DE2357392A1

DE2357392A1 - Gasentladungsanordnung

Info

Publication number: DE2357392A1
Application number: DE2357392A
Authority: DE
Inventors: Gerhart Starck; Friedrich Dipl Chem Suppan
Original assignee: Starck & Co Ges fur Waerme Un
Current assignee: Starck & Co Ges fur Waerme Un
Priority date: 1973-11-16
Filing date: 1973-11-16
Publication date: 1975-05-28

Description

Dr.Starck & Co., Gesellschaft für Wärme- und Kältetechnik m.b.H., Siegburg/Rhld.

Gasentladungsanordnung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung sum Umsetzen von Gasen durch elektrische Entladungen mit mindestens einer, durch ein Kühlmittel beaufschlagten Elektrode.

Derartige Anordnungen sind bekannt und dienen z.B. der ■ Osonerzeugung. Dabei ist es ferner bekannt _T die elektri- · sehe Entladung dadurch zu stabilisieren, dass zwischen, einer Elektrode und dem Gasentladungsraum eine dielektrische Schicht angeordnet ist, die infolge ihres hohen'Widerstandes einen Kurzschluss und damit ein Zusammenbrechen des elektrischen Feldes im Entladungsraum verhindert. 2?ür ein derartiges Dielektrikum wurde bisher ein gegen aggressive Gase beständiges Material,.wie Glas, Keramik,. Metalloxyde, z.B. Emaille u.dgl.gewählt. Die dielektrischen Eigenschaften dieser bekannten Stoffe sind indessen wenig befriedigend, und die bekannten Gasentladungsgeräte zum . Umsetzen von Gasen wiesen auch liegen der unzureichenden Kühlung einen verhältnismässig geringen Wirkungsgrad auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei geringem Aufwand eine Anordnung zum Umsetzen von Gasen durch elektrische Entladungen zu schaffen, die sich durch" einen günstigen V/irkungsgrad auszeichnet. Eine Anordnung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die geerdete Elektrode mit einer Kühlung, vorzugsweise durch Flüssigkeit, versehen ist, und die Hochspannungselektrode vorzugsweise durch Gas gekühlt ist und. eine dielektrische Schicht trägt.

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Gemäss der weiteren Erfindung ist zumindest eine der Elektroden mit einem Dielektrikum versehen, auf dem eine leitfähige Schicht angebracht ist, die gegenüber der Elektrode isoliert ist. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung: dient als Dielektrikum ein Material, vorzugsweise Kunststoff, das gegenüber den Gasen im Eeaktionsraum nicht*beständig, aber durch eine leitfähige Schicht gegenüber dem Reaktionsraum abgedeckt ist. Auf diese Weise ist es möglich, die günstigen dielektrischen Eigenschaften bestimmter Kunststoffe auszunutzen, ohne deren Kachteile, nämlich deren Anfälligkeit gegenüber elektrischen Entladungen, Wärme und aggressiven Gasen in Kauf nehmen zu müssen.

Bei einer bevorzugten, Ausführungsform der Erfindung ist das auf der Hochspannungselektrode, die als Röhre oder Platte ausgebildet sein kann, befindliche Kunststoffdielektrikum, vorzugsweise Polystyrol oder Polyäthylen, mit einer metallischen Schicht versehen, die ,jedoch an keiner Steile mit der Hochapannungselektrode in Berührung steht. Die metallische Schicht, vorzugsweise Aluminium oder Kupfer, ist porendicht aufgebracht und kann eine unterschiedliche Stärke haben. Bevorzugt sind Schichtstärken von 0,05 bis O,pom. Zum Abführen der Wärme wird nicht nur die geerdete Elektrode, beispielsweise mit V/asser gekühlt, sondern auch die zweckmässig hohl ausgebildete Hochspannungselektrode, die aus einem gut -wärmeleitendem Material, wie Aluminium oder Kupfer, besteht, mit einem gasförmigen, flüssigen oder fe-sstenKühlmedium, z.B. einem fliessfähigen Granulat, beaufschlagt. Als flüssiges Kühlmedium ist insbesondere eine un-' polare, also nichtleitfähige Flüssigkeit eines halogenisierten oder nichthalogenisierten Kohlenwasserstoffes, z.B. 3?rigen F12, geeignet, wenn der hochspannungsseitige Kühlmittelkreislauf nicht für sich gegenüber der Erdelektrode isoliert werden soll.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig.1 zeigt eine Gasentladungseinrichtung mit zylindrischem Querschnitt, Fig.2' eine Hochspannungselektrode im Schnitt.

Bei der Anordnung nach Fig.1 sind die Elektrode ΛΈ und die Hochspannungselektrode 5 jeweils aus konzentrischen Rohren gebildet. Die Erfindung ist jedoch auch für Gasentladungs— einrichtungen mit flachen, plattenförmigen Elektroden anwendbar. Das in Fig.1 dargestellte zylindrische Gehäuse 1 der Gasentladungseinrichtung ist in fünf Kammern 2,9,13,"18,19 aufgeteilt, von denen die Kammer 2 das beispielsxireise gas—" förmige Kühlmittel für die: Hochspannungselektrode 5 durch den Stutzen 17^iigeführt erhält. Die Kammer 2 enthält einen Durchführungsisolator 3 zum Anschluss der Hochspannungselektrode 5 über die Leitung 4 an eine Hochspannungsquelle.

Die Hochspannungselektrode 5 besteht, wie in Fig.2 dargestellt, beispielsweise aus einem Eupferronr 5a, das auf der Aussenseite eine Kunstoff schicht 5t>, vorzugsweise Polystyrol oder Polyäthylen, trägt, die wiederum mit einer metallischen Schicht 5c, vorzugsweise Aluminium oder Kupfer, bedeckt ist. ·

Die metallische Deckschicht 5c ist porenfrei ausgeführt und reicht gemäss Fig.1 über die Abdichtungen 6a in den Trennwänden 6 hinaus, sodass im Bereich des Gasentladungsraumes das Kunststoffdielektrikum 5h gegenüber den aggressiven Gasen geschützt ist. Die Zu- und Abführung der umzusetzenden Gase erfolgt über die Stutzen 7 und 12. Der Gasentlaöungsraum 8 zxiischen der Hochspannungselektrode 5 und der geerdeten Aussenelektrode 16 besitzt in der Regel nur eine geringe Höhe. Die geerdete Elektrode 16 wird durch eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser gekühlt, die an den Stutzen-10 und 11 zu- und abgeführt wird= . '

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Pur das Gehäuse 1 sowie für die Trennwände 14- und 20 und die geerdete Elektrode 16 wird ein Material gewählt, das gegen die aggressiven Gase "beständig ist. Die Trennwände 6 können aus beständigen nichtmetallischen Werkstoffen, wie Steinzeug oder Kunststoffen, beispielsv/eise PVC, Pertinax o.dgl., bestehen. Gegenüber bekannten Anordnungen wird eine Verbesserung der Ausbeute dadurch erreicht, dass Kunststoffe, wie Polystyrol, Polyäthylen oder Polytetrafluorethylen, "auf der Hochspannungselektrode auch bei geringen Schichtdicken eine hohe Durchschlagsfestigkeit sowie grosse Dielektrizität bei geringen dielektrischen Verlusten besitzen, sodass die Erwärmung im Dielektrikum klein bleibt. Andererseits lassen sich dadurch hohe Feldstärken im Sntladungsraum erreichen.

Auf diese Weise ist eine intensive Kühlung möglich, für die lediglich bei der Hochspannungselektrode zweckmässig ein nichtleitendes Kühlmittel verwendet wird. Hierfür eignet sich neben Gasen wie Luft auch eine unpolare Flüssigkeit wie fri-gen E12 oder auch ein fliessfäliiges Granulat. Infolge der intensiven Kühlung der umzusetzenden Gase "und der dadurch bedingten gleichmässigen Entladung lässt sich eine hohe Ausbeute erzielen. Bei der Wahl des Materials für die Hochspannungselektrode kann freizügig verfahren werden. Die leitfähige Schicht 5c auf dein Dielektrikum 5^> der Hochspannungselektrode 5a. muss ebenso wie die Erdelektrode aus einem;Material hergestellt werden, das gegenüber den umzusetzenden Gasen, z.B. Sauerstoff, Ozon usw., korrosionsbeständig und ebenfalls gegenüber der durch die Entladungen bedingten Erosion unempfindlich ist. Die Dichtungen 6a in den isolierenden Trennwänden 6 dienen gleichseitig der Zentrierung der Hochspannungselektrode 5·

Das zur -Kühlung der Hochspannungselektrode 5 dienende Mittel, z.B.. ein Gas, kann im Gegenstrom zu dem umzusetzenden Gas am Stutzen 17 zugeführt v/erden, xrährend das umzusetzende Gas am Stutzen 12 zugeführt wird.

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Claims

Patentansprüche

(ί). Anordnung zum Umsetzen von Gasen durch elektrische Entladungen mit mindestens'einer, durch ein Kühlmittel beaufschlagten Elektrode, dadurch gekennzeichnet, dass die geerdete Elektrode (16) mit einer Flüssigkeitskühlung versehen ist, und die Hochspannungselektrode (5» 5a) vorzugsweise durch Gas gekühlt ist und eine dielektrische Schicht (5b) trägt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Elektroden (5a) mit einem Dielektrikum (5b) versehen ist, auf dem eine leitfähige Schicht (5c) angebracht ist, die gegenüber der Elektrode (5a) durch das Dielektrikum (5b)' isoliert 'ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass' als Dielektrikum (5b) ein Material, vorzugsweise Kunststoff, dient,, das gegenüber den Gasen im Reaktionsraum (8) nicht beständig ist und durch die leitfähige Schicht (5c) gegenüber dem Eeaktionsraum (8) abgedeckt ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Hochspannungselektrode (5&) aus gut wärmeleitendem Material, wie Kupfer oder Aluminium, besteht.
5. Anordnung nach- einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden durch konzentrisch ineinander angeordnete Rohre (5, 16) gebildet sind.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis _5₇ dadurch gekennzeichnet, dass ein langgestrecktes, vorzugsweise zylindrisches Gehäuse (1) vorgesehen ist, das durch Querwände (6 ,14,2o) in fünf Kammern (2, 9, 13, 18, 19) unterteilt ist,

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von denen die beiden äusseren Kammern (2, I5) der Zu- und Abführung des Kühlmittels für die Hochspannungselektrode (5) dienen, die in deren isolierenden Zwischenwänden (6) gelagert ist, während die geerdete Elektrode (16) die Eochspannun~selektrode (5) umschliessend in den Begrensungswänden 20) der mittleren Kammer (9) gelagert ist.

-7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die umzusetzenden Gase im. Gegenstrom zum Kühlmittel, vorzugsweise an der Ho chspannungselektrode (5), zugeführt werden.

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