DE2222300C3 - Koronareaktorkern - Google Patents

Description

100%

Die Erfindung betrifft einen Koronareaktorkern zur Erzeugung von Ozon, mit wenigstens einer Koronareaktorzelle, die zwei im Abstand Voneinander angeordnete, im wesentlichen ebene Elektroden aufweist, die zwischen sich eine Koronareaktionskammer definieren, Wobei mindestens eine der einander gegenüberliegenden Innenflächen mit einem dünnen dielektrischen Emailüberzug versehen ist, und wobei für jede Koronäreäktörzelle die Dicke des einen oder die

Gesamtdicke der beiden Emailüberzüge kleiner als 1 mm ist.

Bei einem bekannten Koronareaktorkern dieser Art (DE-OS 19 09 802 der Anmelderin) sind schon die vorteilhaften Wirkungen verhältnismäßig dünner Emailüberzüge auf den Elektroden geschildert

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Leistung, Betriebssicherheit und Lebensdauer des Koronareaktorkerns zu steigern.

Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebenen Mittel gelöst Es ergeben sich Emailüberzüge vergleichsweise hoher elektrischer Durchschlagfestigkeit Die Bindung der einzelnen Schichten der Emailüberzüge aneinander und an den Elektrodenwerkstoff ist ausgezeichnet, so daß auch bei hoher Betriebsbelastung ein Abplatzen der Emailüberzüge von den Elektroden wirksam verhindert ist

Die Merkmale des Anspruchs 2 gewährleisten eine besonders hohe Betriebssicherheit

Gleiches gilt für die Ausführungsform gemäß Anspruch 3. bei der die Gesamttiicke der beiden Emailüberzüge noch einen vergleichsweise F-»hr geringen, günstigen Wert besitzt

Durch die Maßnahmen gemäß den Ansprücnen 4 und 5 erhält man besonders günstige Grund- und Deckschichten.

Die Merkmale der Ansprüche 6 und 7 gewährleisten jeweils besonders hohe elektrische Durchschlagfestigkeit sowie mechanisch-physikalische Kennwerte der Emailüberzüge.

Fertigungstechnisch und für den Betrieb sind die Bemessungsvorschriften des Anspruchs 8 besonders vorteilhaft

Die Ausbildung der Metallelektroden gemäß Anspruch 9 gestattet eine wirtschaftliche Fertigung bei günstig geringem Gesamtgewicht des Koronareaktorkerns.

Die Merkamle des Anspruchs 10 wirken sich kostensenkend und günstig auf den Betrieb aus.

Das Tole-anzfeld gemäß Anspruch 11 kann erfindungsgemäß mit großer Sicherheit eingehalten werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Stirnansicht eines Koronareaktorkerns,

F i g. 2 e:ne teilweise im Schnitt da, gestellte Seitenansicht der Ausführungsform nach F i g. 1,

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach den F ι g. 1 und Z

F i g. 4 einen stark vergrößerten Teilquerschnitt gemäß Linie IV-IV in Fig. 1 durch die Teile zur Erzeugung der Koronaentladung,

F i g. 5 ein Schaubild der nutzbaren Koronaleistung in W/cm^; als Funktion der Spannung und der Dielektrikumsdicke,

F i g. 6 ein Schaubild der optimalen Luftspaltbreite T₁ als Funktion von Spannung und Dielektrikumsdicke,

F i g. 7 ein Schaubild der nutzbaren Koronaleistung in W/cm² als Funktion der Dielektrikumsdicke und der Luftspaltbreite,

Fig.8 ein Schaubild der ungefähren täglichen Ozonmenge, die mit Dielektriken unterschiedlicher Dicken erzeugt werden kann,

P i g. 9 eine Vorderansicht eines anderen Koronareaktors, weiche dessen Überwachungs^ und Bedienungs- tafel zeigt,

Fig. 10 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht des Koronareaktors nach F i g. 9,

Fi g. 11 eine teilweise aufgeschnittene Draufsicht auf den Koronareaktor nach F i g. 9,

Fig. 12 eine schematische Darstellung des Stromungsverlaufs des verwendeten Reaktions-Strömungsmittels,

Fig. 13 ein elektrisches Schaltbild des Netzteils des Koronareaktors,

F i g. 14 die Vorderansicht eines teilweise aufgeschnittenen Ausführungsbeispiels einer Koronareaktorzelle,

ίο F i g. 15 eine vergrößerte, teilweise Schnittdarstellung der Koronareaktorzelle nach F i g. 14, gesehen längs der Linie XV-XV der F i g. 14, und

F i g. 16 eine vergrößerte, teilweise Schnittdarstellung der Koronareaktorzelle nach F i g. 14, gesehen längs der Linie XVI-XVI der F i g. 14.

Die F i g. 1 bis 4 zeigen einen Koronareaktorkern 45. Dieser weist rechteckige, plattenförmige, metallische Elektroden 46 und 47 auf, deren jeweils beide Seitenflächen einen dünnen, harten Oberzug 48 aus eingebranntem Prozellanemail tragen. Parallel und im Abstand von den Elektroden 4u, 47 sind ebene metallische Elektroden 49,50 und 51 angeordnet Diese flachen Elektroden 49, 50, 51 sind ebenfalls rechteckig und haben kleinere Abmessungen als die beschichteten Elektroden 46, 47, damit keine Entladung und kein Überschlag zwischen den vorderen und hinteren Schmalkanten 52 der Elektroden 49, 50, 51 und entsprechenden vorderen und hinteren Schmalkanten 53 der beschichteten Elektroden 46,47 möglich ist. Die

jo Elektroden 49, 50, 51 sind so aufgestellt, daß ihre kleinere Abmessung in Richtung einer Luftströmung aufgestellt ist damit man eine größere Stirnfläche erhält Halteelemente 54 und 55, die aus einem geeigneten Isolierstoff bestehen, beispielsweise Polyvinylchlorid, nehmen die Elektroden 46,47 auf und ebenso die Elektroden 49,50,51, die jeweils parallel zueinander und in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind. Ein Ende der beschichteten Elektroden 46,47 paßt jeweils in Schlitze 56 des Halteelements 55.

Jeweils ein Ende der Elektroden 49, 50, 51 paßt in Schlitze 58 des Halteelements 54, und das jeweils andere Ende dieser Elektroden paßt in Schlitze 59 des Halteelements 55. Kunststoffendplatten 60 und 61 halten die Halteelemente 54, 55 mit Hilfe von Stahlbolzen 62 und 63 zusammen, die d'-rch Bohrungen 64 und 65 der Halteelemente 54, 55 reichen. Der Stahlbolzen 63 sitzt in Durchgängen der Elektroden 49, 50, 51, die bei Anordnung im Halteelement 55 mit den Schlitzen 59 ausgerichtet sind.

Die Durchgänge in den Elektroden 49, 50, 51 sind etwas kleiner als der Stahlbolzen 63, so daß der Stahlbolzen 63 in den Elektroden 49, 50, 51 eini.n Preßsitz aufweist womit man eine gute elektrische Verbindung dieser Elektroden erhält Der Stahlbolzen 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 Elektroden 46, 47. Der Stahlbolzen 67 ha« einen solchen Durchmesser, daß er satt in den Metallteil der beschichteten Elektroden 46, 47 im Umfangsbereich der Durchgänge 68 paßt damit eine elektrische Verbindung dieser Elektroden hergestellt ist.
Eine Anschlußklemme eines Transformators 70 ist über einen Leiter 71 jnit dem Stahlbolzen 67 und Mutter 69 verbunden; die andere Anschlußklemme des Transformators 70 ist über einen Leiter 72 mit der Mutter 66 verbunden. Beim Anlegen von Spannung von

Seiten des Transformators 70 bildet sich eine Koronaentladung zwischen einer Oberfläche der beschichteten Elektrode 46 und der gegenüberliegenden Oberfläche der Elektrode 49 sowie zwischen der anderen Seite der beschichteten Elektrode 46 und der gegenüberstehenden Oberfläche der leitenden Elektrode 50 aus. Entsprechend erhält man auf beiden Seilen der beschichteten Elektrode 47 eine Koronaentladung jeweils zu der gegenüberstehenden Oberfläche der leitenden Elektroden 50 und 51.

Nach Fig.4 hat der aufgebrannte dielektrische Porzellanemailüberzug 48 der Elektrode 47 eine Dicke Td. Eine Oberfläche 73 der Elektrode 51 befindet sich in einem Abstand (Luftspalt) T, gegenüber einer Oberfläche 74 des Emailüberzugs 48. Die Einflüsse dieser Größen werden im folgenden erläutert. In Verbindung mit der folgenden Beschreibung ist angenommen, daß die anliegende Wechselspannung eine Frequenz von λλ ||_ U-*

UU Π& παι.

Grundlage ist die bekannte thermochemische Grundgleichung der Bildung von Ozon:

3 O2 + 68 200 cal*^2 Oj

Wenn man Kalorien in elektrische Energie in Wh umrechnet, ergibt sich als theoretische Ozonausbeute bei einem angenommenen Wirkungsgrad von 100% ein Wert von 0,83 Wh pro g erzeugtes Ozon. Der Betrag der nutzbaren Koronaleistung zur Erzeugung einer Koronaentladung in Abhängigkeit von der Minimalspannung, bei der eine Koronaentladung erzeugt werden kann, ergibt sich aus der folgenden Formel:

P= 4 FV₁C₁(V₀-Vc)

Koronaleistung in W
Wechselspannungsfrequenz in Hz
Funkenspannung für vorgegebene Luftspaltbreite und Luftdruck in V
anliegende Spitzenspannung in V
Koronazündspannung in V
Kapazität des Dielektrikums in F Zur Umwandlung der Koronazündspannung V_a in die Funkenspannung V₁ wird die folgende Gleichung benutzt:

is

20

G = 0.8855 10 ^l2 · ε-^τ
Td

ε == relative Dielektrizitätskonstante (bezogen auf Luft)

Ta — Schichtdicke des Dielektrikums in mm
A = Koronaerzeugungsfläche in cm²
ε_ο = 0,8855 - 10-"[(V- s)/(A - cm)]

= Dielektrizitätskonstante des Vakuums

Die Koronazündspannung V_a ist eine Funktion der Funkenspannung T^nach der folgenden Gleichung:

„ _ (C, + G) . „

60

63

C₃ = Kapazität des Luftspalts in Farad. 'rf

10

0,8855 -10 ^l2· —

io mit Breite des Luftspalts in mm.

Nach dem Vorstehenden kann für eine 60-Hz-Wechselspannung, also mit F = 60, die nutzbare Koronaleistung folgendermaßen ausgedrückt werden:

- 0.21252 ■ 10

, ε\', j

r„ 1

τ, + f 7;

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

V,

= 3940 (V/mm Lurtspaltbreitc)

35

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

-!— = 0,83733 · 10 ■* J -^M V₀- -=^L {T_ä + εΤ_α) Λ Ι Λ/ Ι 1 ε

(D

Zum weiteren Verständnis der Erfindung kann die Luftspaltbreite T₁ zur Erzielung der maximalen nutzbaren Koronaleistung durch Differentiation der Gleichung (1) hinsichtlich der Luftspaltbreite berechnet werden; durch Nullsetzen erhält man:

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

G = ε. ■ f 4 · ^I0

(T_a) optimal =

7880

Il

Ic

(2)

50 optimal optimal als Luftspaltbreite in mm für die maximale nutzbare Koronaleistung bezogen auf die Einheit der dielektrischen Erzeugungsfläche.

Zur Bestimmung der maximalen Koronalei^'ung für optimalen Luftspalt können die Gleichungen (1) und (2) folgendermaßen zusammengefaßt werden:

(-£-) optimal = 0,53 ■ 10- - -Σ- fc- ^^ V Λ J T_d \ ε \

Für eine Diskussion der Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung wird auf F i g. 4 und die Schaubilder der Fig.5 bis 8 Bezug genommen. Die Angaben in Fi g. 4 und die Parameter in den Schaubildern sind den Faktoren in den obigen Gleichungen entsprechend gewählt

In F i g. 5 gut die gestrichelte Linie für ein bekanntes handelsübliches Dielektrikum mit einer Dicke von 2^54 min, das in bekannten Koronageneratoren zur Ozonerzeugung in großem Umfang benutzt wird. 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 000V die nutzbare Koronaleistung bezogen auf 1 cm² der Erzeugungsfläche etwa 0,014 W beträgt. Im Gegensatz dazu erhält man bei Benutzung eines dielektrischen Emailüberzugs 48 von beispielsweise 0,12 mm Dicke nach dem Grundgedanken der Erift.dung eine nutzbare Koronaleistung von etwa 0,279 W/cm²der Erzeugungsfläche.

Ein dünnes Dielektrikum bringt außerdem den Vorteil, daß der optimale Luftspalt breiter ist. Damit hat man einen größeren Durchlaßquerschnitt für den Luflsauersloff durch die Koronaentladung zusammen mit einer maximalen Koronaleistung. Zum Beispiel bezieht sich die gestrichelte Linie in F i g. 6 auf ein herkömmliches Dielektrikum ähnlich dem zu Fig. 5 beschriebenen. Bei einer Erregungsspannung von 15 000V ist eine Luftspaltbreite von etwa 1,6 mm optimal. Dagegen ist für ciiicii duiiiicfi dlcickirisCiicii 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 um 1%) gegenüber dem Optimalwert einen Teil der Koronaverluste herabsetzt; damit steigt die Ozonausbeute etwas an.

F i g. 7 zeigt den Einfluß der optimalen Luftspaltbreite bei Verwendung eines dünnen dielektrischen Emailüberzugs nach der Erfindung. Ein herkömmliches 2.54 mm dickes Dielektrikum wird beispielsweise mit eir.cT Erregungsspannung von 15 000V betrieben und besitzt einen breiten optimalen Luftspalt, so daß es für die maximale nutzbare Koronaleistung nicht so kritisch ist. Für einen nur 0.12 mm dicken dielektrischen Überzug ergibt sich jedoch bei gleicher Erregungsspannung für den Luftspalt, daß ein Fehler der Luftspaltbreite von 0.50 bis 0,62 mm die nutzbare Koronaleistung um i/3 oder mehr herabsetzt.

Ie kleiner die Erregungsspannung, desto kleiner ist auch die optimale Luftspaltbreite.

Ein dünner dielektrischer Überzug mit einer Dicke von 0.12 mm und einer relativen Dielektrizitätskonstanten von 5 erfordert einen Minimalwert von etwa 100 V zur Erzeugung einer Koronaentladung. Ein Dielektrikum ähnlicher Dicke 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 dieletrischen Fläche bei gleicher Spannung und gleicher Dicke des Dielektrikums.

In allen elektrischen Anordnungen treten Verluste in Form von Wärme- und Lichtstrahlung auf. Bei einem Ozonerzeuger hängt der Wirkungsgrad von dem atmosphärischen Druck und der Temperatur ab. Deshalb ist das SchaubDd der F i g. 8 für atmosphärische Normalbedingungen 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 Erzeugung von 454 g Ozon pro Tag eine dielektrische Erzeugungsfläche von 258 cm², wenn man durch einen Luftspalt optimaler Breite Luft oder Sauerstoff strömen läßt: dabei ist eine Wand mit einem 0.12 mm Micken Dielektrikum einer Dielektrizitätskonstanten von 5 überzogen, und eine Spannung mit einem Spitzenwert von 15 000 V liegt an den Elektroden an. Unter Annahme eines gleichen Wirkungsgrades ist mit einem herkömmlichen, 2,54 mm dicken Dielektrikum eine Fläche von 5 800 cm² erforderlich, wenn man pro Tag 454 g Ozon erzeugen will. Zur Erzeugung sehr großer Ozonmengen, beispielsweise von 454 kg pro Tag, sind von einem 0,12 mm dicken Dielektrikum 29 m², dagegen von einem 2,54 mm dicken Dielektrikum 580 m² 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 Änderungsbereich zwischen dem

gung bezogen auf die dielektrische Flächeneinheit haben will, beispielsweise bei der Verwendung zur Geruchskontrolle, wo der Grad des Duftmittels 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 die Dicke Ta 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 ε/ Tj(mh 7"</in mm) ist vorzugsweise größer als 3.9.

Bei Elektroden aus entkohlten ebenen Stahlplatten mit aufgebranntem Prozellanemailüberzug einer Dicke von 0,15 mm und mit einer unter Bildung eines optimalen Luftspalts gegenüberstehenden ebenen plattenförmigen metallischen Elektrode mit einem Porzellanemailüberzug von 03 mm Dicke sowie eine^r Spitzenspannung von ?500 V wurde eine Ozonmenge von 211 g pro Tag und pro cm² dielektrischer Fläche erzeugt

Ein dünner, aufgebrannter Prozellanemailüberzug 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.

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

Der Koronareaktor

Nach den F i g. 9 bis i 1 enthält ein Koronareaktor 110 nach der Erfindung ein Gehäuse 112 mit einem Koronareaktorkern 114. einem Transformator 116, einem Geblase 118 und auf der Vorderseite eine Oberwachungs- und Bedienungstafei 120. Der Kcronareaktorkern J14 besteht aus mehreren, einzelnen.

getrennt herausnehmbaren, luftdichten Koronareaktorzellen 121.

Wesentliches ist in dem Koronareaktorkern 114 und «teil koronareaktorzellen 121 zu sehen, die nächstehend unter den entsprechenden Überschriften hoch ausführlicher beschrieben werden: An dieser Stelle sei nur soviel bemerkt, daß:

1) die (eleklHsche) Stromversorgung des Koronare^ aktorkerfis 114 über den Transformator 116 und elektrische Leitungen 122 und 124 erfolgt,

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 Strömungsmittel 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 140 steht Die Abdeckung 136 läßt sich mit Hilfe (nicht dargestellter) Schrauben oder ähnlicher Verbindungsvorrichtungen leicht abnehmen, um das Innere des Gehäuses 112 leicht tugänglich zu machen, insbesondere zur Ergänzung •nd/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. Der Boden 138 enthält eine Lufteinlaßöffnung 146 unter dem Cebläselie.

Das Gehäuse weist einen weiteren Boden 148 auf, der Hit Füßen 150 auf dem Boden 138 ruht, so daß sich ein Raum zwischen den beiden Böden zur Unterbringung ies Gebläses 118 ergibt. Der Boden 148 trägt den Koronareaktorkern 114 mit einer Einspannvorrichtung 152 (die sich schnell festziehen und lösen läßt, wie noch •äher beschrieben wird), um die einzelnen Koronareaklorzellen 21 in einer modularen Anordnung zusammentuhalten.

Die Überwachungs- und Bedienungstafel 120

Das folgende bezieht sich auf die Fig.9, 12 und 13. Ein Strömungsmittel-Rohrleitungs- und Strömungsmit-IeI-Steuersystem 154 (Fig. 12) enthält die Einlaß- und Auslaßrohre 126 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 Fig. 12) und die bzw. den Rohren 126 und 128 wird durch einen Strömungsmesser 156 an der Tafel 120 angezeigt und in dem Auslaßrohr 128 durch ein Strömungsregelventil 158 (Fig. 12) mit einem Drehknopf 160 (Fig.9) an der Tafel 120 eingestellt 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 Volumeneinheit pro Zeiteinheit anzeigt.

Der Druck des Strömungsnntteia in dem System 154 wird durch einen Druckmesser 162 an der Tafel 120 angezeigt und kann durch ein Druckregelventfl 164 (Fig. 12), das in dem Einlaßrohr 126 liegt und mit einem

Drehknopf 166 {^c i g. 9) versehen ist, eingestellt werden.

An dem Auslaßrohr 128 ist ein Strömungsmittelpro-

benentnahmerßhr 168 (Fig. 12) angeschlossen. Ferner ist ein Entnahmeventil 170 (Fig. 12) in dem Entnahmerohr 168 angeordnet und mit einem Entnahmeventil-Drehknopf 172 (F i g. 9) auf derTafel 120 verbunden.

Die Enden der Rohre 126₍ 128 und 168 sind jeweils mit Anschlüssen 174 bzw. 178 bzw. 176 versehen, die an der

ίο Tafel 120 befestigt sind. 174 stellt den Strörr.ungsmitteleinlaßanschluß, 178 den Probenentnahmeanschluß und 176 den Reaktionsprodukiauslaßanschluß dar. Man kann so direkt an der Tafel 120 entsprechende Verbindungen herstellen.

Nach den Fig.9 und 13 enthält eine elektrische Stromversorgungsschaltung 180 eine Spannungsquülle 182 mit beispielsweise 120 V und 60 Hz, die über den Transformator 116 und die elektrischen Leitungen 123, 124 mit dem Koronareaktorkern 114 in Verbindung steht. Ein Stromversorgungs-EIN-AÜS-Schaiter i»4 liegt in der Schaltung 180 und ist an der Tafel 120 angeordnet Eine Kontrollampe 186 leuchtet auf, wenn die Stromversorgung eingeschaltet ist Durch das Schließen des Schalters 184 wird, seihe Fig. 13, das Gebläse 118 eingeschaltet und die Kontrollampe 186 zum Aufleuchten gebracht

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

Der Koronareaktorkern 114

Nach den F i g. 10 und 11 enthält der Koronareaktorkern 114 mehrere einzelne Koronareaktorzellen 121, die durch die Einspannvorrichtung 152 zusammengehalten werden. Die Koronareaktorzellen 121 werden anhand der F i g. 14 bis 16 ausführlicher beschrieben.

Der Koronareaktorkern 114 ist über die elektrischen Leitungen 122 und 124 an den Transformator 116 angeschlossen. Die verschiedenen Schaltut.gsarten der einzelnen Koronareaktorzellen 121 sind in der Patentanmeldung P 20 26 62Z2-41 ausführlich beschrieben.

Die Strömungsmittelrohre stehen wie folgt mit dem Koronareaktorkern 114 in Verbindung: Das Einlaßrohr 126 ist an ein Einlaßsammeirohr 194 (F i g. 10 und 11) auf der einen Seite des Koronareaktorkerns 114 angeschlossen. Das Auslaßrohr 128 ist an ein Auslaßsammelrohr 196 (F i g. 11) auf der gegenüberliegenden Seite des Koronareaktorkerns 114 angeschlossen. Wie noch ausführlicher beschrieben wird, steht jede Koronareaktorzelle 121 über ein Einlaßrohr 198 mit dem Einlaßsammeirohr 194 und über ein Auslaßrohr 200 mit dem Auslaßsammelrohr 196 in Verbindung. Die Rohre 198 und 200 sind durch an sich bekannte Anschlüsse 202 (Fig. 10 und 11) an die Sammelrohre 194 und 196 angeschlossen. Die Anschlüsse 202 sind vorzugsweise schnell herstellbar und lösbar. Da die Anzahl der Koronareaktorzellen 121 in den einzelnen Kernen 114 verschieden sein kann, können die Sammelrohre 194 und 196 jeweils mit öffnungen versehen sein, die nicht verwendet werden, und in diesem Falle mit Stopfen 197 (F i g. 11) verschlossen sind.

Wie aus den F ig-10 und 11 zu ersehen ist, enthält die Einspannvorrichtung 152 zwei feststehende, vertikale Endplatten 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, 212 ragen, in einem vorbestimmten Abstand gehalten werden. Die Schrauben sind durch Muttern 218 befestigt. Ferner sind die vertikalen Endplatten 206,208 durch zwei horizontale Stiitzstäbe 220 und 222 verbunden. Der Koronareaklorkern 114 ruht unmittelbar auf den horizontalen Stützstäben 220 und 222 (eine Abstandsdichtung 262 jeder einzelnen Koronareaktorzelle 121 erstreckt sich in vertikale Nuten 224 (F i g. 10) in beiden horizontalen Stützstäben 220,222).

Die einzelnen Koronareaktorzellen 121 sind vertikal ausgerichtet und werden durch die Einspannvorrichtung 152 horizontal nebeneinanderstehend aneinandergedrückt Sie sind auf einfache Weise und unabhängig voneinander pus dem Koronareaktor 110 herausnehmbar, indem einfach die Abdeckung 136 des Gehäuses 112 entfernt und die Einspannvorrichtung 152 gelöst wird. Die einzelnen Koronarekatorzellen 121 ruhen auf den horizontalen Stützstäben 220 und 222 zwischen der Endplatte 206 und einer horizontal verschiebbaren, vertikalen Druckplatte 226. Die Druckplatte 226 ist mit Hilfe einer Gewindespindel 228 (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 hinüjrchgeschraubt ist. Eine öffnung 236 in der Endplatte 208 nimmt einen am Ende der Gewindespindel 228 befestigten Drehknopf 238 auf. Der Drehknopf 238 wird zur Ausübung oder Aufhebung eines Druckes auf den Koronareaktorkern 114 über die Druckplatte 226 gedreht. Der Drehknopf 238 ist von Hand zugänglich, wenn die Abdeckung 136 entfernt ist.

Die einzelnen Koronareaktorzellen 121

Die Fig. 14 bis 16 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, 254 sind jeweils mit einem dielektrischen Überzug 256 bzw. 258 versehen. Der Raum zwischen den auseinanderliegenden Elektroden 252 und 254 stellt eine Koronareaktionskammer 260 dar. Die Elektroden 252 und 254 bestehen vorzugsweise aus entkohltem Stahl, und der dielektrische Überzug ist ein Dielektrikum mit hoher Erweichungs- oder Schmelztemperatur, nämlich eine dünne Schicht aus einem Prozellandielektrikum, das frei von Blasen, Poren oder Lunkern ist

Zur Bestimmung der Art, Ausführung und Dicke der dielektrischen Überzüge 256, 258, der Luftspaltgröße zwischen den Elektroden in der Koronareaktionskammer 260 und der zweckmäßigen Betriebsspannung kann hier der Kürze halber auf die übrigen Teile 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 (Fi g. 14 und 15) längs des gesamten Umfangs der Elektroden 252 und 254 nach süßen gekrümmt, 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 (Fig. 15), die eine gute Dichtungsraupe 272 um die Abstandsdichtung 262 herum (die noch ausführlicher beschrieben wird) ermöglicht.

Die beiden Elektroden 252, 234 Werden durch die isolierende Abstandsdichtung 262· die eirje mittlere Öffnung 266 aufweist (Fig. 14) und zwischen den

ίο Elektroden 252, 254 auf dem gesamlen Umfang am Rand der Koronareaktorzeüe 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 gegebenenfalls auch aus massivem .Silikonkautschuk oder jedem sonstigen geeigneten nichtmetallischen Werkstoff bestehen.

Die Koronareaktionskammer 260 ist durch eine

iir iüftdichie Verbindung der Elektroden 252,254 eiüef se'iis und der Abstandsdichtung 262 andererseits luftdicht abgeschlossen. Für diese luftdichte Verbindung kann beispielsweise eine schweißraupenartige Dichtung 272 aus Silikondichtmittel verwendet werden, wie es ^:n F i g. 15 gezeigt ist. Die Dichtungsraupe wird auf beiden Seiten der Abstandsdichtung 262 um den gesamten Rand der Koronareaktorzelle 121 herum 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 Koronareaktorzelle 121.

Das Reaktions-Strömungsmitte! wird wie folgt in die Koronareaktionskammer 260 der Koronareaktorzelle 121 geleitet und aus dieser entfernt: Wie bereits

J5 erwähnt, ist jede Koronareaktorzelle 121 mit einem Einlaßrohr 138 und einem Auslaßrohr 200 versehen. Das Einlaßrohr 198 ist mit Hilfe eines Anschlusses 275 an einen Durchlaß 273 in der Elektrode 252 angeschlossen. Das Auslaßrohr 200 ist mit Hilfe eines Anschlusses 277

AQ an einen (nicht dargestellt-.n) Durchlaß 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 253 der Elektrode 252 an dem Durchlaß 273 angeschweißt oder auf andere Weise daran befestigt, und der Durchlaß 273 kann eine periphere Wand 279 enthalten, die sich von der Koronarekationskammer 260 weg erstreckt. Der Anschluß 275 enthält einen Metallkörper 281 mit einem ersten zylindrischen Kanal 283, der sich teilweise durch

so diesen hindurch erstreckt und die Wand 279 (Fig. 16) aufnimmt Der Metallkörper 281 des Anschlusses 275 enthält einen zweiten zylindrischen Kanal 285. der rechtwinklig zum ersten Kanal 283 verläuft und mit dem ersten Kanal 283 in Verbindung steht Ein Rohr 287, vorzugsweise aus Metall ist am zweiten Kanal 285 angeschweißt oder auf andere Weise daran befestigt und erstreckt sich über den Metallkörper 281 hinaus, so daß er ein vorteilhaftes Mittel zur Befestigung des Einlaßrohres 198 am Anschluß 275 bildet Das Einlaßrohr 198 kann über das Rohr 287 gesteckt und mit Hilfe eines langen, auf das Einlaßrohr 198 gewickelten Drahtes 289 (Fig. 14) daran befestigt werden. Das Auslaßrohr 200 ist vorzugsweise in der gleichen Weise ausgebildet Beide Durchlässe (273 und der nicht dargestellte) können in derselben Elektrode angeordnet sein.

Wie man sieht, bildet jede einzelne Koronareaktorzelle 121 einen Druckbehälter, der durch die Abstands-

dichtung 262 und die Dichtungsraupe 272 am gesamten Umfang der Koronareaktorzelle 121 auf beiden Seiten der Abstandsdichtung 262 luftdicht abgeschlossen ist Vorzugsweise werden Silikonkautschuk-Abstandsdichtungen und SnT'.on-Dichtungsmittel verwendet, weil eine Koronaentladung oder Ozon den Silikonkautschuk und das Silikondichtungsmittel, aber auch der Silikonkautschuk und das Silikondichtungsmittel das Ozon nicht zersetzen.

Die Koronareaktorzellen 121 weisen noch weitere bauliche Merkmale auf. Die Fig. 14 bis 16 zeigen zwei wellenförmige Abstandshalter 278 und 280 aus Aluminium, die gleichzeitig als Kühlkörper wirken und jeweils mit den äußeren Oberflächen 233 bzw. 255 der Elektroden 252 und 254 in Berührung stehen. 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 280 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 286,288 durch den Koronareaktorkern 114 hindurchgeblasen. Dies bewirkt das Gebläse 118 (Fig. 10). Wie aus Fig. 11 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 kann. Eine weitere Funktion der Abstandshalter 278, 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 Koronareaktionskammer 260 befindenden Reak tions-Strömungsmittels aufzunehmen und gleichförmig zu verteilen. Die Kühlkörper- Abstandshalter 278. 280 nehmen auch die Kräfte der Druckplatte 226 auf und verteilen sie gleichmäßig auf den gesamten Koronareaktorkern 114.

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

Das das Reaktions-Strömungsmittel in die Koronareaktionskammer 260 leitende Einlaßrohr 198 erstreckt sich teilweise durch einen der geschlossenen Kanäle 286 des Abstandshalters 278 und durch einen Raum 291 zwischen einem Rand 293 (F i g. 16) des Abstandshalters 278 und einem benachbarten Rand 295 der Elektrode 252. In ähnlicher Weise erstreckt sich das Auslaßrohr 200 durch einen der Kanäle 286.

Die flg. 14 bis 16 stellen eine Silikon- Leitwand J04 dar, die die Reaktion unterstützt, indem sie die Entstehung »toter Räume« in der Köronäf eaktk nskarnmer 260 verhindert Die Leitwand 304 ist keine vollständige unperforierte Wand, die sich über die gesamte Breite (den gesamten Spalt zwischen den Elektroden) der Koronareaktionskammer 260, sondern nur. wie in Fig. 15 dargestellt ist, teilweise über die Breite der Koronareaktionskammer 260 erstreckt

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

wobei
ίο

K eine Funktion der Dicke des Dielektrikums, der Dielektrizitätskonstanten und der Breite des Luftspaltes, wie das in anderen Abschnitten der vorliegenden Beschreibung ausführlich beschrieben ist

P die Leistung der Koronaentladung in W,

U die Spannung, die zwischen den Elektroden 252 und

254 angelegt ist, in V und
/ die Frequenz in Hz ist

Vorzugsweise 'liegt die Frequenz unier diesem Gesichtspunkt im Bereich von 100 Hz bis 6000 Hz und die Spitzenspannung im Bereich von etwa 2000 bis 15 000VoIt.

Beispiel

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

Luft als Reaktions-Strömungsmittel,
ein Druck in jeder einzelnen Koronareaktionskammer von etwa 0,7 bar.
eine zugeführte Leistung von 400 W.
•;ine Strömungsgeschwindigkeit von etwa dm-Vmin. acht Koronareaktorzellen im Koronareaktorkern. •ι. eine Koronaelektrodenspaltbreite (Elektrodenabstand) von etwa 1,5 mm.

eine Spannung mit einem Spitzenwert von 12 000 V je Koronareaktorzelle und
eine Frequenz von 60 Hz.

Mit diesen Parametern ergibt sich eine Ozonausbeute von etwa 450 g pro Tag.

Es können andere Materialien als die erwähnten verwendet werden. Obwohl der bevorzugte Anwen-

so dungsfall die Erzeugung von Ozon ist können auch andere Reaktions-Strömungsmittel in den Koronareaktorkern 114 geleitet und einer Koronareaktion unterworfen werden, um in an sich bekannter Weise andere Reaktionsprodukte zu erzeugen.

■;? 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 Porzellanemail

Nach einer Definition der amerikanischen »Societj for Testing Materials« ist Porzellaneinai! ein irr wesentlichen glasartiger oder glasiger anofganischei Überzug, der durch Verschmelzung bei einer Tempera

-JO

tür von mehr als 420° C mit Metall verbunden ist Porzellan ist eine Art von Glas, bei der die Hauptbestandteile Kieselerde, Borax und Soda sind, d. h. ein Borsilikatglas. Andere Zusätze werden zugegeben, um die Eigenschaften zu ändern und den gewünschten Ausdehnungskoeffizienten, Dünnflüssigkeit, Haftfähigkeit, Härte usw. zu erhalten.

Das Rohmaterialgemenge wird in einem speziellen Ofen geschmolzen, der als Schmelztiegel 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 15 ist: massivem Glas, die als Fritte bezeichnet werden. Die Eigenschaften, die man bei der Fritte erhält, sind ebenso eine Folge der verwendeten Schmelztechnik wie der Zusammensetzung, also des Rezeptes, der Rohstoffe. Zwei Firmen, die dieselbe Zusammensetzung erschmelzen brauchen nicht nQtwendi^CTerweise dieselbe Fntte zu erhalten.

Die Fritte isf der grundlegende Bestandteil von Porzellanemail. Zum Auftragen des Emails muß die Fritte 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.

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 Porzellanemail hergestellt wird. Ein solcher Stahl ergibt weniger Fehler im Email als ein normaler EmaillierstahL Das Metall wird mittels üblicher Emaillierarbeitsgänge 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. Nach einer nochmaligen Spülung wird die Elektrode während etwa 10 Min. in eine Lösung von Nickelsulfat (Nickelvitriol) eingetaucht Die Konzentration der Lösung ist 7,5 g pro ίο Liter, und der pH-Wert wird zwischen drei und vier eingestellt Nach dem Nickelbad wird die Elektrode neutralisiert und getrocknet.

Sodann wird der erfindungsgemäße Porzellanemailüberzug aufgebracht und zwar wird zunächst eine Grundschicht auf mindestens eine der Elektroden und dann wenigstens eine Deckschicht aufgebracht.

Die Grundschicht wird durch Spritzen aufgebracht, und zwar so, daß sich im gebrannten Zustand eine Schichtdicke von etwa 0.06 mm ergibt. Die Zusammenletzung der Grundschicht ist: -

90Teile Fritte 10310
i0 Teile Fritte 2 927

3 Teile Syloid 255

(dies ist synthetische kolloidale Kieseler··

50 Teile Wasser

Die ungefähre Zusammensetzung der Fritte 2 927 ist;

Kieselerde

Borsäureanhydrid

Alkali

Tonerde

Kobalt, Mangan- und

Nickeloxid

Kalziumfiuorid

Kalzium-, Magnesium-

und Kupferoxide

40%
20%
25% (Natrium- und

Kaliumoxid) 3%

4%
6%

2%
100%

Die ungefähre Zusammensetzung der Fritte 10 310

Kieselerde	65%	3%
Borsäureanhydrid	10%
Alkali	11 % (Natrium- und	4%
	Kaliumoxid)
Tonerde	7%
Kobait-, Mangan- und
Nickeloxid
Kalzium- und
Magnesiumoxid

20 100%

Diese Zusammensetzung wird in einer Kugelmühle so fein gemahlen, daß auf einem Sieb mit der Maschenweite 44 μΐη weniger als 1 Gew.-% liegenbleiben. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß der normale Feinheitsgrad für Grundschichten so ist, daß auf einem Sieb mit der Maschenweite 74 μπι 1 bis 15 Gew.-% liegenbleiben.

Diese Frittenkombination unterdrückt sehr wirkungsvoll das Eindringen von Eisenoxid in den Überzug, bleibt j5 dabei aber dünnflüssig genug, so daß das geschmolzene Email zu einem glatten, dichten Überzug verläuft Handelsübliche Grundschichten enthalten alle Ton und verschiedene lösliche Salze zum Suspendieren der Teilchen in Wasser. Diese Bestandteile erzeugen einen beträchtlichen Anteil von Gasblasen im gebrannten Überzug. Die erfindungsgemäße Grundschicht ist dagegen praktisch blasenfrei.

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

Sodann wird eine Deckschicht auf die Grundschicht aufgespritzt, so daß sich im gebrannten Zustand eine zusätzliche Schichtstärke von etwa 0,11 mm ergibt. Die Deckschicht hat folgende Zusammensetzung:

100 Teile Fritte 14 890

4 Teile Syloid 255

¹ h Teil Titandioxid

Ά Teil Zinkoxid

'/4 Teil Bariumchlorid
'/2 Teil Lithiumsilikat

45 Teile Wasser

Die ungefähre Zusammensetzung der Fritte 14 890

Kieselerde

Borsäureanhydrid

Alkali

Titandioxid

Tonerde

Fluor

Phosphorpenloxid

35%

18%

17%

22%

1%

5%

2%

100%

230 217/103

Diese Zusammensetzung wird in einer Kugelmühle so fein gemahlen, daß auf einem Sieb mit der Maschenweite 44 μηι weniger als 0,5 Gew.-% liegenbleiben. Handelsübliche Emailarten werden dagegen so gemahlen, daß auf einem Sieb mit der Maschenweite 74 μΐπ 0,5 Gew.-% liegenbleiben.

Diese Fritte hat einen hohen Titangehalt und ist bei der Brenntemperatur sehr dünnflüssig. Handelsübliche Emailsorten enthalten Ton und verschiedene lösliche Salze zum Suspendieren der Fritteteilchen im Wasser. Bei der erfindungsgemäßen Fritte fehlen alle gaserzeiigenden Bestandteile, und das Bariumchlorid hat das Bestreben, die Bildung von Blasen im Überzug zu unterdrücken.

Die sogenannte »weiße« Deckschicht wird während 3,75 Minuten bei etwa 770⁰C gebrannt Zusätzliche Deckschichten können auf die gleiche Art und V/eise aufgebracht v/erden. Der sich ergebende Oberzug hat eine Durchschlagsfestigkeit von 39 kV/mm oder mehr und eine Dielektrfeilätskonstante von etwa 5,5.

Wie die Fig. 14 bis 16 zeigen, werden bei dieser gegenwärtig bevorzugten Konstruktion auf der Elektrode 252 die oben beschriebene Grundschicht und Deckschicht verwendet, und bei der Elektrode 254 werden die Grundschicht und zwei getrennt aufgebrachte Deckschichten verwendet, &o daß sich eine Gesamtdicke des Dielektrikums von etwa 0,46 mm ergibt Die zweite Deckschicht wird bei der gleichen Temperatur und während der gleichen Zeitdauer gebrannt wie die erste Deckschicht

Obwohl die Grundschicht keine so hohe Durchschlagfestigkeit hat wie dir Deckschichten, verwendet man doch in bevorzugter Weise eine Grundschicht unter der Deckschicht, weil erstere die vorteilhafte Eigenschaft hat. Metalloxide vom Metallsubstrat zu absorbieren und eine solche Absorption die Metalloxide, die sonst Halbleiter sind, nichtleitend macht Die Deckschicht hat diese Eigenschaft nicht, und wenn die Deckschichten ohne eine Grundschicht

aufgetragen würden, würden häufiger Fehler im Oberzug auftreten.

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

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Frfindung 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. Außerdem werden leitende Verunreinigungsteilchen daran gehindert, während der Herstellung und Verwendung in die Zusammensetzung zu gelangen, indem man alle Flächen äußerst sauber hält und sie vor der Verwendung wäscht und/oder abreibt Die Verwendung mehrerer getrennt aufgebrachter Schichten hat dabei den Vorteil, daß zwar in dem Porzellanemail-Dielektrikum einige Fehlstellen vorhanden sein mögen, daß aber z. B. 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 des gesamten Überzugs, außer, wenn diese Fehlstelle zufällig genau mit einer Fehlstelle in der Nachbarschicht übereinstimmt Falls man drei Schichten je Überzug verwendet, ist die Gefahr, daß das Porzellanemail-Dielektrikum an einer bestimmten Stelle infolge von Fehlern in den Schichten durchbricht, noch geringer.

Hierzu 8 Blatt Zeichiuinsen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Koronareaktorkern zur Erzeugung von Ozon, mit wenigstens einer Koronareakiorzelle, die zwei im Abstand voneinander angeordnete, im wesentlichen ebene Elektroden aufweist, die zwischen sich eine Koronareaktionskammer definieren, wobei mindestens eine der einander gegenüberliegenden Innenflächen mit einem dünnen dielektrischen Emailüberzug versehen ist, und wobei für jede Koronareaktorzelle die Dicke des einen oder die Gesamtdicke der beiden Emailüberzüge kleiner als lmm ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Emailüberzug (48; 25G_x 258) eine bei einer Temperatur von etwa 805° C eingebrannte Grundschicht mit einer Dicke von etwa 0,06 mm und mindestens eine bei einer Temperatur von etwa 770⁰C eingebrannte Deckschicht mit einer Dicke von etwa 0„i 1 mm aufweist

2. Koronareaktorkerr. nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten des Email-Überzugs (258) getrennt eingebrannt sind.

3. Koronareaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der wenigstens einen Koronareaktorzelle (121) die eine Elektrode (252) mit einem Emailüberzug (256) aus der Grundschicht und einer Deckschicht und die andere Elektrode (254) mit einem Emailüberzug (258) aus der Grundschicht und zwei getrennt eingebrannten Deckschichten versehen sind.

4. Koronareaktorkern nach einem der Ansprüche t bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht folgende Bestandteil aufweist:

90 Teile Fritte 10 310
10 Teile Fritte 2 927
3 Teile synthetische kolloidale Kieselerde
50 Teile Wasser

Welche Bestandteile in einer Kugelmühle zu einem Solchen Feinheitsgrad gemahlen sind, daß auf einem Sieb mit der Maschenweite 44 μπι weniger als J Gewichts-% zurückgehalten wird, wobei die Fritte 10 310 folgende Bestandteile aufweist:

Kieselerde 65% 3% 40% 3% Borsäureanhydrid 10% 20% Alkali 11 % (Natrium- und 4% 25% (Natrium- und 4% Kaliumoxid) Kaliumoxid) 6% Tonerde 7% Kobalt-, Mangan- und 100% 2% Nickeloxid die Fritte 2 927 folgende Bestandteile aufweist Kalzium- und Kieselerde Magnesiumoxid Borsäureanhydrid Alkali Tonerde Kobalt-, Mangan^ und Nickeloxid Kalziumfluorid Kalzium-, Magnesium* und Kupferoxide

5, Koronareaktorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Deckschicht folgende Bestandteile aufweist:

100 Teile Fritte 14 890

4 Teile synthetische kolloidale Kieselerde

•/2 Teil Titandioxid

•Α Teil Zinkoxid

Ά Teil Bariumchlorid

'/2 Teil Lithiumsilikat

45 Teile Wasser,

welche Bestandteile in einer Kugelmühle zu einem solchen Feinheitsgrad gemahlen sind, daß auf einem Sieb mit der Maschenweite 44 pm etwa 0,5% zurückgehalten werden, wobei die Fritte 14 890 folgende Bestandteile aufweist:

Kieselerde

Borsäureanhydrid

Alkali

Titandioxid

Tonerde

Fluor

Phosphorpentoxid

35%
18%
17%
22%
i%
5%
2%
100%.

6. Koronareaktorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadu-ch gekennzeichnet, daß jeder Emailüberzug (48; 256, 258) frei von leitenden Teilchen ist

7. Koronareaktorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Emailüberzug (48; 256, 258) frei von Blasen und Ausnehmungen ist

8. Koronareaktorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (TJ) des Emailüberzugs (48) oder die Gesamtdicke (TJ) der beiden Emailüberzüge (256, 258) jeder Koronareaktorzelle (121), in Millimeter gemessen, und seine oder ihre Dielektrizitätskonstaa*¹; epsilon so bemessen sind, daß das Verhältnis epsilon/ Ta größer als 3,9 ist

9. Koronareaktorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (46,47,49,50,51; 252, 254) als Metallelektroden mit einer Dicke von 1 bis 1,25 mm ausgebildet sind.

10. Koronareaktorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Koronareaktionskammer (260) bei Kammerdrücken im Bereich von mindestens 0 bis 2,1 bar gegen die Umgebung abgedichtet ist

11. Koronareaktorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die tatsächliche Breite (T₃) des Luftspalts in einem Toleranzfeld mit maximal 0,25 mm Abweichung von einer optimalen Luftspaltbreite (T_aopi) liegt