elektroden benachbarter Koronareaktorzellen 21. Die Abstandshalter 178 und 180 bilden daher in vorteilhafter Weise elektrische Anschlüsse, über die die elektrische Leistung zugeführt werden kann, und eine elektrische Verbindung der Zellen 21.

Zur Bildung eines Koronareaktorkerns 14 mit mehreren Koronareaktorzellen 21 sind die Zellen 21 nebeneinander angeordnet, wie es in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, und dann werden die elektrischen und Strömungsmittel-Verbindungen hergestellt Die Hüten 124 in den Stützetäben 120 und 122 nach Fig. 2 dienen somit zur Aufnahme der Abstandshalter-Dichtungen 162.

Daö das Reaktions—Strömungsmittel in die Reaktionskammer 160 leitende Rohr 98 erstreckt sich teilweise durch einen der geschlossenen Kanäle 186 des Abstandshalters 178 und durch den Raum 191 zwischen einem Rand 193 (Fig. 9) des Abstandshalters 178 und dem benachbarten Rand 195 der Elektrode 152» In ähnlicher Weise erstreckt sich das Auslaßrohr 100 durch einen der Kanäle 186.

609810/0343

2085823

Die Fig. 7-9 stellen.ein weiteres Merkmal der Erfindung dar, nämlich eine Silikon-Leitwand 204, die die Reaktion unterstützt, indem sie die Entstehung "toter Räume" in der Reaktionskammer 160 verhindert. Die Leitwand 204 ist keine vollständige unperforierte Wand, die sich über die gesamte Breite (den gesamten Spalt zwischen den Elektroden) der Reaktionskammer 160, sondern nur, wie in Fig. θ dargestellt ist, teilweise über die Breite der Reaktionskammer 160 erstreckt, . . .

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung ^ eines leitenden Materials, vorzugsweise eines weichen, schmiegsamen Metalls, wie Aluminium für die Abstandshalter-Dichtung 162 anstelle des erwähnten, nichtleitenden Kautschuks. Die Verwendung eines derartigen Metalls ergibt einen äußerst gleichförmigen Abstand zwischen den beiden Elektroden 152 und 154» Um das Entstehen von Lichtbögen an den Rändern oder Kanten der Elektroden 152 und 154 zu verhindern, kann es notwendig sein, zu verhindern, daß der Metall-Abstandshalter weiter über den Rand der Elektroden 152 und 154 als biä zu der Stelle hinausragt, an der sich die Ränder 161 und nach außen, voneinander weg zu krümmen beginnen.

Ferner kann zur Verhinderung von Lichtbogen bei Verwendung fe von Metall-Abstandshaltern die Spannung verringert werden. Die gleiche (oder sogar größere) Koronaintensität läßt sich auch bei geringerer Spannung durch Steigerung der Frequenz erzielen, wie sich aus folgender Gleichung ergibt:

P= KU²f

wobei "K" eine Funktion der Dicke des Dielektrikums, der Dielektrisitätskonstanten und der Breite des Luftspalts,

"P" die Leistung der Koronaentladung,

"IJ" die Spannung, die zwischen den Elektroden 152 und 154 angelegt ist, und

609810/0343

■ ·.. ■ - 15 -

Vorzugsweise liegt die Frequenz bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Bereich von 100 Hz bis 6000 Hz und die Spitzwert-Spannung im Bereich von etwa 2000 - 15000 Volt.

Wie noch ausführlicher erläutert wird, läßt sich die Erhöhung der Frequenz und Verringerung der Spannung zur Erzielung einer hohen oder sogar noch höheren Spannungsfestigkeit (als die bislang mit gewöhnlich hoher Spannung und niedriger Frequenz erzielbare) auch bei den anderen Ausführungs— beispielen anwenden; dieses Merkmal ist nicht auf die Verwendung einer Abstandshalter-Dichtung aus Metall beschränkt.

Die elektrischen Schaltungen

Anhand der Fig. 10 — 12 werden im folgenden drei verschiedene Spannungsteileranordnungen nach der Erfindung beschrieben.

Fig. 10 zeigt die in Reihe geschaltete Spannungsteileranordnung nach der Erfindung, die die erwähnten Nachteile der bekannten Parallelschaltung beseitigt. Nach Fig. 10 ist eine Leitung des Transformators 16 mit einem linken, äußeren _i Kühlkörper-Abstandshalter 232 der linken, äußeren oder am Ende liegenden Zelle 234 und die andere elektrische leitung des Transformators 16 mit einem äußeren Kühlrkörper-Abstandshalter 236 der rechten, äußeren oder am rechten äußeren Ende liegenden Zelle 238 am gegenüberliegenden Ende des Koronareaktorkerns 14 verbunden. Aneinandergrenzende Platten (z.B. die Platten 240 und 242.verschiedener, jedoch benachbarter Koronareaktorζeilen 244 und 246) sind alle durch zwei Kühlkörper-Abstandshalter 248 und 250 aus Aluminium, die daran angeschlossen sind, elektrisch miteinander verbunden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt die Hochspannung^, die über den Transformator 16 an den gesamten Koronareaktorkern 14 angelegt wird, vorzugsweise in der Größenordnung von 30000 - 60000 Volt, je nach dem Anwendungsfall des Koronareaktors 10.

609810/0343

Die Elektroden der einzelnen Zellen 21 wirken als Spannungsteiler, wobei die Spannungsteilung den gleichen Gesetzen wie die Koronaentladung unterliegt. Wie sich in der Praxis herj ausgestellt hat', kann der Elektrodenabstand (Spalt) einiger (oder auch nur einer) Reaktorkammern bei geschichteten, sandj wichartigein Aufbau des Koronareaktorkerns 14 gleich dem zwei-■ fachen Abstand der übrigen Reaktorkammern und dennoch die Koronaentladung oder Koronaentladungsintensität bei allen Reaktionskammern "völlig gleich und gleichförmig sein. Der Querschnitt einer Reaktionskammer wurde sogar keilförmig ausgebildet, so daß die Spaltbreite am einen Rand praktisch null war und am gegenüberliegenden Rand die volle Spaltbreite vorlag, und dennoch ergab sich bei der Reihenschaltung nach Fig. 10 eine vollständig gleichförmige Koronaentladung in dieser Kammer.

Ferner sei darauf hingewiesen, daß bei Erhöhung der Erregungsspannung von Null Volt bis zur KoronaentladungZündspannung alle Reaktionskammern bei genau gleicher Spannung zünden. Dies steht im Gegensatz zur bekannten Parallelschaltungsanordnung, bei der die Reaktorkammer mit dem kleinsten Spalt zuerst, die mit dem zweitkleinsten Spalt als zweite usw. zündet. Die sich nach der Erfindung ergebende Gleichförmigkeit der Koronaentladung vereinfacht und verbilligt die Herstellung des Reaktors erheblich.

Fig. ,11 zeigt eine Ko^ination aus einer Reihen- und einer Parallelschaltung, bei der.eine geringere Spannung verwendet werden kann als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10, bei der die Spannung an der gesamten, sandwichartigen Reihenanordnung der Koronareaktorzellen 21 des Koronareaktorkerns angelegt wird. Nach Fig. 11 ist eine elektrische leitung 24 von der Ausgansseite des Transformators 16 an die beiden äußeren KühTkörper-Abstandshalter 210 und 212 (oder deren angrenzende Elektrode) der beiden äußeren Koronareaktorzellen 214 und 216 angeschlossen. Die andere Leitung 22 von der Ausgangsseite des Transformators 16 ist an die beiden nebenein-

609810/0343

anderliegenden Elektroden 218 und 220 der "beiden mittleren Koronareaktorzellen 222 und224 angeschlossen, wobei die Leitung 22 mit den Abstandshaltern 228 und 230 verbunden ist, die jeweils mit den Elektroden 218 und 220 in Verbindung stehen» Dieses Ausführungsbeispiel nach der Erfindung hat Betriebseigenschaften der beiden erwähnten Schaltungsarten, also sowohl der Parallelschaltung als auch der Reihenschaltung, Der Spitzwert der an einen Koronareaktorkern 14 mit acht Koronareaktorzellen, wie es in Fig. 11 dargestellt ist, angelegten Spannung beträgt etwa 20000 - 50000 Volt.

Fig. 12 stellt eine "vollständige Parallelschaltungsanordnung mehrerer Koronareaktorzellen 21- dar. Wie bereits erwähnt, bewirken die Kühlkörper-Abstandshalter 178 und 180 auch eine elektrische Verbindung benachbarter Elektroden benachbarter Zellen. Wie aus Fig. 12 zu ersehen ist, sind die benachbarten Elektroden benachbarter Zellen gleichnamig gepolt und elektrisch miteinander verbunden. Elektrische Verbindungen führen direkt ; vom Transformator 16. zu den Kühlkörper-Abstandshaltern. 178 und 180, Obwohl diese Parallelschaltung der Zellen aus den erwähnten Gründen nicht bevorzugt wird, stellt sie dennoch eine mögliche Verbindungsart der Zellen untereinander bzw<, eine mögliche Art der elektrischen Stromversorgung des Koronareaktorkerns 14 dar.

BeisOxel

Für einen typischen Betrieb des Koronareaktors 10 zur Erzeugung von Ozon werden vorzugsweise folgende Parameter verwendet:j Luft als Reaktionsmittel,

ein Druck in jeder einzelnen Koronareaktionskammer von etwa 7 p/mm (10 psi),

eine zugeführte Leistung von 400 Watt, eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa 28 l/min (1OFM), acht Koronareaktorzellen im Koronareaktorkern, eine Koronaelektrodenspaltbreite (Elektrodenabstand) von 1,5 mm (60 mils),

60981 % /03

6S823

eine Spannung mit einem Spitzwert von 12000 Volt pro Zelle und

eine Frequenz von 60 Hz.

Mit diesen Parametern ergibt sich eine Ozonausbeute von 454 g pro Tag. ·

Abänderungen der dargestellten Ausführungsbeispiele liegen im Rahmen der Erfindung. So liegt es z.B. im Rahmen der Erfindung, mehrere Röhren oder andere geometrische Formen für die dargestellten Elektroden zu verwenden, und diese Röhren r. und andersgeformten Elektroden können ebenfalls sandwichartig in einer modularen Reihenanordnung zusammengefügt werden,; so daß sie leicht einzeln entfernt und/oder ergänzt werden j können. Diese Röhren und andersgeformten Elektroden können ebenfalls in Reihe gesehaltet werden-, Ferner können andere Materialien als die erwähnten verwendet werden. Obwohl der be- |

f

j vorzugte Anwendungsfall die Erzeugung von Ozon ist, können ,

j auch andere Reaktionsmittel in den Koronareaktorkern 14 ge~

leitet und einer Koronareaktion unterworfen werden, um. in an

j sich bekannter Weise andere Reaktionsprodukte zu erzeugen.

j Ferner brauche nicht alle Elektroden 152 und 154 mit einem dielektrischen Überzug versehen zu sein; die eine Elektrode * Γ kann mit einem dielektrischem überzug versehen sein und die andere Elektrode freiliegen, was jedoch auf Kosten der Ozonausbeute geht.

Patentanwälte Dipl.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter K ο se I

609310/0343

Claims

DlPL-ING. HORST ROSE DIPL-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE 3353 Bad Ganderehelm, Ό 7. Postfach 129 Hohenhöfen 5 Telefon: (05388) 2842 Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm UnsereAkten-Nr. 2614/7 Purification Sciences Ine· Patentgesuch vom (J 7, April 1975 Patentansprüche

1. Elektrode für einen Koronareaktor, in dem im Betrieb ein Strömungsmittel einer in diesem Koronareaktor in der Nähe einer Innenseite der Elektrode erzeugten Koronaentladung ausgesetzt wird, wobei die Elektrode als flache, etwa rechteckförmige Platte ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (161,165) der Elektrode (152,154) von der Plattenebene weg und in einer von der Innenseite wegweisenden Richtung gekrümmt ist, wobei der gekrümmte Rand um den ganzen Umfang der Elektrode herum verläuft und eine gleichmäßige Breite und Hohe aufweist, und daß die Elektrode mit einem eine hohe Erweichungstemperatur aufweisenden dielektrischen keramischen überzug (156,158) versehen ist, welcherdie gesamte Fläche der Innenseite bedeckte,

2ο Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen Durchlaß (173) aufweist, welcher sich quer zu ihr ganz durch die Elektrode (152,154) erstreckt«,

Ra/Hn«

Bankkonto: Norddeutsche Landesbank,Filiale Bad Qandershelm, Kto.-Nr.22.118.970 · Postscheckkonto: Hannover66715

60981070343

3o Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf ihrer der Innenseite gegenüberliegenden Seite . eine Umfangswand (179) aufweist, welche den Durchlaß (173) umgibt und ihn definiert, und daß die Umfangswand (179) von der Innenseite weg gekrümmt ist und ein Verbindungsstück bildet,

4, Elektrode nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,. daß der Überzug auch die Innenseite, der Umfangswand (179) voll bedeckt,

5« Elektrode nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Durchlässe (173,177) vorgesehen sind, welche im Bereich von gegenüberliegenden Ecken der Elektrode (152) angeordnet sind,

6«, Elektrode nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa quadratisch ausgebildet ist,

7, Elektrode nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des · gekrümmten Randes (161,163) sehr klein ist im Vergleich zur Breite der Elektrode,

,8c Elektrode nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus entkohltem Stahl ausgebildet ist"«, .

Patents η w alte Dipl.-Ing. Horst Rose Oiol.-Ing. Peter Kosel

603810/0343