DE2150919A1

DE2150919A1 - Ozonisator

Info

Publication number: DE2150919A1
Application number: DE19712150919
Authority: DE
Inventors: Finn Kristensen
Original assignee: Laur Knudsen Nordisk Elektricitets Selskab AS
Current assignee: Laur Knudsen Nordisk Elektricitets Selskab AS
Priority date: 1970-10-13
Filing date: 1971-10-13
Publication date: 1972-04-20
Also published as: NO133625C; SE377927B; GB1373111A; FR2111255A5; NO133625B

Description

Dr.-lng. E. BERKENFELD . ösp -tng. P. PiR; ENFELD, Patentanwälte, Köln

zur Eingabe vom 11. Oktober 1971 vA// Named Anm. Aktie selskabet Laur.

Knudsen, Nordisk Elektricitets Selskab

Ozonisator

Die Erfindung bezieht sich auf einen rohrförmigen Ozonisator zum Erzeugen von Ozon durch ruhige elektrische Entladung» Der Ozonisator besteht aus zwei im Abstand liegenden, koaxial angeordneten, rohrförmigen Metallelektroden und einem dazwischen liegenden, koaxial angeordneten dielektrischen Rohr·

Wenn auf die Elektroden eines solchen rohrförmigen Ozonisators eine genügend hohe Spannung zur Einwirkung kommt, erfolgt im freien Raum zwischen den Elektroden eine Glimmentladung, der daher nachstehend als der Glimmentladungsraum bezeichnet wird. Wenn Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas durch diesen Raum geleitet wird, wird ein Teil des Sauerstoffs ozonisiert.

Im Betrieb werden die Elektroden durch die elektrische Entladung erhitzt und die auf diese Weise erzeugte Hitze wird auf das Gas im Entladungsraum übertragen· Da die Ozonerzeugung mit zunehmenden Temperaturen abnimmt wegen der raschen Zersetzung des bereits erzeugten Ozons bei hohen Temperaturen, ist eine wirksame Kühlung des Entladungsraumes wichtig. Bei einigen bekannten Ozonisatoren ist ein Entladungsraum nur zwischen einer Metallelektrode und dem dielektrischen Rohr vorhanden. Auf diese Weise kann der Entladungsraum einseitig wassergekühlt werden.

In einem solchen Ozonisator findet die Entladung innerhalb eines Glasrohres statt, welches als das dielektrische Rohr dient. Innerhalb des Glasrohrs ist eine stabförmige oder R rohrförmige Elektrode angeordnet. Das Glasrohr ist in einem wassergefüllten

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Kühlmantel angeordnet, der die andere Elektrode bildet. Eine wirksame Kühlung ist jedoch auf diese Weise nicht erzielbar, weil die Kühlung durch das Glas hindurch bewirkt werden muß, das ein schlechter Wärmeleiter ist. Überdies ist diese bekannte Vorrichtung nicht sehr robust, weil das zerbrechliche Glasrohr ein strukturelles Element des Kühlsystems bildet.

In einem anderen bekannten Ozonisator liegt ein Entladungsraum zwischen dem äußeren Metallrohr und dem Glasrohr. Die innere Elektrode besteht aus einem Metallüberzug oder einer Folie, die auf die Innenseite des dielektrischen Rohrs aufgebracht ist. In dieser Vorrichtung, sowie in der oben beschriebenen Vorrichtung ist das Glasrohr an einem Ende geschlossen und der Metallüberzug ist mit der Stromquelle durch das offene Ende des Glasrohrs verbunden. Da sich in dieser Vorrichtung die Kühlwasserströmung in direktem Kontakt mit dem äußeren Metallrohr befindet, wird eine wirksamere Kühlung des Entladungsraumes erzielt als in der ersten Vorrichtung.

Auch die letztgenannte Vorrichtung weist jedoch einige Nachteile auf. Einer derselben besteht darin, daß der Durchmesser des Glasrohres genügend groß sein soll, um die Anbringung des Metallüberzuges zu ermöglichen. Ein kleiner Durchmesser bildet jedoch eines der Erfordernisse, um eine wünschenswert hohe Ozonerzeugung pro Volumeneinheit des Ozonisators zu erzielen. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß das Ende des Metallüberzuges eine Feldkonzentration bewirkt, wenn dasselbe innerhalb des äußeren Metallrohres liegt, und die Gefahr eines Durchschlagens der Glaswand mit sich bringen kann. Wenn das Ende des Metallüberzuges außerhalb des äußeren Metallrohres liegt, erfolgen konzentrierte Entladungen zwischen dem Ende des äußeren Rohres und dem mit Metall überzogenen Teil des Glasrohres außerhalb des äußeren Metallrohres. Überdies kann das offene Ende des Glasrohres eine axiale Lichtbogenbildung längs des Glasrohres bewirken.

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Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach in der Ausbildung eines rohrförmigen Ozonisators der genannten Art, bei welchem die oben erwähnten Nachteile beseitigt oder verringert sind.

Gemäß der Erfindung ist der Raum zwischen der inneren Metallelektrode und dem dielektrischen Rohr mit einem Material gefüllt, das eine hohe Dielektrizitätskonstante im Vergleich zu jener des dielektrischen Rohres aufweist, sowie eine genügend hohe Durchschlagsfeldstärke, um die Entladung zu verhindern, und eine zusätzliche Isolierung ist zwischen der inneren Metallelektrode und dem dielektrischen Rohr am Ende des äußeren Hetallrohres vorgesehen. Im Ozonisator gemäß der Erfindung kann als die innere Metallelektrode ein besonders hergestelltes Rohr verwendet werden, welches in das dielektrische Rohr eingeführt und durch entsprechende Mittel zentriert wird. Demgemäß können Rohre verwendet werden, die ziemlich kleine Durchmesser aufweisen. Da das Material eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweist, ergibt sich nur eine geringe Verminderung der Kapazität des Ozonisr.;tors. Eine Verminderung der Kapazität würde einen geringeren effektiven Verbrauch pro Volumeneinheit des Ozonisatorü bedeuten. Außerdem bewirkt die hohe Dielektrizitätskonstante eine niedrige elektrische Feldstärke am Metallrohr. Wenn sich das innere Metallrohr über das Ende des äußeren Metallrohres hinaus erstreckt, werden konzentrierte Entladungen verhindert infolge der zusätzlichen Isolierung, die in dem Raum zwischen dem inneren Metallrohr und dem dielektrischen Rohr angeordnet ist. Eine axiale Lichtbogenbildung längs des dielektrischen Rohres wird verhindert, wenn dasselbe an beiden Enden geschlossen isto

Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung ist das Innere des inneren Metallrohres ebenfalls mit dem Material gefüllt.

Gemäß der Erfindung kann das Material aus Wasser bestehen. Das

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Wasser muß rein sein, um isolierend zu wirken. Dadurch wird die Widerstandserhitzung des Wassers verhindert, welche zu einer Zunahme der Temperatur in dem Raum beitragen und die Erzeugung von Ozon verringern würde. Das Wasser muß auch entlüftet sein, um eine Glimmentladung in demselben zu vermeiden. Wasser ist wegen seiner sehr hohen Dielektrizitätskonstante und wegen.der geringen Kosten vorteilhaft, sowie weil eine Verunreinigung des Ozonisators, die sich aus dem Lecken von Wasser ergibt, nur gering und vorübergehend sein wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der erforderliche Isolierungsabstand zwischen dem äußeren Metallrohr w und der Klemme für die Verbindung mit der Hochspannungsquelle benützt, um innerhalb des dielektrischen Rohrs eine Kurzschlußschmelzsicherung anzuordnen.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung genauer beschrieben, in welcher zeigt:

Fig. 1 im Längsschnitt eine Ausführungsform des einen Endes eines rohrförmigen Ozonisators gemäß der Erfindung,

Fig. 2 im Längsschnitt das andere Ende des Ozonisators gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 im Längsschnitt eine andere Ausführungsform des Ozonisators gemäß der Erfindung, welcher mit einer Schmelzsicherung versehen ist.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein äußeres Metallrohr 1, das vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl besteht und das derart angeordnet ist, daß die Außenseite desselben durch-Wasser gekühlt werden kann. Ein Glasrohr 2 ist im Rohr 1 koaxial und im radialen Abstand zu demselben angeordnet, wobei das eine Ende des Glasrohres geschlossen ist, wie Fig. 1 zeigt, während das in

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Fig. 2 gezeigte andere Ende desselben sich über das Ende des Rohres 1 hinaus erstreckt. Ein inneres Metallrohr 3, das im Glasrohr 2 koaxial angeordnet ist, ist durch einen oder mehrere Rohrhaleter 4 befestigt und erstreckt sich durch das offene Ende des Glasrohres 2. Am geschlossenen Ende des Glasrohres 2 sind die Enden der Metallrohre 1 und 3 ausgerichtet. Am anderen Ende des Rohres 1 und jenseits des offenen Endes des Glasrohres 2 ist rund um das Rohr 3 eine Rohrisolierung 5 angeordnet. Die Außenseite der Isolierung 5 und das Ende des Glasrohres 2 sind mit einer Dichtungshülse 6 versehen.

Das Innere des Rohres 3 und der Raum zwischen diesem Rohr und dem Glasrohr 2 ist mit demineralisiertem und entlüftetem Wasser gefüllt. Das Rohr 3 ist durch einen Pfropfen oder Kolben 7 verschlossen, der als Verschlußteil und Druckausgleichsteil dient. Das äußere Ende des Metallrohres 3 ist mit einer elektrischen Klemme 8 versehen.

Im Betrieb wird eine hohe Spannung auf die Rohre 1 und 3 zur Einwirkung gebracht und im Entladungsraum 9 zwischen der Innenseite des Rohres 1 und der Außenseite des Glasrohres 2 wird eine ruhige elektrische Entladung erfolgen. Die Entladung erzeugt Ozon aus Sauerstoff oder sauerstoffhaltigern Gas, wie zum Beispiel aus durch den Raum geleiteter Luft. Das entlüftete Wasser verhindert eine Glimmentladung zwischen dem inneren Metallrohr und dem Glasrohr, welche die Temperatur in dieser Zone erhöhen würde. Die das Rohr 3 angrenzend an die öffnung des Glasrohres umgebende Rohrisolierung 5 hat die Aufgabe, die Impedanz des außerhalb des Entladungsraumes befindlichen Elektrodenteils zu vergrößern, so daß laufende Funken an dieser Stelle vermieden werden. Außerdem wurde gefunden, daß die beschriebene Vorrichtung mit einer höheren Spannung betrieben werden kann als die üblichen Ozonisatoren mit einem offenen Glasrohr und mit einem entsprechend höheren Verbrauch des Entladungseffekts pro Einheit des Entladungsbereichs·

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In Fig. 3, welche einen Fig. 2 ähnlichen Längsschnitt zeigt, erstreckt sich das Glasrohr 2 über das Ende des inneren Metallrohres 3 hinaus, und zwischen der Rohrisolierung 5 und dem Glasrohr ist eine Dichtung- 10 angeordnet. Innerhalb des Glasrohres 2 ist am Ende des inneren Metallrohres 3 eine Kurzschlußschmelzsicherung 11 vorgesehen, deren anderes Ende mit der Klemme 8 verbunden ist.

Patentansprüche

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Claims

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen zur Eingabe vom 11. Oktober 1971 vA// Name d. Anm. Aktieselskabet Laur, Knudsen, Nordisk Elektricitets Selskab PATENTANSPRÜCHE

1. Rohrförmiger Ozonisator zum Erzeugen von Ozon durch ruhige elektrische Entladung, bestehend aus zwei im Abstand liegenden, koaxial angeordneten, rohrförmigen Metallelektroden und einem dazwischen liegenden, koaxial angeordneten dielektrischen Rohr,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Raum zwischen der inneren Metallelektrode und dem dielektrischen Rohr mit einem Material gefüllt ist, das eine hohe 4 Dielektrizitätskonstante im Vergleich zu jener des dielektrischen Rohres aufweist, sowie eine genügend hohe Durchschlagsfeldstärke, um die Entladung zu verhindern, und daß eine zusätzliche Isolierung zwischen der inneren Metallelektrode und dem dielektrischen Rohr am Ende des äußeren Metallrohres vorgesehen ist.

2. Ozonisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Innere des inneren Metallrohres mit diesem Material gefüllt ist.

3. Ozonisator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus Wasser besteht.

4. Ozonisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kurzschlußschmelzsicherung innerhalb des dielektrischen Rohres angeordnet ist.

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