DE2222300A1

DE2222300A1 - Verfahren zur Erzeugung einer Koronaentladung und Vorrichtung zu seiner Durchfuehrung

Info

Publication number: DE2222300A1
Application number: DE19722222300
Authority: DE
Inventors: Lowther Frank E
Original assignee: Purification Sciences Inc
Current assignee: Purification Sciences Inc
Priority date: 1971-05-07
Filing date: 1972-05-06
Publication date: 1972-11-23
Also published as: BR7202862D0; DE2222300B2; NO138878C; CH560983A5; CA1020116A; IT957755B; AR193396A1; JPS5292893A; GB1370212A; DE2222300C3; NO138878B; FR2139312A5; NL7206234A; SE401358B; JPS5516961B1

Description

DIPL-ING. HORST RUSE DIPL-ING. PETER KOSEL

3353 Bad Gandersheim, 5 ο Mai 1972

Postfach 129

Hortenhöfen 5

Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheiiti

Unsere Akten-Nr. 261 4/3

Purification Sciences, Inc.
Patentgesuch, vom 5. Mai 1972

Purification Sciences, Inc.

103 Castle Street
Geneva, N.Y. 14456
V.St.A.

Verfahren zur Erzeugung einer Koronaentladung, und Vorrichtung zu seiner Durchführung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Koronaentladung, sowie eine Vorrichtung zu seiner Durchführung. Sie betrifft insbesondere Koronaerzeuger zur kommerziellen Erzeugung von großen Mengen von Ozon.

Bekannte kommerzielle Ozonerzeuger (zum Unterschied von sehr kleinen und mit schlechtem Wirkungsgrad arbeitenden Erzeugern, welche nur in der Lage sind, weniger als ein Pfund Ozon pro Tag zu erzeugen) werden hauptsächlich bei bestimmten chemischen Verfahren und bei sonstigen Anwendungen verwendet, welche einen hohen Sterilisiergrad erfordern, wie er mittels der bekannten chemischen Oxidier- oder Desinfiziermittel nicht erreichbar ist. Obwohl an sich Ozonerzeuger bei vielen anderen größeren Anwendungsfällen von Mutzen wären, z.B. bei der Behandlung von Industrieabwässern oder von Abwasser allgemein, werden Ozonerzeuger nicht in größerem Maßstab verwendet, weil das Ozon in stark verdünnter Form, erzeugt wird, und zwar mittels Geräten, die teuer sind, viel

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Bankkonto: Norddeutsche Landesbank, Filiale Bad Ganderehelm, Kto.-Nr.22.118.970 · Postscheckkonto: Hannover66715 ^aa·/ ^a&*

Platz erfordern, dazu kompliziert sind und hohe Betriebskosten erfordern. Nach der bei kommerziellen Ozonerzeugern anerkannten und üblichen Praxis wird die Koronaentladung zum Erzeugen von Ozon dadurch erzeugt, daß man eine Spannung in der Größenordnung von 10 000 ... 20 000 V an eine Glasröhre anlegt, deren Wände etwa 2,5 mm dick sind, wobei auf der Innenseite dieser Röhre ein leitender Überzug und in der Nähe der Außenseite der Röhre ein metallischer Leiter vorgesehen wird. Bei einer solchen Vorrichtung, die z.B. mit 15 000 V arbeitet, liegt die tatsächliche Ozonerzeugung in der Größenordnung von weniger als 56 Gramm pro Tag und

ρ
929 cm Erzeugungsfläche bei normalen atmosphärischen Bedingungen. Ferner erfordern solche großvolumigen Vorrichtungen Wasserkühlung, und es müssen tausende von Litern Wasser täglich durch eine solche Vorrichtung durchgepumpt werden.

Es sind Versuche unternommen worden, kommerzielle Ozonerzeuger unter Verwendung von beispielsweise Glimmer, Ölpapier, Kunststoff, Glas und Gummidielektriken herzustellen, wobei diese Stoffe entweder als getrennte Platten verwendet wurden, oder als Überzug auf einer Elektrode, wobei der Überzug durch Eintauchen oder Streichen auf die Elektrode aufgebracht wurde, aber alle diese Versuche gingen daneben, weil entweder eine hohe Spannung angelegt werden mußte, um auch nur minimale Ozonmengen zu erhalten, oder weil Begrenzungen in den Bauformen vorlagen, die die Erze,ugungsvorrichtungen einnahmen, oder weil das Dielektrikum nach einer begrenzten Zahl von Betriebsstunden durchzubrennen pflegte.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zur Koronaerzeugung und eine neue Vorrichtung für ein solches Verfahren aufzuzeigen, welche die Nachteile der bekannten Koronaerzeuger vermeiden und welche es ermöglichen, große Mengen von hochkonzentriertem

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Ozon ohne Wasserkühlung und bei relativ geringen Spannungen zu erzeugen.

Nach der Lehre der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, einen dünnen, harten dielektrischen Überzug aus Porzellanemail zu verwenden, der frei von Hohlräumen und frei von leitenden Einschlüssen ist, und es ist ferner wichtig, die Dicke des Dielektrikums auf einem Mindestwert und die Dielektrizitätskonstante möglichst groß zu halten, um eine unerwartete erhebliche Zunahme der nützlichen Koronaleistung pro Flächeneinheit und dadurch eine entsprechende Zunahme der Ozonausbeute zu erhalten. Zum Beispiel erzeugt bei einer bestimmten Dielektrizitätskonstanten und Spannung ein Dielektrikum mit einer Dicke von 0,127 mm acht Mal so viel Ozon wie ein Dielektrikum mit einer Dicke von 1,02 mm, und zwanzig Mal so viel wie das übliche Dielektrikum mit einer Dicke von 2,54 mm, das nach dem bekannten Verfahren betrieben wird. Auch erzeugt bei einer bestimmten Spannung ein Dielektrikum mit einer Dicke von 0,13 mm und einer Dielektrizitätskonstanten von 100 beispielsweise 400 Mal mehr Ozon als ein übliches Glasdielektrikum mit einer Dicke von 2,54 mm, jeweils bezogen auf eine bestimmte Oberfläche des Dielektrikums..

Dazuhin erhält man durch die Verwendung eines aufgebrannten dielektrischen Überzugs aus Porzellanemail mit einem hohen Erweichungspunkt eine zuverlässige Anordnung mit hoher Lebensdauer, und gleichzeitig wird die Ozonerzeugung pro Einheit der dielektrischen Erzeugungsfläche und bei einer gegebenen Spannung wesentlich erhöht.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Koronaerzeuger für die Ozonerzeugung zu schaffen, der preiswert, dauerhaft, robust und relativ einfach herzustellen ist.

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Nach, der Erfindung verwendet man einen Koronaerzeuger mit mehreren luftdichten Koronaerzeugungszellen, von denen jede zwei parallele, im Abstand voneinander angeordnete Elektroden aufweist, die jeweils einen dünnen harten aufgebrannten Porzellanemailtiberzug mit einer hohen Erweichungstemperatur haben. Die Koronaleistung und damit die Ozonausbeute' werden dadurch maximiert, daß man den Ausdruok £/T_d maximiert, wobei £ die Dielektrizitätskonstante des Überzugs und T, seine Dicke (gemessen in mm) ist, und zwar so, daß £,/T* größer als 3,9 ist. Ein Sauerstoff enthaltendes Gas (-z.B. Luft oder Sauerstoff) wird zwischen den Elektroden hindurchgeleitet, welche voneinander einen vorgegebenen optimalen Abstand haben, und die Elektroden werden an eine Wechselspannungsquelle mit einer Frequenz zwischen 50 Hz und 40 kHz und einer Spannung zwischen ungefähr der Korona-Zündspannung und 15 000 V angeschlossen. Der Koronaerzeuger wird mittels Luft-Zwangsumlaufkühlung gekühlt, wobei sich die Außenseiten der Elektroden in Wärmeaustauschbeziehung mit Luftktihlkanälen befinden. Die kombinierte dielektrische Gesamtdicke Tj der beiden Überzüge einer Zelle ist vorzugsweise jeweils kleiner als 1,02 mm und beträgt vorzugsweise etwa 0,46 mm, und der Luftspalt T liegt vorzugsweise im Bereich von 0,13 ..» 2,5mm.

el

Die Länge des Luftspalts wird entsprechend der Dicke des Dielektrikums, der relativen Dielektrizitätskonstanten, dem Gasdruck, und der Größ-e der angelegten Spannung bestimmt. Die hermetisch abgedichteten Zellen können bei einem Druck betrieben werden, der größer oder kleiner ist als der umgebende atmosphärische Druck. Zum Beispiel können die Zellen bei jedem Druck im Bereich eines Überdrucks von wenigstens etwa 0 bis 2,1 kp/cm betrieben werden.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Pig. 1 eine teilweise Draufsicht auf einen Koronaerzeuger

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nach, einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Pig, 2 einen vergrößerten Querschnitt, gesehen längs der Linie 2-2 der Fig. 1, welcher schematisch eine
typische Schaltung zur Erzeugung einer Koronaentladung
zeigt,

Mg, 3 eine raumbildliche, teilweise aufgeschnittene Darstellung einer anderen Bauart eines erfindungsgemäßen Koronaerzeugers,

Mg. 4 eine vergrößerte Stirnansicht einer Koronaerzeugungsanordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Mg, 5 eine vergrößerte, teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht der Ausführungsform nach Mg, 4,

Mg. 6 eine Draufsicht von oben auf die Ausführungsform nach den Mg. 4 und 5»

Mg. 7 einen stark vergrößerten Teilquerschnitt durch die Teile zur Erzeugung der Koronaentladung; diese Darstellung dient zur Erläuterung einiger der Parameter
gemäß der vorliegenden Erfindung,

Mg. 8 ein Sohaubild der nutzbaren Koronaleistung in

Watt pro cm als Funktion der Spannung und der Dielektrikumsdicke,

Fig. 9 ein Schaubild der optimalen Luftspaltgröße
T_a als Funktion von Spannung und Dielektrikumsdicke,

Fig. 10 ein Schaubild der nützlichen Koronaleistung

2
in Watt pro cm als Funktion der Dielektrikumsdicke und der Luftspaltgröße,

Fig. 11 ein Schaubild zur Erläuterung der Vorteile der vorliegenden Erfindung} dieses Schaubild zeigt die ungefähre tägliche Ozonmenge, die mit Dielektriken unterschiedlicher Dicken erzeugt werden kann.

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Fig. 12 eine Vorderansicht des Koronaerzeugers 10, welche dessen Überwachungs- und Bedienungstafel zeigt,

Fig. 13 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht des Koronaerzeugers nach Fig, 12,

Fig. 14 eine teilweise aufgeschnittene Draufsicht von oben auf den Koronaerzeuger nach Fig. 12,

Fig. 15 eine schematische Darstellung des Strömungsverlaufs des verwendeten Reaktions-Strömungsmittels,

Fi-g. 16 eine vereinfachte schematische Darstellung, welche die Strömung des Reaktionsmittels in den und durch den Koronaerzeuger sowie den Strömungsverlauf des Reaktionserzeugnisses aus dem Kern 14 des Koronaerzeugers darstellt,

Fig. 17 ein elektrisches Schaltbild des Netzteils eines erfindungsgemäßen Koronaerzeugers,

Fig. 18 die Vorderansicht eines teilweise aufgeschnitten dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Koronaerzeugerzelle,

Fig. 19 eine vergrößerte, teilweise, horizontale Schnittdarstellung der Zelle nach Fig. 18, gesehen längs der Linie 19-19 der Fig. 18,

Fig. 20 eine vertikale teilweise Schnittdarstellung der Zelle nach Fig. 18, gesehen längs der linie 20-20 der Fig. 18,

Fig. 21 ein elektrisches Schaltbild, welches die einzelnen Koronaerzeugungszellen eines Koronaerzeugungskerns darstellt, welche erfindungsgemäß in Reihe geschaltet sind,

Fig. 22 ein elektrisches Schaltbild, welches eine Reihen-Parallel-Schal tung der einzelnen Koronaerzeugungszellen zeigt, und

Fig. 23 ein elektrisches Schaltbild, welches eine Parallelschaltung der einzelnen Koronaerzeugungszellen zeigt.

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Die Figo 1 und 2 zeigen einen Koronaentladungserzeuger 10 aus einem ebenen Metallstück 11 aus einem beliebigen Stoff, z.B· Eisen, Stahl, Kupfer oder einer Legierung. Eim entkohlter oder nichtrostender Stahl ist jedoch vorzuziehen, da dann nur eine geringe Möglichkeit zur Abspaltung von Kohlenstoffteilen beim Brennen besteht, die dann in den Überzug eingebettet werden könnten. Das Metallstück 11 ist mit einer oder mehreren dünnen, harten Schichten aus Porzellanemail 12 überzogen. Bei der Aufbringung des Überzugs wird das Metallstück zunächst in, bekannter Weise gebeizt oder - bei Benutzung von rostfreiem Stahl - mit einem Sandstrahlgebläse behandelt_o Auf das geätzte Metallstück 11 wird dann Porzellanemail aufgesprüht und bei etwa 815° C eingebrannt, damit das Porzellanemail 12 gehärtet und mit der Oberfläche des Metallstücks 11 verbunden oder verschmolzen wird«

Porzellanemail ist deshalb vorzuziehen, weil es preiswert in einer dünnen gleichmäßigen Schicht aufgebracht werden kann; die relative Dielektrizitätskonstante liegt etwa zwischen 5 und 10«, Man kann jedoch jedes andere Dielektrikum mit einer Erweichungstemperatur verwenden, die mindestens gleich groß oder größer ist wie die vom Glas* wenn dasselbe in.einer gleichmäßigen Schicht hergestellt oder aufgebracht werden kann, die dünn genug ist, damit man die nach den Lehren der Erfindung erzielbaren Vorteile erhält, die im folgenden dargelegt werden sollen·

Auf der Oberfläche der Porzellanemailschieht 12 ist inbekannter Weise ein Metallgitter 14 abgeschieden, in. dessen Bereich die Koronaentladung oder eine stille elektrische Ent* ladung auftritt. Dieses Metallgitter kann beispielsweise auch aus leitender Farbe bestehen, die auf die Porzellanoberflache aufgebracht ist.

Ein Transformator 15 mit einer Sekundärwicklung 16 ist über einen Ansehlußleiter 17 mit einer Klemme 18 verbunden,, die auf dem Mvtallgitter 14 beispielsweise durch eine Lot-■ verbindung aufgebracht ist. Außerdem ist die Wicklung 16

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über einen Leiter 19 mit dem Metallstück 11 über eine herkömmliche Anschlußverbindung 20 verbunden. Ein Zweiwegeschalter 21 ermöglicht die wahlweise Einschaltung eines Widerstandes 22 in den Stromkreis der Sekundärwicklung 16, um die Leistung der elektrischen Entladung und damit die Menge der Osonerzeugung herabsetzen zu können, womit eine Geruchskontrolle in begrenzten Bereichen möglieh ist» Eine Primärwicklung 23 des Transformators 15 ist mit einem Stecker 26 an eine übliche, z_oB. 110 Y-Wechselspannung, anschließbar₀

Pigβ 3 zeigt eine andere Ausführungsform eines Koronaentladungserzeugers 30 zur Ozonerzeugung unter Verwendung einer zylindrischen Elektrodenanordnung 31. Der Erzeuger 30 ist auf einer Grundplatte 32 aufgebaut, die aus einem beliebigen Werkstoff besteht, beispielsweise Holz oder Kunststoff, Die Grundplatte 32 besitzt eine Ringnut 33 zur Aufnahme einer Stirnseite der Elektrodenanordnung 31, damit dieselbe auf der Grundplatte 32 ausgerichtet gehalten wird. Die Anordnung 31 besitzt einen eingebrannten Porzellanemailüberzug 34 auf einem Metallzylinder 34'» wie dies für den Überzug 12 der !Pig. 1 erläutert ist. In inniger Berührung mit dem Überzug 34 befindet sich ein Metallgitter 35, das mithilfe von Metallbändern 36 und 37 festgehalten ist_e Ein Transformator 38 steht innerhalb der Elektrodenanordnung 31 und ist mit der.Grundplatte 32 durch Schrauben 39 verbunden. Die Sekundärwicklung des Transformators 38 ist über leiter 40 mit dem Zylinder 34' und dem Gitter 35 verbunden. Die Primärwicklung kann durch einen Stecker 41 über eine Verbindungsleitung 42 an eine Netzspannungsquelle angeschlossen werden« Die Leiter 40 und 42 können durch Schlitze 43 und 44 in der Grundplatte 32 auf die Außenseite des Zylinders geführt werden. Zum Schutz der Elektrodenanordnung 31 kann ein durchlässiger, nicht dargestellter Mantel Verwendung finden.

-' 0 H H A H / 1 I) fi ti

Die Fig· 4 "bis 6 zeigen eine Koronaerzeugungsanordnung

45 nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Dieselbe weist rechteckige Metallplatten 46 und 47 auf, deren jeweils beide Seitenflächen einen dünnen, harten überzug aus eingebranntem Porzellanemail 48 tragen, wie dies in der zuvorerläuterten Ausführungsform beschrieben ist«. Parallel und im* Abstand von den Metallplatten 46 und 47 sind ebene Metallelemente 49, 50 und 51 angeordnet. Der in den vorliegenden Unterlagen für die Elektroden verwendete Ausdruck "parallel" ist nicht auf ebene Elektroden beschränkt, sondern gilt gleichermaßen für zylindrische, gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisende Elektroden wie z.B. in Figo 3. Diese flachen Metallplatten 49» 50 und 51 sind ebenfalls rechteckig und haben kleinere Abmessungen als die beschichteten Metallplatten.

46 und 47» damit keine Entladung und kein Überschlag zwischen den vorderen und hinteren Schmalkanten 52 der Platten 49» 50 und 51 und entsprechenden vorderen und hinteren Schmalkanten 53 der beschichteten Platten 46 und 47 möglich ist. Die Platten 49, 50 und 51 sind so aufgestellt, daß ihre kleinere Abmessung in Richtung der luftströmung aufgestellt ist, damit man eine größere Stirnfläche erhält. Halteilemente 54 und 55, die aus einem geeigneten Isolierstoff bestehen, beispielsweise Polyvinylchlorid, nehmen die Platten 46 und 47 auf und ebenso die Platten 49, 50 und 51» die jeweils parallel und in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind. Ein Ende der beschichteten Platten 46 und 47 paßt jeweils in Schlitze 56 des Kunststoffelements 55. Jeweils ein Ende der Platten 49, 50 und 51 paßt in Schlitze 58 des Kunststoffele- ments 54» und das jeweils andere Ende dieser Platten paßt inu Schlitze 59 des Kunststoffelements 55. Kunststoffendplatten 60 und 61 halten die Elemente 54 und 55 mithilfe von Stahlbolzen 62 und 63 zusammen, die durch Bohrungen 64 und 65 der Elemente 54 und 55 reichen. Der Stahlbolzen 63 sitzt in Durchgängen der Platten 49, 50 und 51» die bei Anordnung im Element 55 mit den Schlitzen 59 ausgerichtet sind«

Die Durchgänge in den Platten 49, 50 und 51 sind etwas kleiner als der Bolzen 63, so daß der Bolzen 63 in den Platten 49, 50 und 51 einen Preßsitz aufweist, womit man eine« gute elektrische Verbindung dieser Platten erhält. Der Bolzen 63 besitzt an beiden Enden ein Gewinde für eine Mutter, z.B. 66, die die Anordnung zusammenhalten. Ein Stahlbolzen 67 reicht durch Durchgänge 68 im Eckenbereich der beschichteten Platten 46 und 47· Der Bolzen 67 hat einen solchen Durchmesser, daß er satt in den Metallteil der beschichteten Platten im Umfangsbereich der Durchgänge 68 paßt, damit eine elektrische Verbindung dieser Platten hergestellt ist.

Eine Anschlußklemme eines Transformators 70 ist über einen leiter 71 mit dem Bolzen 67 verbunden; die andere Anschlußklemme des !Transformators ist über einen Leiter 72 mit der Mutter 66 verbunden. Beim Anlegen der Spannung vonseiten des !Transformators 70 bildet sich eine Koronaentladung zwischen einer Oberfläche der beschichteten Platte 46 und der gegenüberliegenden Oberfläche der Platte 49 sowie zwischen der anderen Seite der beschichteten Platte 46 und der gegenüberstehenden Oberfläche der leitenden Platte 50 aus. Entsprechend erhält man auf beiden Seiten der beschichteten Platte 47 eine Koronaentladung jeweils zu gegenüberstehenden Oberflächen der leitenden Platten 50 und 51.

Fach Fig. 7 hat der aufgebrannte dielektrische Porzellanüberzug der Platte 47 eine Dicke T_d. Eine Oberfläche 73 der Metallplatte 51 befindet sich in einem Abstand T gegenüber der Oberfläche 74 der Porzellanschicht 48. Die Einflüsse dieser Größen werden im folgenden erläutert. In Verbindung mit der folgenden Beschreibung ist angenommen, daß die anliegende Wechselspannung eine Frequenz von 60 Hz hat.

Grundlage der Erfindung ist die bekannte thermochemische Grundgleichung der Bildung von Ozon:

3O₂ + 68 200 cal gt± 20 _?

2277300

Wenn man Kalorien in elektrische Energie in Wh umrechnet₉ ergibt sich als theoretische Ozonausbeute "bei einem ange~ nommenen Wirkungsgrad τοη 100 $> ein Wert von 0_f83 Wh pro g erzeugtes Ozon, Der Betrag der nutzbaren Koronaleistung zur Erzeugung einer Koronaentladung in Abhängigkeit von der Minimaispannung, bei der eine Koronaentladung erzeugt werden kann, ergibt sich aus der folgenden Formel:

P »4FVC (V - V ) ^sg Λ ο es'

mit P = Koronaleistung in W

I" «κ Wechselspannungsfrequenz in Hz

V «= Funkenspannung für vorgegebene Iiuft-

spaltbreite und luftdruck in V

V s* anliegende Spitzenspannung in T

V s* Koronazündspannung in V

G *e Kapazität des Dielektrikums in P S

Die Kapazität des Dielektrikums hängt von der Dicke des Dielektrikums, der Dielektrizitätskonstanten und Koronaerzeugungsfläche nach der folgenden Gleichung ab:

σ « £ . £₀ a . 10

O Of

_12

C^ m. 0,8855 c 10 ,f.

mit c: = relative Dielektrizitätskonstante (bezogen

auf Luft)

T_d * Schichtdicke des Dielektrikums in mm

ο A * Koronaerzeugungsfläche in cm

13 - Γ ~1

Co= 0,8855 . 10" I (V . s)/(A _β cm)J =

Dielektrizitätskonstante des Vakuums

2 0 9 8 h 8 / 1 0 6 ti

Die Koronazundspannung V₀₀ ist eine !Funktion der !Funken-

spannung V_ nach der folgenden Gleichung: s

(O- + C)

mit C » Kapazität des luftspalts in Parad.

Zur Umwandlung der Koronaztindspannung Y_na in die !Funken-

CS

spannung Y_e wird die folgende Gleichung benutzt: s

°a » So · T₄ · ¹⁰

_12 A

C_a * 0,8855 .10 . T_a

mit 0?_a « Breite des Luftspalts in mm_e

Mach dem vorstehenden kann für eine 60 Hz-Wechselspannung, also mit T? » 60, die nutzbare Koronaleistung folgendermaßen ausgedrückt werden:

• 0,21252 . 10 ψ-* iV₀ -Jtj '■&- ^Vs

Nimmt man im Sinne der Erfindung atmosphärische Normalbedingungen an, so hängt die Funkenspannung von der Breite des Luftspalts folgendermaßen ab:

=£ . 3940 (Y/mm Luftspaltbreite) a

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Somit erhält man folgende Formel für die nutzbare Koronaleistung in Watt pro Korona-Erzeugungsflächeneinheit mit den Größen der Dicke des Dielektrikums, der relativen Dielektrizitätskonstanten und der Luftspaltbreite in mm:

P -6 ft O f 3940 , c O < ,

I - 0,83733 .10 tMT. - ²J³^ (l_d+£l_a)7 0)

L dj I *> J

Zum weiteren Verständnis der Erfindung kann die Luftspaltbreite T zur Erzielung der maximalen nutzbaren Koronaleistung durch Differentiation der Gleichung (1) hinsichtlich der Luftspaltbreite berechnet werden j.'durch Eullsetzen erhält man:

(T_a> optimal - η^ " 2^ (2)

ait (I_Q) optimal als Luftspaltbreite in mm für die maximale

et

nutzbare Koronaleistung bezogen auf die Einheit der dielektrischen Erzeugungsfläche_e

Zur Bestimmung der maximalen Koronaleistung für optimalen Luftspalt können die Gleichungen (1) und (2) folgendermaßen zusammengefaßt werden:

P _9 <£ ί 3490 T I optimal = 0,53 . 10 ^y . ^- V_Q ^-ä

Für eine Diskussion der Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung wird auf Fig, 7 und die Schaubilder der Pig© 8 bis 12 bezug genommen. Die Angaben in Figo 7 und die Parameter in den Schaubildern sind den Faktoren in den obigen Gleichungen entsprechend gewählt«

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In Figo 8 gilt die gestrichelte Linie für ein handelsübliches Dielektrikum mit einer Dicke von 2,54 nun, das in Koronageneratoren zur Ozonerzeugung in großem Umfang benutzt wirdo Wenn die Luftspaltbreite nach der obigen Lehre der Erfindung optimal eingestellt ist, wie das im folgenden noch erläutert wird, ergibt sich, daß bei einer Erregungsspannung von 15 000 V die nutzbare Koronaleistung bezogen

2
auf 1; cm der Erzeugungsflache·etwa 0,014 W beträgt. Im Gegensatz dazu erhält man bei Benutzung eines dielektrischen Überzugs von beispielsweise 0,12 mm Dicke nach dem Grundgedanken der Erfindung eine nutzbare Koronaleistung von etwa 0,279 W/cm der Erzeugungsfläche.

Ein dünnes Dielektrikum bringt außerdem den Vorteil, daß der optimale Luftspalt breiter ist. Damit hat man einen größeren Durchlaßquerschnitt für den Luftsauerstoff durch die Koronaentladung zusammen mit einer maximalen Koronaleistunge Zum Beispiel bezieht sich die gestrichelte Linie in Fig. 9 auf ein herkömmliches Dielektrikum ähnlich dem bei Pig. 8 beschriebenen. Bei einer Erregungsspannung von 15 Y ist eine Luft spaltbreite von etwa 1,6 mm optimal,, Dagegen ist für einen dünnen dielektrischen Überzug mit beispielsweise 0,12 mm Dicke die optimale Luftspaltbreite größer als 1,8 mm. Bei der praktischen Auswertung hat es sich gezeigt, daß ein sehr kleiner Anstieg in der Luftspaltbreite (beispielsweise ui 1 Ji) gegenüber dem Optimalwert einen Teil der Koronaverluste herabsetzt; damit steigt die Ozonausbeute etwas an.

Fig. 10 zeigt den Einfluß der optimalen Luftspaltbreite bei Verwendung eines dünnen dielektrischen Überzugs nach der Erfindung«, Ein herkömmliches 2,54 mm dickes Dielektrikum wird beispielsweise mit einer Erregungsspannung von 15 000 V betrieben und besitzt einen breiten optimalen Luftspalt, so daß es für die maximale nutzbare Koronaleistung nicht so kritisch ist_o Für einen nur 0,12 mm dicken dielektrischen Überzug ergibt sich jedoch bei gleicher Erregungsspannung für den Luftspalt, daß ein Fehler der Luftspaltbreite von

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0,50 "bis 0,62 mm die nutzbare Koronaleistung um 1/3 oder mehr herabsetzte

Je kleiner die Erregungsspannung, desto kleiner ,ist auch die optimale Luftspaltbreite. Deshalb ist es bei einer Erregungsspannung mit einem Spitzenwert von 3 500 V vorteilhaft, eine Gitteranordnung nach Figo 3 in unmittelbarer Nachbarschaft und in inniger Berührung mit dem dielektrischen Überzug zu benutzen, weil die geringe Krümmung der Leiter des Schirms sicherstellt, daß immer ein bestimmter Bruchteil seiner Elektrodenfläche einen optimalen Luftspalt bildet. Für eine geringe Ozonerzeugung kann ein abgeschidener oder 4ufgestrichener Leiter gemäß Figo 2 benutzt werden«

Ein dünner dielektrischer Überzug mit einer Dicke von 0,12 mm und einer relativen Dielektrizitätskonstanten von 5 erfordert einen Minimalwert von etwa 100 Y zur Erzeugung einer Koronaentladung_o Ein Dielektrikum ähnlicher Dieke mit wesentlich größerer Dielektrizitätskonstante, beispielsweise 100, erfordert eine Koronazündspannung mit einem Spitzenwert von etwa 20 V. Je höher also die relative Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums ist, um so größer ist die Ozonausbringung bezogen auf die Einheit der dielektrischen Fläche bei gleicher Spannung und gleicher Dicke des Dielektrikums.

In allen elektrischen Anordnungen treten Verluste im Form von Wärme- und Lichtstrahlung auf. Bei einem Ozonerzeuger hängt der Wirkungsgrad von dem atmosphärischen Druck und der Temperatur ab. Deshalb ist das Schaubild der Fig. 11 für atmosphärische Eormalbedingungen angegeben» Die effektive Ozonausbeute pro Tag zeigt einen geringen Wirkungsgrad im Vergleich zu der nutzbaren Koronaleistung, welche pro dielektrischer Flächeneinheit erzeugt wird. Wenn man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einen so geringen Wirkungsgrad annimmt, erfordert die E_rzeugung von 454 g Ozon pro Tag

eine dielektrische Erzeugungsfläche von 258 cm , wenn man durch einen Luftspalt optimaler Breite Luft oder Sauerstoff strömen läßtj dabei ist eine Wandung mit einem 0,12 mm dicken Dielektrikum einer Dielektrizitätskonstanten von 5 überzogen,

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und eine Spannung mit einem Spitzenwert von 15 000 V liegt an den Elektroden an_e Unter Annahme eines gleichen Wirkungsgrades ist mit einem herkömmlichen 2,5 nun dicken Dielektri-

2
kum eine Fläche von 5 800 cm erforderlich, wenn man pro Tag 454 g Ozon erzeugen WiIl₀ Zur Erzeugung sehr großer Ozonmengen, "beispielsweise von 454 kg pro Tag, sind von einem

ρ
0,12 mm dicken Dielektrikum 29 m , dagegen von einem 2,5 mm

2
dicken Dielektrikum 580 m erforderlich.

Je dünner nach der obigen Beschreibung das Dielektrikum bei gegebener Dielektrizitätskonstante und Spannung ist, desto größer ist die nutzbare Koronaleistung und desto größer ist die Ozonausbringung pro dielektrischer Flächeneinheit· Die Verwendung eines dünnen Dielektrikums und einer einstellbaren Spannung ist bei solchen Verwendungen vorteilhaft, wo man einen großen Anderungsbereich zwischen dem Minimalwert und dem Maximalwert der Ozonausbringung bezogen auf die dielektrische Flächeneinheit haben will, beispielsweise bei der Verwendung zur Geruchskontrolle, wo der Grad des Duft— mittels in weitem Umfang veränderlich ist·

Damit man also merkliche Vorteile aus der Lehre der Erfindung gewinnt, sollte man die geringstmögliche Dicke des Dielektrikums anwenden» Bei solchen Anwendungen unter Benutzung eines optimalen Luftspalts nach der Erfindung ergeben sich wesentliche Vorteile, wenn man die Dicke des Dielektrikums geringer als 1 mm ist. Bei anderen Anwendungen ergeben sich die besten quantitativen Vorteile, wenn ein Dielektrikum mit einer Dicke von weniger als 0,5 mm benutzt wird· Der Ausdruck t /T_d (mit T_d in mm) ist vorzugsweise größer als 3,9.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wurde ein Rohr— leiter aus entkohltem Stahl mit einem eingebrannten Porzellanemailüberzug einer Dicke in der Größenordnung von 0,12 mm sowie einem in engem Kontakt darauf befindlichem Gitterleiter während einer Betriebsdauer von mehr als 4000 Stunden ununterbrochen betrieben mit einer Spitzenspannung von 3500 V, ohne daß ein Betriebsausfall oder eine Tendenz zur Überschlagsbildung aufträte

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Bei einer anderen Ausführungsform unter Verwendung von entkohlten ebenen Stahlplatten mit aufgebranntem Porzellanemailüberzug einer Dicke von 0,15 mm und mit einer unter Bildung eines optimalen Luftspalts gegenüberstehenden ebenen Metallplatte mit einem Porzellanemailüberzug von 0,3 mm sowie einer Spitzenspannung von 7 500 V wurde eine Ozonmenge

von 211 g pro Sag und pro cm dielektrischer Fläche erzeugt.

Ein dünner, aufgebrannter Porzellanemailüberzug mit einer Mindestdicke von 0,1 bis 0,12 mm erweist sich als praktisch, da er unter Anwendung der üblichen Brenntechnik billig herzustellen ist. Auch ein aufgebrannter Glasüberzug oder ein Keramikstück können mit gleichem Vorteil benutzt werden, oder jeder andere dünne dielektrische Überzug mit einer Erweichungstemperatur gleich oder oberhalb der Erweichungstemperatur von Glas. Infolge ihrer niedrigen Erweichungstemperatur werden Kunststöffüberzüge nach einer begrenzten Gebrauchsdauer löcherige

Obgleich die Dielektrizitätskonstante eines aufgebrannten Porzellanemailüberzugs zwischen 5 und 10 liegt, ist derselbe doch vorteilhaft, weil er einen billigen, dünnen Überzug ermöglicht. Bach der Lehre der Erfindung wird jedoch mit zunehmender Dielektrizitätskonstante die nutzbare Koronaleistung pro dielektrischer Flächeneinheit bei gleicher dielektrischer Dicke und Erregungsspannung größer.

Der Koronaerzeuger

Nach den Figo 12 bis 14 enthält der im folgenden als . Koronareaktor bezeichnete Koronaerzeuger 110 nach der Erfindung ein Gehäuse 112 mit einem Koronareaktorkern 114, einem Transformator 116, ein Gebläse 118 und auf der Vorderseite eine Überwachunge- und Bedienungstafel 120„ Der Koronareaktorkern 114 besteht aus mehreren, einzelnen, getrennt herausnehmbaren, luftdichten Koronareaktorzellen 121₀

2 U υ B ■", d / 1 U B ü

Das wesentliche der Erfindung ist in dem Koronareaktor»- kern 114 und den Koronareaktorzellen 121 zu sehen, die nachstehend unter den entsprechenden Überschriften noch ausführlicher beschrieben werden₀ An dieser Stelle sei nur soviel bemerkt, daß:

1) die (elektrische) Stromversorgung des Koronareaktorkerns 114 über den Transformator 116 und elektrische Leitungen 122 und 124 erfolgt_p

2) ein Reaktions-Strömungsmittel (bei Verwendung als Ozongenerator wäre es Luft, Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Strömungsmittel) dem Koronareaktorkern 114 aus einer Quelle über ein Einlaßrohr 126 zugeführt wird,

3) das Reaktionsprodukt in Form eines Strömungsmittels aus dem Koronareaktorkern 114 über ein Auslaßrohr 128 entfernt wird, und

4) der Koronareaktorkern 114 durch das Gebläse 118 mit Luft gekühlt wird.

Das Gehäuse 112

Das Gehäuse 112 enthält die Überwachungs- und Bedienungstafel 120, eine Rückwand 130, zwei Seitenwände 132 und 134, eine Abdeckung 136 und einen Boden 138, der höher als die Oberfläche liegt, auf der der Koronareaktor 110 mit Füßen steht«, Die Abdeckung 136 läßt sich mithilfe (nicht dargestellter) Schrauben oder ähnlicher Verbindungsvorrichtungen leicht abnehmen, um das Innere des Gehäuses 112 leicht zugänglich zu machen, insbesondere zur Ergänzung und/oder Entfernung einzelner Koronareaktorzellen 121 des Kerns 114· Die Abdeckung enthält eine Luftauslaßöffnung 142 über dem Koronareaktorkern 114, die mit einem Drahtgitter 144 abgedeckt ist_o Der Boden 138 enthält eine Lufteinlaßöffnung 146 unter dem Gebläse 118.

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Das Gehäuse weist einen weiteren Boden 148 auf, der mit Füßen 150 auf dem Boden 138 ruht, so daß sich ein Raum zwischen den beiden Böden zur Unterbringung des Gebläses .118 ergibt,, Der Boden 148 trägt den Koronareaktorkern 114 mit einer Einspannvorrichtung 152 (die sich schnell festziehen, und lösen läßt, wie noch näher beschrieben wird), um: die einzelnen Koronareaktorzellen 21 in einer bausteinartigen Anordnung zusammenzuhalten·

Die Überwachungs- und Bedienungstafel 120

Das folgende bezieht sich auf die Pig. 12, 15 und 17· Ein Strömungsmittel-Rohrleitungs- und Strömungsmittel-Steuersystem 154 (Fig. 15) enthält die Einlaß- und Auslaßrohre 125 und 128, die an die einzelnen Koronareaktorzellen 121 des Koronareaktorkerns 114 angeschlossen sind. Die Strömungsgeschwindigkeit in den, durch den und aus dem Koronareaktorkern 114 (siehe Figo 15 und 16) und die bzw. den Leitungen 126 und 128 wird durch einen Strömungsmesser 156 an der Tafel 120 angezeigt und in dem Auslaßrohr 128 durch ein Strömungsregelventil 158 (Figo 15) mit eiuem Drehknopf 160 (Figo 15) an der Tafel 120 eingestellte Der Strömungsmesser 156 kann in an sich bekannter Weise ausgebildet sein. So kann er beispielsweise eine vertikal bewegbare Kugel enthalten, die die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels in einer Volumen einheit pro Zeiteinheit anzeigte

Der Druck des Strömungsmittels in dem System 154 wird durch einen Druckmesser 162 an der Tafel 120 angezeigt und kann durch ein Druckregelventil 164 (Figo 15), das in dem Einlaßrohr 126 liegt und mit einem Drehknopf 166 (Fig. 12) versehen ist, eingestellt werden_o

Ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß an dem Auslaßrohr 128 ein Strömungsmittelprobenentnahmerohr 168 (Figo 15) angeschlossen ist. Ferner ist ein Entnahmeventil 170 (Figβ 15) in dem Entnahmerohr 16© angeordnet

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und mit einem Entnahmeventil-Drehknopf 172 (Pig· 1) auf der Tafel 120 verbunden»

Die Enden der Rohre 126, 128 und 166'sind jeweils mit Anschlüssen 174 "bzw. 178 bzw. 176 versehen, die an der Tafel 120 befestigt sind«, 174 stellt den Strömungsmitteleinlaßanschluß, 178 den'Probenentnahmeanschluß und 176 den Reaktionsproduktauslaßanschluß dar. Man kann so direkt an der Tafel 120 entsprechende Verbindungen herstellen.

Hiaeh den Fig. 12 und 17 enthält die elektrische Stromversorgungsschaltung 180 eine Spannungsquelle 182 mit beispielsweise 120 V und 60 Hz, die über den Transformator 116 mit dem Koronareaktorkern 114 in Verbindung steht. Ein Stromversorgungs-EIH-AUS-Schalter 184 liegt in der Schaltung 180 und ist an der Tafel 120 angeordnet. Eine Kontroll-Lampe 186 leuchtet auf, wenn, die Stromversorgung eingeschaltet ist» Durch das Schließen des Schalters 184 wird, siehe Mg. 17» das Gebläse 118 eingeschaltet und die Lampe 186 zum Aufleuchten gebracht.

Die dem Koronareaktorkern 114 zugeführte Leistung ist mit Hilfe eines Variac 188 (eine Spartransformatorart) einstellbar» Der Drehknopf 190 des Variac 188 befindet sich an der Tafel 120_e Die dem Koronareaktorkern 114 zugeführte Leistung wird durch ein Wattmeter 192 an der Tafel 120 angezeigt.

Der Koronareaktorkern 114

Mach den Mg. 13 und 14 enthält der Koronareaktorkern 114 mehrere einzelne Koronareaktorzellen 121, die durch eine Einspannvorrichtung 152 zusammengehalten werden. Die Korona»- reaktorzellen 121 werden anhand der Mg. 18 bis 20 ausführlicher beschriebene

Der Koronareaktorkern 114 ist über die elektrischen Leitungen 122 und 124 an den Transformator 116 angeschlossen Die verschiedenen Schaltungsarten der einzelnen Koronareakto

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zellen 121 werden später noch ausführlicher "beschrieben, und zwar unter der Überschrift "Die elektrischen Schaltungen".

Die Strömungsmittelrohre stehen wie folgt mit dem Koronareaktorkern 114 in Verbindung: Das Einlaßrohr 126 ist an ein. Einlaßsammelrohr 194 (Figo 13 und 14) auf der einen Seite des Koronareaktorkerns 114 angeschlossen. Das Auslaßrohr 128 ist an ein Auslaßsammeirohr 196 (Figo 14) auf der gegenüberliegenden Seite des Koronareaktorkerns 114 angeschlossene Wie noch ausführlicher beschrieben wird, steht jede Koronareaktorzelle 121 über ein Einlaßrohr 198 mit dem Einlaßsammelrohr 194 und über ein Auslaßrohr 200 mit dem Auslaßsammeirohr 196 in Yerbindungo Die Rohre 198 und 200 sind durch an sich bekannte Anschlüsse 202 (Pig. 13 und 18) an die Sammelrohre 194 und 196 angeschlossen. Die Anschlüsse 202 sindvorzugsweise schnell herstellbar und lösbar. Da die Anzahl der Zellen 121 in den einzelnen Kernen 114 verschieden sein kann, können die Sammelrohre 194 und 196 jeweils mit Öffnungen 204 (siehe Figo 18) versehen sein, die nicht verwendet werden; und in diesem Pailβ sind sie mit Stopfen 197 (Fig_e 14) verschlossene

Wie aus den Figo 13 und 14 zu ersehen ist, enthält di'e Einspannvorrichtung 152 zwei feststehende, vertikale End— platten 206 und 208, die auf dem Boden 148 stehen und durch zwei Abstandsrohre 210 und 212 und zwei Schrauben 214 und 216, die jeweils durch die Rohre 210 bzw. 212 ragen, in einem vorbestimmten Abstand gehalten werden_e Die Schrauben sind durch Muttern 218 befestigt. Ferner sind die vertikalen Endplatten 206 und 208 durch zwei horizontale Stützstäbe 220 und 222 verbunden« Der Koronareaktorkern 114 ruht unmittelbar auf den horizontalen Stützstäben 220 und 222 (eine Abstandsdichtung 262 jeder einzelnen Zelle 121 erstreckt sich in vertikale Nuten 224 (Fig. 13) in beiden horizontalen Stützstäben 220 bzw. 222).

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Die einzelnen Koronareaktorzellen 121 sind vertikal ausgerichtet und werden durch die Einspannvorrichtung 152 horizontal nebeneinanderliegend aneinandergedrückt_e Sie sind auf einfache Weise und unabhängig voneinander aus dem Koronareaktor 110 herausnehmbar, indem einfach die Abdeckung 136 des Gehäuses 112 entfernt und die Einspannvorrichtung 152 gelöst wird. Die einzelnen Koronareaktorzellen 121 ruhen auf den horizontalen Stützstäben 220 und 222 zwischen der Endplatte 206 und einer horizontal verschiebbaren,vertikalen Druckplatte 226_o Die Druckplatte 226 ist mit Hilfe einer Gewindespindel 2 28 (die durch ein Verbindungsglied 230 drehbar mit der Druckplatte 226 verbunden ist und durch eine Schraubverbindung mit der Endplatte 208 in Verbindung steht) in Richtung auf den Koronareaktorkern 114 und von diesem weg bewegbar. Eine Platte 232, die durch zwei Stützen 233 und 235 mit der Endplatte 208 verbunden ist, ist mit einer zentralen Gewindebohrung 234 versehen, durch die die Gewindespindel 228 hindurchgeschraubt ist» Eine Öffnung 236 in der Endplatte 208 nimmt einen am Ende der Gewindespindel 228 befestigten Drehknopf 238 auf_β Der Drehknopf 238 wird zur Ausübung oder Aufhebung eines Drucks auf den Koronareaktorkern 114 über die Druckplatte 226 gedrehto Der Drehknopf 238 ist von Hand zugänglich, wenn die Abdeckung 136 entfernt ist₀

Die einzelnen Koronareaktorzellen 121

Die Fig. 18 bis 20 stellen eine Koronareaktorzelle 121 mit zwei parallelen, gleichförmig weit auseinanderliegenden Elektroden 252 und 254 dar, die jeweils eine freie, der Umgebung ausgesetzte äußere Oberfläche 253 und 255 aufweisen. Die inneren Oberflächen 257 und 259 der plattenförmigen Elektroden 252 und 254 sind jeweils mit einem dielektrischen · Überzug 256 bzw. 258 versehen. Der Raum zwischen den amaeinanderliegenden Elektroden 252 und 254 stellt eine Koronare aktionskajnmer 260 dar. Die Elektroden 252 und 254 bestehen vorzugsweise aus entkohltem Stahl, und der dielektrische Über zug ist ein Dielektrikum mit hoher Erweichungs- oder Schmelz-

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temperatur, vorzugsweise eine dünne Schicht .aus einem Porzellandielektrikum, das frei von Blasen, Poren oder Lunkern ist ο

Zur' Bestimmung der bevorzugten Art, Ausführung und· Dicke der. dielektrischen Überzüge 256 und 258, der Luftspaltgröße zwischen den Elektroden in der Koronareaktionskammer 260 und der zweckmäßigen Betriebsspannung kann hier der Kürze halber auf die übrigen !eile der vorliegenden Beschreibung Bezug genommen werden, wo entsprechende Verfahren und Formeln zur Bestimmung dieser Daten ausführlich beschrieben sind«, Die . Elektroden 252 und 254 sind vorzugsweise rechteckförmig und am Rand 261 bzw. 263 (siehe Figo 18 und 19) längs des gesamten Umfangs der Elektroden 252 und 254 nach außen gebogen, und zwar voneinander weg, d,h, weg von der benachbarten Kante der anderen der beiden Elektroden« Dadurch läßt sich die Koronareaktorzelle 121 mit einer hohen Spannung betreiben, ohne daß am Rande Funken überspringen. Durch diese Formgebung ergibt sich am Umfang der zusammengesetzten Koronareaktorzellen 121 eine umlaufende Rille 264 (Figo 19), die eine gute Dichtung oder Schweißnaht 272 um eins Abstandsdichtung 262 herum (die noch ausführlicher beschrieben wird) ermöglicht,·

Die beiden Elektroden 252 und 254 werden durch eine isolierende Abstandsdichtung 262, die eine mittlere Öffnung 266 aufweist (siehe Fig. 18) und zwischen den Elektroden 252 und 254 auf dem gesamten Umfang am Rand der Zelle 121 angeordnet ist, in einem vorbestimmten Abstand gehalten. Die Abstandsdichtung 262 besteht vorzugsweise aus Flachglas mit einer 0,25 mm dicken Silikonkautschukdichtung auf beiden Seiten der Abstandsdichtung 262. Die Abstandsdichtung kann ggf. auch aus massivem Silikonkautschuk oder jedem sonstigen geeigneten nichtmetallischen Werkstoff bestehen₀

Die Koronareaktionskammer 260 ist durch eine luftdichte Verbindung der Elektroden 252 und 254 einerseits und der Abstandsdichtung 262 andererseits luftdicht abgeschlossen. Für diese luftdichte Verbindung kann beispielsweise eine "Schweissung¹¹ oder Schweißraupe 272 aus Silikondichtmittel (z_oB_o das

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bekannte RTV) verwendet werden, wie es in Fig. 19 gezeigt ist. Die "Schweißung¹¹ oder Schweißraupe wird auf beiden Seiten der Abstandsdichtung 262 um den gesamten Rand der Zelle 121 herum vorgenommen bzw. ausgebildet,- Die Abstandsdichtung 262 sorgt daher einmal für die Einhaltung eines vorbestimmten Abstandes zwischen den Elektroden 252 und 254 und zum anderen für einen luftdichten Verschluß der Zelle 121,

Das Reaktions-Strömungsmittel wird wie folgt in die Koronareaktionskammer 260 der Zelle 121 geleitet und aus dieser entfernt. Wie bereits erwähnt, ist jede Zelle 121 mit einem Einlaßrohr 198 und einem Auslaßrohr 200 versehen. Das Einlaßrohr 198 ist mit Hilfe eines Anschlusses 275 an eine Einlaßöffnung 275 in der Elektrode 252 angeschlossene Das Auslaßrohr 200 ist mit Hilfe eines Anschlusses 277 an eine (nicht dargestellte) Auslaßöffnung in der anderen Elektrode 254 angeschlossen. Da die Anschlüsse 275 und 277 gleich sind, genügt es, einen zu beschreiben. Der Anschluß 275 ist an die äußere Oberfläche 255 der Elektrode 252 an der Öffnung 275 angeschweißt oder auf andere Weise daran befestigt, und die Öffnung 275 kann eine periphere Wand 279 enthalten, die sich von der Kammer 260 weg erstreckt. Der Anschluß 275 enthält einen Metallkörper 281 mit einem ersten zylindrischen Kanal 283, der sich teilweise durch diesen hindurch erstreckt und die Wand 279 (siehe Fig. 20) aufnimmt. Der Körper 281 des Anschlusses 275 e.nthält einen zweiten zylindrischen Kanal 285, der senkrecht zum ersten Kanal 285 verläuft und mit dem ersten Kanal 285 in Verbindung steht. Ein Rohr 287, vorzugsweise aus Metall, ist am Kanal 285 angeschweißt oder auf andere Weise daran befestigt und erstreckt sich über den Körper 281 hinaus, so daß er ein vorteilhaftes Mittel zur Befestigung des Einlaßrohres 198 am Anschluß 275 bildet. Das Rohr 198 kann über das Rohr 287 gesteckt und mit Hilfe eines langen, auf das Rohr 198 gewickelten Drahtes 289 (siehe Fig, 18) daran befestigt werden. Das Auslaßrohr 200 ist vorzugsweise in der gleichen Weise ausgebildet. Beide Öffnungen (275 und die nicht dargestellte) können in der gleichen Elektrode angeordnet sein,

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Wie man sieht, ist jede einzelne Koronareaktorzelle 121 ihr eigener Druckbehälter, der durch die Abstandsdichtung 262 und die Silikondichtung oder Schweißraupe 272 am gesamten Umfang der Zelle 121 auf beiden Seiten der Abstandsdichtung 262 luftdicht abgeschlossen ist. Vorzugsweise werden Silikonkautschuk-Abstandsdichtungen und Silikon-Dichtungsmittel verwendet, weil eine Koronaentladung oder Ozon den Silikonkautschuk und das Silikondichtungsmittel, aber auch der Silikonkautschuk und das Silikondichtungsmittel das Ozon nicht angreifen«.

Die Koronareaktorzellen 121 weisen noch weitere bauliche Merkmale auf. Die Pig. 18 bis 20 zeigen zwei Abstandshalter und 280 aus Aluminium, die gleichzeitig als Kühlkörper wirken und jeweils mit den äußeren Oberflächen 255 bzw. 257 der Elektroden 252 und 254 in Berührung stehen₀ Der Kühlkörper-Abstandshalter 278 (es genügt nur einen zu beschreiben,da sie beide gleich sind) ist wellenförmig ausgebildet, so daß er mehrere sich in entgegengesetzter Richtung öffnende, parallele Kanäle aufweist, zu denen geschlossene Kanäle 286 und offene Kanäle 288 gehören«, Die Kühlkörper-Abstandshalter 278 und haben mehrere Funktionen. Eine Funktion besteht in der Ableitung der durch die Koronareaktorzelle 121 während der Koronareaktion erzeugten Wärme. Zur Unterstützung dieser Funktion wird vorzugsweise Luft parallel zu den Kanälen 286 und 288 durch den Koronareaktorkern 114 hindurch geblasen. Dies bewirkt das Gebläse 118 (siehe Figo 15). Wie aus Fig. zu ersehen ist, sind die Koronareaktorzellen 121 daher so angeordnet, daß die Kanäle 286 und 288 vertikal ausgerichtet sind, so daß von unten in den Koronareaktor 110 eintretende Luft vertikal nach oben durch den Koronareaktorkern 114 und aus der Öffnung 142 des Gehäuses 112 geblasen werden kann₀ üine weitere Funktion der Abstandshalter 278 und 280 besteht darin, die benachbarten Koronareaktorzellen 121 auf Abstand zu halten, wenn mehrere dieser Zellen 121 zu einem Koronareaktorkern 114 zusammengesetzt sind, und die Druckkräfte des sich in der Reaktionskamrner 260 befindenden Reaktions-Strömungsmittels aufzunehmen und gleichförmig zu verteilen. Die Kühl—

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körper-Abstandshalter 278 und 280 nehmen auch die Kräfte der Druckplatte 226 auf und verteilen sie gleichmäßig auf den gesamten Koronareaktorkern 114.

Da die Abstandshalter 278 und 280 nicht nur wärmeleitend, sondern auch elektrisch leitend sind, dienen sie auch als elektrische Verbindung zwischen benachbarten Elektroden benachbarter Koronareaktorzellen 121₀ Die Abstandshalter 278 und 280 bilden daher in vorteilhafter Weise elektrische Anschlüsse, über die die elektrische Leistung zugeführt werden kann, und eine elektrische Verbindung der Zellen 121.

Zur Bildung eines Koronareaktorkerns 114 mit mehreren Koronareaktorzellen 121 sind die Zellen 121 nebeneinander angeordnet, wie es in den Fig. 13 und 14 dargestellt ist, und dann werden die elektrischen und Strömungsmittel-Verbindungen hergestellt» Die Nuten 224 in den horizontalen Stützstäben 220 und 222 nach Figo 13 dienen somit zur Aufnahme der Abstandshalter-Dichtungen 262.

Das das Reaktions-Strömungsmittel in die Reaktionskammer 260 leitende Rohr 198 erstreckt sich teilweise durch einen der geschlossenen Kanäle 286 des Abstandshalters 278 und durch den Raum 291 zwischen einem Rand 293 (Fig. 20) des Abstandshalters 278 und dem benachbarten Rand 295 der Elektrode 252. In ähnlicher Weise erstreckt sich das Auslaßrohr 200 durch einen der Kanäle 286,

Die Figo 18 bis 20 stellen ein weiteres Merkmal der Erfindung dar, nämlich eine Silikon-Leitwand 304, die die Reaktion unterstützt, indem sie die Entstehung "toter Räume" in der Reaktionskammer 260 verhindert. Die Leitwand 304 ist keine vollständige unperforierte Wand, die sich über die gesamte Breite (den gesamten Spalt zwischen den Elektroden) der R_eaktionskammer 260, sondern nur, wie in Fig. 19 dargestellt ist, teilweise über die Breite der Reaktionskammer 260 erstreckt.

Ab/1066

Ferner kann zur Verhinderung von Überschlägen die Spannung verringert werden» Die gleiche (oder sogar größere) Koronaintensi.tät läßt sich auch bei geringerer Spannung durch Erhöhen der Frequenz erzielen, wie sich aus folgender Gleichung ergibt:

P = Kü²f

wobei ^WK^W eine Punktion der Dicke des Dielektrikums, der Dielektrizitätskonstanten und der Breite des Luftspalts, wie das in anderen Abschnitten der vorliegenden Beschreibung ausführlich beschrieben ist,

^MP^W die Leistung der Koronaentladung in Watt

"U^M die Spannung, die zwischen den Elektroden 252 und 254 angelegt ist, in YoIt, und

^wf^M die Frequenz in Hx ist.

Vorzugsweise liegt die Frequenz unter diesem erfindungsgemäßen Gesichtspunkt im Bereich von 100 Hz bis 6000- Hz, und die Spitzenspannung im Bereich von etwa 2000 bis 15000 TToIt₀

Die elektrischen Schaltungen

Anhand der Fig_o 21 bis 23 werden im folgenden drei verschiedene Schaltungen nach der Erfindung beschrieben,

Figo 21 zeigt eine erfindungsgemäße Reihenschaltung, welche die erwähnten Nachteile der bekannten Parallelschaltung beseitigt. Nach Figo 21 ist eine Leitung des Transformators. 116 mit einem linken, äußeren Kühlkörper-Abstandshalter 332 der linken, äußeren oder am Ende liegenden Zelle 334 und die andere elektrische Leitung vom Transformator 16 mit einem äußeren Kühlkörper-Abstandshalter 336 dir rechten, äußeren oder am rechten äußeren Ende liegenden Zelle 338 am gegenüberliegenden Ende des Koronareaktorkerns 114 verbunden.

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Aneinandergrenzende Platten (ζ.Bo die Platten 540 und 342 verschiedener, jedoch benachbarter Koronareaktorzellen 344 und 346) sind alle durch zwei Kühlkörper-Abstandshalter 348 und 350 aus Aluminium, die daran angeschlossen sind, elektrisch miteinander verbundene

Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt die Hochspannung, die über den Transformator 116 an den gesamten Koronareaktorkern 114 angelegt wird, vorzugsweise in der Größenordnung von 30000 bis 60000 Volt, je nach der Verwendungsart des Koronareaktors 110«, Die Elektroden der einzelnen Zellen 121 wirken als Spannungsteiler, wobei die Spannungstellung den gleichen Gesetzen wie die Koronaentladung unterliegt. Wie sieh in der. Praxis herausgestellt hat, kann der Elektrodenabstand (Spalt) einiger (oder auch nur einer) Reaktionskammern bei geschichtetem, sandwichartigem Aufbau des Koronareaktorkerns 114 gleich dem zweifachen 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 an einen Rand praktisch null.war und am gegenüberliegenden Rand die volle Spaltbreite vorlag, und dennoch ergab sich bei der Reihenschaltung nach Fig· 21 eine gleichförmige Koronaentladung in dieser Kammer,,

Ferner sei darauf hingewiesen, daß bei Erhöhung der Erregungsspannung von null Volt bis zur Koronaentladungszündspannung 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 zweikleinsten Spalt als zweite usw. zündet. Die sich nach der Erfindung ergebende Gleichförmigkeit der Koronaentladung vereinfacht und verbilligt die Herstellung des Reaktors erheblich.

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Fig. 22 zeigt eine Kombination aus einer Reihen- und einer Parallelschaltung, bei der eine geringere Spannung verwendet werden kann als "bei der Ausführungsform nach Figo 21, bei der die Spannung an der gesamten, sandwichartigen Reihenanordnung der Koronareaktorzellen 121 des Koronareaktionskerns 114 anliegt. Nach Fig. 22 ist. eine elektrische Leitung 124 vom Transformator 116 an die beiden äußeren Kühlkörper-Abstandshalter 310 und 312 (oder deren angrenzende Elektrode) der beiden äußeren Koronareaktorzellen 314 bzw. 316 angeschlossen. Die andere Leitung 122 vom Transformator 116 ist an die beiden nebeneinanderliegenden Elektroden 318 und 320 der beiden, mittleren Koronareaktorzellen 322 bzw. 324 angeschlossen, wobei die Leitung 122 vom Transformator 116 mit den Abstandshaltern 328 und 330 verbunden ist, die [jeweils mit den Elektroden 328 und 330 verbunden ist, die jeweils mit den Elektroden 318 bzw. 320 in Verbindung stehen· Dieses Ausführungsbeispiel nach der Erfindung hat Betriebseigenschaften der beiden erwähnten Schaltungsarten, also sowohl der Parallelschaltung wie auch der Reihenschaltung«. Der Spitzenwert der an einen Koronareaktorkern 114 mit acht Koronareaktorzellen, wie es in Fig. 22 dargestellt ist, angelegten Spannung beträgt etwa 20000 bis 50000 VoIt₀

Figo 23 stellt eine vollständige Parallelschaltungsanordnung mehrerer Koronareaktorzellen 121 dar«. Wie bereits erwähnt, bewirken die Kühlkörper-Abstandshalter 278 und 280 auch eine elektrische Verbindung benachbarter Elektroden benachbarter Zellen«, Wie aus Fig, 23 zu ersehen ist, sind die benachbarten Elektroden benachbarter Zellen gleichnamig gepolt und elektrisch miteinander verbunden. Elektrische Verbindungen führen direkt vom Transformator 116 zu den Kühlkörper-Abstandshaltern 278 und 280_o Diese Parallelschaltung der Zellen ist die bevorzugte elektrische Anordnung

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Beispiel

Für einen typischen Betrieb des Koronareaktors 110 zur Erzeugung von Ozon werden vorzugsweise folgende Parameter verwendet:

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 (1 OEM),

acht Koronareaktorzellen im Koronareaktorkern,

eine Koronaelektrodenspalfbreite (Elektrodenabstand) von etwa 1,5 mm (60 mils),

eine Spannung mit einem Spitzenwert von 12000 Volt pro Zelle und

eine Frequenz von 60 Hz_e

Mit diesen Parametern ergibt sich eine Ozonausbeute von etwa 450 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 anstelle der dargestellten Elektroden zu verwenden, und diese Röhren und andersgeformten Elektroden können ebenfalls sandwichartig in einer modularen Reihenanordnung zusammengefügt werden, so daß sie leicht einzeln entfernt und/oder eingesetzt werden können«, Diese Röhren und andersgeformten Elektroden können ebenfalls in Reihe geschaltet werden. Ferner können andere Materialien als die erwähnten verwendet werden. Obwohl der bevorzugte Anwendungsfall die E_rzeugung von Ozon ist, können auch andere Reaktionsmittel in den Koronareaktorkern 114 geleitet und einer Koronareaktion unterworfen werden, um

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in an sich bekannter Weise andere Reaktionsprodukte zu erzeugest.

Ferner brauchen nicht alle Elektroden 252 und 254 mit einem dielektrischen Überzug versehen zu sein; die eine Elektrode kann mit einem dielektrischen Überzug versehen sein und die andere Elektrode freiliegen, was jedoch auf Kosten der Ozonausbeute geht·

Das bevorzugte'Porzellanemail

U.ach einer Definition der amerikanischen "Society for. Testing Materials" ist Porzellanemail ein im wesentlichen glasartiger oder glasiger anorganischer Überzug, der durch Verschmelzung bei einer Temperatur von mehr als 420° C mit Metall verbunden ist_e Porzellan ist eine Art von Glas, bei der die Hauptbestandteile Kieselerde, Borax und Soda sind, d.h₀ ein Borsilika?_o ^aindere Zusätze werden zugegeben, um die Eigenschaften zu ändern und den gewünschten AusdehnungskoeffizientenjtDünnflüssigkeit, Haftfähigkeit, Härte etc. zu erhaltene

Die Rohmaterialcharge wird in einem speziellen Ofen geschmolzen, der als Schmelztiegel (amerikanisch: smelter) bezeichnet wird, und zwar erfolgt das Schmelzen unter genauer Zeit- und Temperaturkontrolle. Die Schmelze wird dann. dadurch abgeschreckt,* daß man das geschmolzene Glas, das eine Temperatur von etwa 1200° C hat, durch wassergekühlte: Rollen gießt«, Die plötzliche Abkühlung bewirkt, die Bildung von Schuppen bzw. Blättchen aus massivem Glas, die als dritte oder Glasmasse bezeichnet werden,. Die Eigenschaften, die man bei der Fritte erhält, sind ebenso eine Folge der verwendeten Schmelztechnik wie der Zusammensetzung, also des Rezepts, der Rohstoffe« Zwei Firmen, die dieselbe Zusammensetzung erschmelzen, brauchen nicht notwendigerweise dieselbe Fritte zu erhaltene ^:

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Die JTritte ist der grundlegende Bestandteil von Porzellanemail. Zum Auftragen des Emails muß die Eritte feingemahlen sein. Wasser wird als Grundbestandteil verwendet, und Ton und Salze werden beigefügt, um die Fritteteilchen in Suspension zu halten und ihr genügend Viskosität oder Quellfähigkeit zu geben. Die Mischung wird in einer Kugelmühle gemahlen, und alle Zusätze außer der Fritte werden als Mühlenzusätze bezeichnet« Diese Zusätze haben innerhalb bestimmter Grenzen ebenfalls einen Einfluß auf die Eigenschaften des Emails_β

Zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Porzellanemailüberzug mit hoher Durchschlagsfestigkeit besteht die Elektrode, auf .die der Überzug aufgebracht wird, vorzugsweise aus entkohltem Stahl als Grundmetall; dies ist ein spezieller Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt, wie er speziell für das Emaillieren mit Porzellenemail hergestellt wird» Ein solcher Stahl ergibt weniger Fehler im Email als ein normaler Emaillierstahl. Das Metall wird mittels üblicher Emaillxerarbeitsgänge vorbereitet, unter anderem Reinigen in einem heißen handelsüblichen Einweich-Reinigungsmittel, vollständiges Spülen, darauf folgendes Beizen in einer Lösung von sechs Gewichtsprozent Schwefelsäure bei 71° C und während etwa acht Minuten. lach einer nochmaligen Spülung wird die Elektrode während etwa 10 Min. in eine Lösung von Kickelsulfat (Nickelvitriol) eingetauchte Die Konzentration der Lösung ist 7,5 g pro Liter, und der pH-Wert wird zwischen drei und vier eingestellte Nach dem Nickelbad wird die Elektrode neutralisiert und getrocknete

Sodann wird der erfindungsgemäße Porzellanemailüberzug aufgebracht, und zwar wird zunächst ein Grund-Überzug auf mindestens eine der Elektroden und dann ein Deck-Überzug aufgebracht«

Der Grund-Überzug wird durch Spritzen aufgebracht und zwar so, daß sich im gebrannten Zustand eine Schichtdicke von etwa 0,06 mm ergibt. Die Zusammensetzung des Grund-Überzugs ist:

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90 Teile Pritte 10310 (Hersteller: Chicago Vitreous) 10 Teile Fritte 2927 (Hersteller: Penco)

3 Teile Syloid 255 (Hersteller: W.R. Grace Co.) (dies ist synthetische kolloidale Kieselerde)

50 Teile Wasser

Die ungefähre Zusammensetzung der Fritte 2927 ist:

Kieselerde	40 #
Borsäureanhydrid Alkali	20 i> 25 $> (Natrium- und Kaliumoxid)
Tonerde	3 Si
Kobalt, Mangan- und nickeloxid	4#
Kalziumfluorid	6 ί>
Kalzium-, Magnesium- und Kupferoxide

loo

Die ungefähre Zusammensetzung der Fritte 10510 istX

Kieselerde	65 io
Borsäureanhydrit Alkali	10 io 11 i> (Natrium- und Kaliumoxid)
Tonerde	3 i°
Kobalt-, Mangan und Nickeloxid	4 i°
Kalzium- und Magnesiumoxid

100 $>

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I.3

Diese Zusammensetzung wird in einer Kugelmühle so fein gemahlen, daß auf einem Sieb mit der USA-Maschenzahl 325
weniger als 1 Gewichtsprozent liegenbleiben. Dabei ist
darauf hinzuweisen, daß der normale Peinheitsgrad für Grund-Überzüge so ist, daß auf einem Sieb mit der US,A-Maschenzahl 200 1 bis 15 1» liegenbleiben»

Dieselrittenkombination unterdrückt sehr wirkungsvoll das Eindringen von Eisenoxid in den Überzug, bleibt dabei
aber dünnflüssig genug, so daß das geschmolzene Email zu
einem glatten, dichten Überzug verläuft« Handelsübliche
Grund-Überzüge enthalten alle Ton und verschiedene lösliche Salze zum Suspendieren der Teilchen in Wasser. Diese Bestandteile erzeugen einen beträchtlichen Anteil von Gasblasen im gebrannten Überzug. Der erfindungsgemäße Grund-Überzug ist dagegen praktisch blasenfrei.

Die gespritzten Teile werden getrocknet, um das Wasser zu entfernen, und werden dann während 3,75 Minuten bei etwa 805° G gebrannt.

Sodann wird ein Deck-Überzug auf den Grund-Überzug aufgespritzt, so daß sich im gebrannten Zustand eine zusätzliche Schichtstärke von etwa 0,11 mm ergibt.

Der Deck-Überzug hat folgende Zusammensetzung:

100 Teile Fritte 14890 (Hersteller: Chicago Vitreous)

Syloid 255 (Hersteller: W.R. Grace Co.)

Titandioxid

Zinkoxid

Bariumchlorid

Lithiumsilikat

Wasser.

4	Teile
1/2	Teil
1/4	Teil
1/4	Teil
1/2	Teil
45	Teile

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- 35 Die ungefähre Zusammensetzung der Fritte 14890 ist;

Kieselerde	35 Io
Borsäureanhydrid	18 i°
Alkali	17 #
Titandioxid	22 1»
Tonerde	1 %
Fluor	5 *
Phosphorpentoxid

100

Diese Zusammensetzung wird in einer Kugelmühle so fein gemahlen, daß auf einem Sieb mit der USA-Maschenzahl 325 weniger als 0,5 Gewichtsprozent liegenbleiben« Handelsübliche Emailarten werden dagegen so gemahlen, daß auf einem Sieb mit der USA-i»iaschenzahl 200 0,5 Gewichtsprozent liegenbleiben,,

Diese Fritte hat einen hohen Titangehalt und ist bei der Brenntemperatur.sehr dünnflüssige Handelsübliche Emailsorten enthalten Ton und verschiedene lösliehe Salze zum Suspendieren der !"ritteteilchen im Wasser₀ Bei der erfindungsgemäßen dritte fehlen alle gaserzeugenden Bestandteile, und das Bariumchlorid hat das Bestreben, die Bildung von Blasen im Überzug zu unterdrücken.

Der weiße Überzug-wird während 3,75 Minuten bei etwa 770° C gebrannte Zusätzliche Schichten können auf die gleiche Art und Weise aufgebracht werden« Der sich ergebende Überzug hat eine Durchschlagsfestigkeit von 39 kV/mm oder mehr und eine Dielektrizitätskonstante von etwa 5,5·

Wie die Eig* 18 bis 20 zeigen, werden bei dieser gegenwärtig bevorzugten Konstruktion auf der Elektrode 252 der oben beschriebene Grund-Überzug und der Deck-Überzug verwendet, und bei der Elektrode 254 werden Grund-Überzug und zwei getrennt aufgebrachte Deck-Überzüge verwendet, so daß sich eine gesamte Stärke des Dielektrikums von etwa 0,46 mm ergibt. Der zweite

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- 56 -

Deck-Überzug wird bei der gleichen Temperatur und während der gleichen Zeitdauer gebrannt wie der erste Deck-Überzug,

Obwohl der Grund-Überzug keine so höhe Durchschlagfestigkeit hat wie der Deck-Überzug, der auch als weißer Überzug bezeichnet werden kann, verwendet man doch in bevorzugter Weise einen Grund-Überzug unter dem Deck-Überzug, weil ersterer die vorteilhafte Eigenschaft hat, Metalloxide vom Metallsubstrat zu absorbieren und eine solche Absorption die Metalloxide, die sonst Halbleiter sind, nichtleitend machte Der Deck-Überzug hat diese Eigenschaft nicht, und wenn die Deck-Überzüge ohne einen Grund-Überzug aufgetragen würden, würden häufiger Fehler im Überzug auftreten,,

Die Dicke des Überzugs auf den einzelnen Elektroden isf vorzugsweise jeweils kleiner als 0,51 nun, da bei größeren Dicken die Gefahr wesentlich größer wird, daß der Überzug Risse bekommt oder vom Metall abblättert.

Wie der Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung ohne Schwierigkeiten entnehmen kann, können anstelle der oben angebenen Zusammensetzung auch andere Porzellanemail-Dielektriken verwendet werden. Man verwendet ein Material mit der höchstmöglichen Dielektrizitätskonstanten. Porzellanemail-Dielektriken haben Dielektrizitätskonstanten im Bereich von etwa 2,5 bis 1Oo

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung für das Porzellanemail nicht nur alle gaserzeugenden Bestandteile entfernt, sondern auch alle leitenden Teilchen, um so zu verhindern, daß durch diese Teilchen möglicherweise ein Durchbruch der dielektrischen Schicht an dieser Stelle bewirkt wird und im endgültigen dünnen dielektrischen Überzug an dieser Stelle ein Lunker oder eine Pore entsteht, wenn eine Spannung angelegt wird. Ein bevorzugtes Verfahren zum Ausschalten solcher leitender Teilchen ist die Verwendung eines Magnetscheiders beliebiger bekannter Bauart, mit dem diese Teilchen dann abgeschieden werden. Dazuhin werden leitende

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Verunreinigungsteilchen daran gehindert, während der Herstellung und Verwendung in die Zusammensetzung au gelangen, indem man alle Flächen äußerst sauber hält und sie vor der Verwendung wäscht und/oder abreibt. Die Verwendung mehrerer getrennter Schichten hat dabei den Vorteil, daß zwar in dem Porzellanemail-Dielektrikum einige Fehlstellen vorhanden sein mögen', daß aber z.B_o über einer Fehlstelle in. der ersten Schicht fast mit Sicherheit in einer darüberliegenden zweiten Schicht an genau derselben Stelle keine zweite Fehlstelle vorhanden ist. Eine Fehlstelle in nur einer Schicht führt aber gewöhnlich nicht zum Durchbruch der gesamten Schicht, außer, wenn diese Fehlstelle zufällig genau mit einer Fehlstelle in der Machbarschicht übereinstimmte Falls man drei Schichten verwendet, ist die Gefahr, daß das Porzellanemail-Dielektrikum an einer bestimmten Stelle infolge von Fehlern in den Schichten durchbricht, noch geringere

Weitere Abwandlungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind im Rahmen des)hier zugrundeliegenden allgemeinen Er— findungsgedankens möglich«,

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Claims

DIPL-ING. HORST ROSE Dl PL-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE 22223ÖQ 3353 Bad Gandersheim, 5 ο Mai 1972 Postfach 129 Hohenhöfen 5 Telefon.-(05382) 2842 Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm Unsere Akten-Nr. 261 4/3 Purification Sciences, Inc. Patentgesuch, vom 5. Mai 1972 Patentansprüche

1. Koronaerzeuger mit einem Paar benachbarter paralleler, im Abstand voneinander angeordneter Elektroden, welche zwischen gegenüberliegenden Innenflächen dieser Elektroden eine Koronaentladungskammer definieren, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine dieser Elektroden auf ihrer Innenfläche einen aufgebrannten Überzug aus einem Porzellanemail-Dielektrikum aufweist, und daß die Gesamtdicke dieses Überzugs kleiner als etwa 1 mm ist.

2. Koronaerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Elektroden auf ihrer Innenfläche einen aufgebrannten Überzug aus einem Porzellanemail-Dielektrikum aufweist, und daß die Gesamtdicke der beiden Überzüge kleiner als etwa 1 mm ist,

3. Koronaerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzüge jeweils aus getrennt aufgebrannten individuellen Porzellanemailschichten zusammengesetzt sind.

4. Koronaerzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, laß die getrennt aufgebrannten Schichten einen bei einer Temperatur von etwa 805° C aufgebrannten Grund-Überzug mit einer Dicke von etwa 0,06 mm und mindestens einen bei einer Temperatur von etwa 770 C aufgebrannten Deck-Überzug mit einer Dicke von etwa 0,11 mm aufweisen.

Bankkonto: Norddeutsche Landesbank, FiIIaJs BaaVfandarshalm. Mo.;Nr^2^18.970 ■ Postscheckkonto: Hannover 66715

_^_ 22223D0

5. Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Porzellanemail-Dielektrikum eine Zusammensetzung aufweist, welche frei von leitenden magnetischen Teilchen ist.

6. Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Porzellanemail-Dielektrikum eine Zusammensetzung hat, welche frei von blasenerzeugenden Bestandteilen ist.

7. Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Elektroden anzulegende Betriebsspannung etwa im Bereich zwischen der Koronazündspannung und 15 000 T liegt und eine Frequenz zwischen 40 Hz und 40 kHz aufweist.

8. Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt zwischen den Elektroden etwa zwischen 0,13 und 2,54 mm groß ist.

9. Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden jeweils eine Außenfläche aufweisen, welche in WärmetauschbeZiehung mit einem gasförmigen Kühlmittel steht.

10, Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenpaar eine Koronaerzeugungszelle aufweist, daß mehrere solche Zellen miteinander verbunden sind, und daß eine Vorrichtung zum Durchblasen von Umgebungsluft zwischen den Zellen, und in Berührung mit Außenflächen der Elektroden zur Kühlung dieser Zellen vorgesehen ist.

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11. Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Koronaentladungskammer bei .Kammerdrücken im Bereich von mindestens 0 bis 2,1 atü gegen die Umgebung abgedichtet ist.

12. Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch· gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Zuführen eines säuerstoffhaltigen Gases zur Koronaentladungskammer und zum Abführen von Ozon aus dieser Kammer vorgesehen ist.

13. Koronaerzeuger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Gaszuführungsrohr und ein Ozonauslaßrohr aufweist, welche mit einer der Elektroden verbunden sind und mit der Koronaentladungskammer in Verbindung stehen, und daß das Ozonauslaßrohr aus einem gegen Ozon widerstandsfähigen Material hergestellt ist.

14» Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Anlegen einer für die Erzeugung einer Koronaentladung ausreichenden Wechselspannung an die Elektroden vorgesehen ist.

15. Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden Jeweils als im wesentlichen flache Metallplatten ausgebildet sind.

16. Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdicke T, des dielektrischen Überzugs, in mm gemessen, und die Dielektrizitätskonstante C dieses Materials so gewählt sind, daß das Verhältnis € /T_d größer als 390 ist.

17· Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden jeweils eine Dicke von 1 bis 1,25 mm haben. ,

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18, Koronaerzeuger nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden jeweils als im wesentlichen flache Metallplatten ausgebildet sind, daß jede Elektrode einen aufgebrannten Überzug aus einem Porzellanemail-Dielektrikum auf ihrer Innenfläche aufweist, daß die Gesamtdicke der beiden Überzüge kleiner als 1 mm ist, und daß eine Vorrichtung zum Anlegen einer zur Erzeugung einer Koronaentladung zwischen den Elektroden ausreichenden Wechselspannung an die Elektroden vorgesehen ist.

19. Koronaerzeuger nach Anspruch 18, dadurch, gekennzeichnet, daß die Überzüge jeweils aus getrennt aufgebrannten, individuellen Porzellanemailschichten aufgebaut sind,

20. Koronaerzeuger nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die getrennt aufgebrannten Schichten einen bei einer Temperatur von etwa 805 C aufgebrannten Grund-Überzug mit einer Dicke von etwa 0,06 mm und mindestens einen bei einer Temperatur von etwa 770° 0 aufgebrannten Deck-Überzug mit einer Dicke von etwa 0,11 mm aufweisen.

21. Koronaerzeuger nach- Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden jeweils eine Außenfläche aufweisen, welche in WärmetauschbeZiehung mit einem gasförmigen Kühlmittel steht.

22. Korbnaerzeuger nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenpaar eine Koronaerzeugungszelle aufweist, daß mehrere solche Zellen miteinander verbunden sind, und daß eine Vorrichtung zum Durchblasen, von Umgebungsluft zwischen den Zellen, und in Berührung mit Außenflächen der Elektroden zur Kühlung dieser Elektroden vorgesehen ist.

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23. Koronaerzeuger nach Anspruch 22, dadurch, gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Zuführen eines sauerstoffhaltigen Gases zur Koronaentladungskammer und zum Abführen von Ozon aus dieser Kammer vorgesehen ist,

24» Koronaerzeuger nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Gaszuführungsrohr und ein Ozonauslaßrohr aufweist, welche mit einer der Elektroden verbunden sind und mit der Koronaentladungskammer in Verbindung stehen, und daß das Ozonauslaßrohr aus einem gegen Ozon -widerstandsfähigen Material hergestellt ist.

25. Koronaerzeuger nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Koronaentladungskammer bei Kammerdrücken bis zu mindestens 2,1 atü gegen die Umgebung abgedichtet ist, und daß Vorrichtungen vorgesehen sind, um alle Elektroden aller Zellen bei Kammerdrücken bis mindestens 2,1 atü parallel zueinander und flach zu halten.

26. Koronaerzeuger nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Porzellanemail-Dielektrikum eine Zusammensetzung hat, welche frei von leitenden magnetischen Teilchen ist.

27. Koronaerzeuger nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Porzellanemail-Dielektrikum eine Zusammensetzung hat, welche frei von blasenerzeugenden Bestandteilen ist.

28. Koronaerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand T. (in mm) der

Elektroden voneinander etwa folgender Beziehung genügt:

TT Φ

^Ta = -°- - !i- wobei

7880 "SC

TJ = angelegte Spitzenspannung in V T, = Schichtdicke des dielektrischen Überzugs in mm

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Q = Dielektrizitätskonstante.

29. Koronaerzeuger zur Erzeugung von Ozon, mit einem Paar paralleler, im Abstand voneinander angeordneter Elektroden, welche an eine Spannungsquelle mit der Spitzenspannung U anschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht eines dünnen, harten Porzellanamail-Dielektrikums zwischen den Elektroden angeordnet ist, daß zwischen dieser Schicht und der anderen Elektrode ein gleichmäßig breiter Luftspalt mit .der Breite T vorgesehen ist, wobei die dielektrische Schicht eine Dicke T* und eine Dielektrizitätskonstante G hat, und daß die Elektroden einen solchen Abstand T_ voneinander haben, daß

ει

dieser Abstand etwa der folgenden Beziehung genügt

!E = ^o ^Td wobei

^a 7MO Tl

T = Abstand zwischen den Elektroden· (Luftspaltbreite) in mm

U_Q· = angelegte Spitzenspannung in V

T_d = Schichtdicke des dielektrischen Überzugs in mm

& = Dielektrizitätskonstante.

30· Verfahren zur Erzeugung einer Koronaentladung mittels eines Paares von parallelen, benachbarten, im Abstand voneinander angeordneten Elektroden, welche zwischen gegenüberliegenden Innenflächen dieser Elektroden eine Koronaentladungskammer definieren, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine dieser Innenflächen mit einem aufgebrannten Überzug aus einem Porzellanemail-Dielektrikum versehen wird,

2098k8/ 1066

daß die gesamte Dielektrikumsdicke des mindestens einen Überzugs kleiner als etwa 1 mm gemacht wird, daß zum Erzeugen einer Koronaentladung eine Spannung, die zwischen der· Koronazündspannung und ungefähr 15 000 V liegt und eine Frequenz im Bereich von etwa 40 Hz bis etwa 40 kHz hat, an dieses Elektrodenpaar angelegt wird, daß die Elektroden in einem Abstand voneinander angeordnet werden, der etwa zwischen 0,13 und 2,54 mm liegt, und daß der Koronaentladungskammer ein Reaktionsmittel zur Bearbeitung durch die Koronaentladung zugeführt wird.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Verfahrensschritt des Versehens mit einem aufgebrannten Überzug ein aufgebranntes Porzellanemail-Dielektrikum auf jeder der Elektroden vorgesehen wird.

32. Verfahren nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Überzüge auf die einzelnen Elektroden jeweils mehr als eine individuelle Porzellanemailschicht jeweils getrennt aufgebrannt wird.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß beim getrennten Aufbrennen zunächst ein Grund-Überzug mit einer Dicke von 0,06 mm bei einer Temperatur von etwa 805° 0 aufgebrannt wird, und daß hierauf mindestens ein Deck-Überzug mit einer Dicke von etwa 0,11 mm bei einer Temperatur von etwa 770° C aufgebrannt wird.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden dadurch gekühlt werden, daß Außenluft an Außenflächen, der Elektroden vorbei und in Kontakt mit diesen Außenflächen vorbeigeleitet wird.

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- Qr-

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß alle leitenden magnetischen Teilchen vor dem Aufbrennen des Überzugs auf die Elektroden aus dem Werkstoff für das Porzellanemail-Dielektrikum abgeschieden werden.

36, Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbrennen des Überzugs auf die Elektroden aus dem Werkstoff für das Porzellanemail-Dielektrikum alle blasenerzeugenden Bestandteile entfernt werden.

' 37y Verfahren zum Erzeugen von Ozon in einem Ozongenerator mittels eines Paares benachbarter, paralleler, im Abstand voneinander angeordneter Elektroden, welche zwischen sich eine Koronaentladungskammer definieren, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einer der Innenflächen der Elektroden ein dielektrischer Überzug aus Porzellanemail vorgesehen wird, daß eine Dielektrikums-Gesamtdieke T·,, gemessen in mm, und eine Dielektrizitätskonstante C mit einem solchen Verhältnis zueinander verwendet werden, daß C/T, größer als 3,9 ist, daß ein sauerstoffhaltiges Gas in die Entladungskammer eingeleitet wird, daß eine Wechselspannung im Bereich zwischen der Koronazündspannung und etwa 15 000 V und mit einer Frequenz zwischen 40 Hz und 60 kHz an die Elektroden angelegt wird, und daß das Ozon aus der Entladungskammer weggeleitet wird.

38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfahrensschritt des Versehens mit einem dielektrischen Überzug die gegenüberliegenden Innenflächen der Elektroden jeweils mit getrennten, individuell aufgebrannten Porzellanemailschichten beschichtet werden.

39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfahrensschritt des Versehens mit einem

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dielektrischen Überzug vor dem Aufbringen der Überzüge aus dem Porzellanemail praktisch alle blasenerzeugenden Bestandteile und praktisch alle leitenden magnetischen Teilchen entfernt werden.

40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden durch Vorbeiführen von Umgebungsluft an den Außenflächen der Elektroden gekühlt werden.

41. Verfahren zur Erzeugung von Ozon aus einem sauerstoffhaltigen Gas, welches durch einen Koronaerzeuger geleitet wird, der ein Paar von parallelen, im Abstand voneinander angeordneten Elektroden aufweist, welche zwischen sich einen Luftspalt von gleichmäßiger Breite definieren, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne Schicht aus einem Porzellanemail-Dielektrikum zwischen den Elektroden angeordnet wird, und daß die Elektroden mit einem bestimmten Abstand T voneinander angeordnet werden, so daß die folgende Bedingung mindestens nahezu erfüllt ist:

TT Φ

T_a = 1P__ _ ±d_
^d 7880 2 C

T = Abstand zwischen den Elektroden (Luftspaltbreite) in mm

U₀ = angelegte Spitzenspannung in V T. = Schichtdicke des Dielektrikums

Q = Dielektrizitätskonstante.

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ι η—

42. zum Erzeugen von Ozon in einem Luftspalt zwischen einem Paar von im Abstand voneinander angeordneten Elektroden, zwischen denen eine Schicht aus einem Porzellanemail-Dielektrikum vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die optimale Luftspalfbreite "bestimmt und die tatsächliche luftspalfbreite in einem Toleranzfeld mit maximal 0,25 mm Abweichung von der optimalen Luftspaltbreite gehalten wird.

43. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis '36, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden in einen optimalen Luftspaltabstand T_ voneinander gebracht werden gemäß der Formel

I = 0,83? · 10

-6 ^r

£' ^Ta / J_n 3940

wobei

P /2

χ = Koronaleistung in W/cm dielektrischer Fläche ·

£> = relative Dielektrizitätskonstante des Überzugs Tn= Schichtdicke des Dielektrikums in mm

U₀= anliegende Spannung in V

T_n= Luftspalt zwischen den Elektroden in mm.

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44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß eine gesamte Dielektrikumsdicke T^, gemessen in mm, und eine solche Dielektrizitätskonstante £ verwendet werden, daß G/T^ größer als 3,9 ist.

45· Ozongenerator zum Erzeugen von Ozon, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koronaerzeugungskern (114) mit mehreren getrennten, individuellen Koronaerzeugungszellen (121) vorgesehen ist, daß die Koronaerzeugungszellen jeweils ein Paar von benachbarten, parallelen, einen Abstand voneinander aufweisenden, mindestens nahezu flachen Elektroden (252,254) aufweisen, welche eine Koronaerzeugungskammer (260) zwischen gegenüberliegenden Innenflächen (257,259) dieser Elektroden definieren, wobei diese Zellen (121) jeweils eine Vorrichtung zum Zuführen eines sauerstoffhaltigen Gases zu der Kammer (260) und zum Abführen von Ozon aus der Kammer (260) aufweisen und die Kammer (260) bei Drücken von 0 bis 2,1 atü luftdicht abgedichtet und gehalten wird und wobei die Zellen (121) auf jeder Innenfläche (257,259) einen aufgebrannten Überzug (256,258) aus dielektrischem Material aufweisen, daß Abstandshalter (278,280) zwischen benachbarten Zellen im Kern vorgesehen sind, um die Elektroden (252,254) flach zu halten und um die Elektroden in allen Zellen bei Drücken von etwa 0 bis 2,1 atü parallel zueinander zu halten, und das zum Zusammenhalten der Zellen und der Distanzstücke bei einem Überdruck in den Kammern (260) zwei Druckplatten zum Anlegen eines im wesentlichen gleichförmigen Drucks nach innen über die Außenfläche der beiden äußeren Elektroden des Kern vorgesehen sind, um die Elektroden aller Zellen parallel zueinander zu halten.

46. Ozongenerator nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (252,254) jeweils eine der Umgebung ausgesetzte Außenfläche aufweisen, und daß die Abstandshalter (278,280) Luftkanäle (286,288) enthalten,

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um Luft durch den Koronaerzeugerlcern (114·) und an den äußeren Flächen vorbei zu leiten und den Kern (114) zu kühlen.

47. Ozongenerator nach Anspruch 45 oder 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (278,280) elektrisch leitend sind und benachbarte Elektroden elektrisch miteinander verbinden..

48. Ozongenerator nach einem der Ansprüche 45 bis 47,. dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Überzüge (256,258) jeweils aus mehr als einem getrennten, individuell aufgebrannten Porzellanemail-Überzug bestehen, und daß die Gesamtdicke des Dielektrikums pro Zelle kleiner als etwa 1 mm ist.

49. Ozongenerator nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennt aufgebrannten Überzüge auf den einzelnen Elektroden jeweils einen bei einer Temperatur von etwa 805 C aufgebrannten G-rundüberzug mit einer Dicke von etwa 0,06 mm und mindestens einen bei einer Temperatur von etwa 770° C aufgebrannten Deck-Überzug mit einer Dicke von etwa 0,11 mm aufweisen.

50. Ozongenerator nach Anspruch 48 oder 49» dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff für das Porzellanemail-Dielektrikum im wesentlichen frei von leitenden Teilchen und blasenerzeugenden Bestandteilen ist.

51. Ozongenerator nach einem der Ansprüche 45 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Zusammenhalten der Zellen vorgesehene Vorrichtung Mittel (152,206 bis 226) zum getrennten Herausnehmen einzelner Zellen (121) aus dem Kern (114) aufweist.

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52. Ozongenerator nach einem der Ansprüche 45 "bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden jeweils eine Dicke von 1 bis 1,25 nun haben.

53. Ozongenerator nach einem der Ansprüche 45 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere einzelne Koronaerzeugungszellen in Reihe geschaltet sind.

54. Ozongenerator nach einem der Ansprüche 45 bis 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführvorrichtung für das sauerstoffhaltige Gas eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung aufweist, welche sich beide durch je eine Elektrode jeder Zelle erstrecken, und daß sie ein Gaszufuhrrohr aufweist, das mit jeder Öffnung verbunden ist und sich durch einen der Luftdurchlässe aus dem Kern heraus erstreckt.

55. Zusammensetzung zur Verwendung als dielektrischer Grund-Überzug aus Porzellanemail in einem Koronaerzeuger, dadurch gekennzeichnet, daß (Sie folgende Bestandteile aufweist:

90 Teile Fritte 10 310

10 " Fritte 2 927

3 " synthetische kolloidale Kieselerde

50 " Wasser,

welche Bestandteile in einer Kugelmühle zu einem solchen Feinheitsgrad gemahlen sind, daß auf einem Sieb mit der USA-Maschenzahl 325 weniger als 1 Gewichts-^ zurückgehalten wird, wobei die Fritte 10 310 folgende Bestandteile aufweist:

Kieselerde 65$ Borsäureanhydrid 10 io Alkali 11 ⁰Jo (Natrium- und Kaliumoxid) Tonerde Kobalt-, Mangan- und Nickeloxid 4 i» Kalzium- und Magnesiumoxid 7 io 100 4

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$1

und die' Frit te 2927 folgende Bestandteile aufweist:

Kieselerde 40 * Borsäureanhydrid
Alkali 20
25 *
io (Natrium- und
Kaliumoxid) Tonerde 3 * Kobalt-, Mangan- und
Nickeloxid 4 * Kalziumfluorid ' 6 Kalzium-, Magnesium- und
Kupferoxide 2 1°

loo

56. Zusammensetzung zur Verwendung als dielektrischer Deck-Überzug aus Porzellanemail für einen Koronaerzeuger, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Bestandteile aufweist:

Teile■.Fritte 14890

Teile synthetische kolloidale Kieselerde ■

1/2 Teil Titandioxid

1/4 Teil Zinkoxid

1/4 Teil Bariumchlorid

1/2 Teil Lithiumsilikat

Teile Wasser,

welche Bestandteile in einer Kugelmühle zu einem solchen Reinheitsgrad gemahlen sind, daß auf einem Sieb mit der USA-Maschenzahl 325 etwa 0,5 1° zurückgehalten werden, wobei die Pritte 14 890 folgende Bestandteile aufweist:

Kieselerde 35 %

Borsäureanhydrid 18 $

Alkali 17 fi

Titandioxid ■ 22 %

Tonerde 1 fo

Fluor 5 ⁰A fJoo ■#

Phosphorpentoxid - 2 % f

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57· Koronaerzeugungsvorrichtung mit einem Paar benachbarter, paralleler, im Abstand voneinander angeordneter Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine .äev Elektroden auf ihrer Innenseite einen aufgebrannten Überzug aus einem dielektrischen Porzellanemail aufweist, daß die Elektroden an ihren Rändern dichtend miteinander verbunden sind und zwischen gegenüberliegenden Seiten der Elektroden im Inneren der Dichtglieder eine Koronaentladungskammer definieren, daß die Dichtmittel zum Aushalten eines Gasdrucks in der Koronaentladungskammer ausgebildet sind, der größer als der atmosphärische Druck ist, und daß eine Vorrichtung zum Durchleiten eines unter Druck stehenden Gases durch die Kammer vorgesehen ist.

58. Koronaerzeuger mit mindestens einer Koronaerzeugerzelle, welche ein Paar benachbarter, flacher, paralleler, im Abstand voneinander angeordneter leitender Elektroden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Außenseite der Elektroden in Wärmetauschbeziehung mit einer Kühlvorrichtung steht, daß eine Dichtvorrichtung vorgesehen ist, um das Elektrodenpaar dichtend miteinander zu verbinden und innerhalb der Dichtvorrichtung zwischen gegenüberliegenden Innenflächen der Elektroden eine Koronaentl_odungskammer zu definieren, wobei die Dichtvorrichtung so ausgebildet ist, daß die Koronaentladungskammer bei über dem normalen Luftdruck liegenden Drücken luftdicht gehalten wird und wobei zwischen den gegenüberliegenden Innenflächen der Elektroden eine Schicht aus dielektrischem Werkstoff angeordnet ist, daß eine Vorrichtung zum Zuleiten von Strömungsmittel zu der und zum Ableiten von Strömungsmittel aus der Koronaentladungskammer vorgesehen ist, und daß eine Stützvorrichtung für die Elektroden vorgesehen ist, um sie bei über dem normalen Luftdruck liegenden Drücken flach zu halten.

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59, Koronaerzeuger nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden relativ dünn ausgebildet sind, so daß sie sich bei Fehlen einer Stützvorrichtung bei Überdrucken durchbiegen und ihre Parallelität und flache Form verlieren würden, und daß die Stützvorrichtung Teile (287,280) aufweist, welche mit der Außenseite jeder Elektrode in Berührung stehen.

60. Koronaerzeuger nach. Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, daß die der Stützvorrichtung zugeordneten Teile (278,280) jeweils eine mit einer genügend großen Fläche der zugeordneten Elektrode in Berührung stehende Fläche aufweisen, um diese Elektrode flach zu halten, und daß die Stützvorrichtung zum Zusammenhalten der Elektroden und dieser Teile ausgebildet ist.

61· Koronaerzeuger nach Anspruch 59 oder 60, dadurch gekennzeichnet, daß der Koronaerzeugerkern mehrere nebeneinander angeordnete Koronaerzeugerzellen aufweist, und daß die der Stützvorrichtung zugeordneten Teile (278,280) als Abstandshalter ausgebildet sind, wobei jeweils ein Abstandshalter zwischen zwei benachbarten Zellen und in Berührung mit den benachbarten Elektroden dieser beiden Zellen angeordnet ist.

62. Koronaerzeuger nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (278,280) jeweils Grasdurchlässe (286,288) aufweisen, um zur Kühlung der Zellen Kühlgas, vorzugsweise Luft, durch den Koronaerzeugerkern und an den Außenflächen der Elektroden vorbei zu leiten.

63. Koronaerzeuger nach Anspruch 61 oder 62, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter elektrisch leitend ausgebildet sind und eine elektrische Verbindung zwischen benachbarten Elektroden benachbarter Zellen bilden»

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64. Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 58 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützvorrichtung zum Zusammenhalten der Zellen und der Abstandshalter ausgebildet ist.

65. Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 58 bis 64, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützvorrichtung zum getrennten Herausnehmen einzelner Zellen und Abstandshalter aus dem Koronaerzeugerkern (114) ausgebildet ist.

66.■ Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 58 bis 65, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden als Metallelektroden mit einer Dicke von etwa 1,25 mm ausgebildet sind,

67. Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 58 bis 66, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus dielektrischem Werkstoff einen aufgebrannten Überzug aus Porzellanemail aufweist, der auf mindestens einer der gegenüberliegenden Innenflächen aufgebracht ist,

68. Koronaerzeuger nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Innenflächen beider Elektroden jeweils ein Überzug aufgebrannt ist.

69. Koronaerzeuger nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengenommene Dicke der Überzüge kleiner als etwa 1 mm ist, und daß die Überzüge jeweils aus mehr als einem, getrennt aufgebrannten individuellen Porzellanemailüberzügen bestehen.

70. Koronaerzeuger nach einem der Ansprüche 58 bis 69, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Elektrodenpaar in jeder Zelle eine Vorrichtung vorgesehen ist, welche die Elektroden parallel und im Abstand voneinander hält.

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71. Koronaerzeugerkern, dadurch gekennzeichnet, daß
dieser Kern (114) mehrere benachbarte Koronaerzeugungszellen (121) aufweist, welche jeweils zwei flache,
parallele, im Abstand voneinander angeordnet, mit einem Dielektrikum überzogene und dichtend miteinander verbundene Elektroden aufweisen, die eine luftdichte Koronaentladungskammer zwischen sich definieren, und daß eine Stützvorrichtung vorgesehen ist, welche bei über dem
normalen Luftdruck liegenden Drücken in den Kammern die Elektroden mindestens nahezu flach hält.

72. Koronaerzeugerkern nach Anspruch 71, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden jeweils eine mit einem Dielektrikum überzogene Innenfläche und eine zum Wärmeaustausch dienende Außenfläche aufweisen.

73. Koronaerzeugerkern nach Anspruch 71 oder 72, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (252,254) relativ dünn und unter der Wirkung eines auf sie wirkenden Überdrucks durchbiegbar ausgebildet sind, daß jeweils zwischen einem benachbarten Zellenpaar ein Abstandshalter (278,280) in Kontakt mit den Außenseiten der benachbarten Elektroden dieses Zellenpaar angeordnet ist, daß die Abstandshalter Gasdurchlässe (286,288) aufweisen, und daß eine Vorrichtung zum Zusammenhalten der Zellen und der Abstandshalter vorgesehen ist, *

74. Koronaerzeugerkern nach Anspruch 73, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter elektrisch leitend ausgebildet sind und jeweils eine elektrische Verbindung zwischen den benachbarten Elektroden eines Zellenpaares bilden.

Patentanwälte
Dipl.-Ing. Horst Rose
Dipl.-Ing. Peter Kosel

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