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HOCHFREQUENZRÖHRENOZONISATOR Die vorliegende Erfindung betrifft Apparate
für die industri elle Ozonerzeugung und bezieht sich konkret auf Hochfrequenzröhrenozonisatoren.
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Diese Erfindung kann man in allen Fällen verwenden,in denen Ozon
in großen Mengen, u.zw. bis zu Hunderten Kilogramm und sogar einigen Tonnen pro
Stunde erzeugt werden soll.
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Der potentielle Anwendungsbereich des Ozons ist gegenwärtig außerordentlich
groß und ist immer noch in schnellem Anstieg begriffen. Dieser Bereich erstreckt
sich von der Anwend und des Ozons als "reines" Oxydationsmittel in der Parfümerie-und
der Arzneimittelindustrie, ferner - als Bleich- und Desinfektionsmittel in der Nahrungsmittelindustrie
bis zur Hydrometallurgie des seltenen und Buntmetalle, wo es als hochaktives Oxydationsmittel
bei der Trennung verschiedener Metalle verwendet wird, Das Ozon verwendet man zum
Reinigen und Entkeimen des Trinkwassers in den städtischen Wasserversorgungssystemen
sowie
zur Reinigung der Industrieabwässer (besonirs der phenolhaltigen); es wird verwendet
in den verschiedensten Zweigen der chemischen Industrie - bei der Oxydation der
Kohlenwasserstoffe bei der Kunstfaserproduktion und der wertvollsten Küpenfarbstoffe,
in der Erdölchemie, als aktives Oxydationsmittel bei der Extraktion von Brom aus
den Grubenwässern, bei der Herstellung reiner chenischer Reaktionsiittel und sehr
vielem anderen.
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In der Zellstoff-, Papier- und Textilindustrie wird das Ozon als
Bleichmittel verwendet; in verschiedenen Betrieben dient es als Oxydationsmittel
bei der Entgiftung von Abgasen, welche I12S, SO2, NO und NO2 sowie Dämpfe organischer
Verbindungen u.ä. enthalten; man kann es auch zum Oxydieren und Entgifter der Abgase
von Wärmekraftwerken und magnethydrodynamischen Generatoren verwenden.
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Für sehr viele der genannten Prozesse sind überaus große Ozonmengen
(Dutzende, Hunderte Kilogramm oder sogar Tonnen pro Stunde) erforderlich, und darum
können sie praktisch nur dann durchgeführt werden, wenn kompakte Hochleistungsozonisatoren
zur Verfügung stenen, welche derartig hohe Ozonmengen liefern können.
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Es sind bereits viele Konstruktionen von Ozonisatoren beschrieben
worden, welche jedoch den Riesenbedarf an Ozon für die gegenwärtigen technoloischen
Prozesse nicht decken können.
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An zweckmäßigsten ist noch der aus der US-PS 3 766 051 bekannte Ozonisator,
der bei Frequenzen von bis zu 5000 Hz betrieben werden kann.
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Im Kunststoffgehäuse dieses Ozonisators ist mindestens ein Czonisierelement
vorhanden, mit einer Niederspannungselektrode, welche röhrenförmig aus einem dielektrischen
Stoff (beispielsweise aus Glas) hergestellt und von außen mit einer Metallschicht
überzogen ist, sowie einer Hochspannungselektrode, die als Metallrohr ausgeführt
und im Rohr der Niederspannungselektrode angeordnet ist.
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Die einander zugekehrten Röhrenoberflächen der Drieuer- und Hochspannungselektroden
bilden eine Entladungszone, in welcher die Ozonbildung aus einem sauerstoffhaltigen
Gas erfolgt. Die rückseitigen Oberflächen beider Elektroden werden durch einen Flüssigkeitsstrom
gekühlt: die Hochspannungselektrode durch einen Silikonölstrom und die Niederspannungselektrode
durch Wasser, welches das Ozoinsatorgehäuse und den Raum zwischen den Ozonisierelementen
ausfüllt. Das Silikonöl, welches säntliche Hochspannungselektroden des Apparats
kühlt, wird an diese Elektroden mit Hilfe von zwei Sammelbehältern verteilt, die
die Stirnseiten des Ozonisators bilden.
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Bei der, beschriebenen Ozonisator werden als tragende, und folglich
mechanisch beanspruchte Teile dünnwandige Rohre aus einem dielektrischen Material,
besonders aus Glas, ver<;endet.
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Diese Rohre muß man sowohl, wenn sie für die Niederals auch für die
Hochspannungselektroden verwendet werden, im Rohrboden starr befestigen, weil sie
außer der mechanischen Beanspruchung des Rohrbodens und ihres Eigengewichts dem
Gewicht der in den Elektroden zirkulierenden Flüssigkeit standhalten müssen. Die
Erfüllung all dieser Forderungen und darur;-ter der hohen Anforderungen zun Abdichten
der dielektrischen Rohre (besonders, wenn es Glasrohre sind) im Rohrboden des Apparats,
schafft überaus große Schwierigkeiten.
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Außerdem füllt das Wasser im Kühlsystem der Niederspannung: elektroden
den gesamten umfangreichen Raum zwischen den Rohren im Ozonisatorgehäuse frei aus,
wodurch nur eine geringe Wärnieab gabezahl von den Niederspannungselektroden zur
Kühlflüssigkeit gewährleistet wird, während die Kühlung der Hochspannungselektroden
durch Siliconöl erfolgt,d.h. mit einem Kühlmittel von hoher Zähigkeit, geringer
Warme leitung und geringer Wärmekapazi tät, was auch keine Möglichkeit bietet, eine
hohe Kühlintensität weder der Hoch-, noch der Niederspannungsele'stroden zu erreichen.
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Bei einem derartigen Kilhlsystem lassen sich nicht alle Vorzüge der
Anwendung eines höherfrequenten Stroms verwerten.
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Obwohl also im beschriebenen Ozonisator der direkte Kontakt der Kühlflüssigkeit
mit den dielektrischen Schwellen diese vor einem elektrischen Wärmedurchschlag schützt,
so bleiben dennoch.
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die Temperaturverhältnisse in der Reaktionszone des Ozonisators
beim
Betrieb mit höheren Frequenzen überaus gespannt und für eine erÕiebige Ozonsynthese
ungünstig.
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Infolge eines solchen wenig effektiven Kühlsystems der Elektroden
des beschriebenen Ozonisators bleibt auch seine Arbeitsleistung sogar im Falle einer
Ozonsynthese aus Sauerstoff dennoch relativ gering. Bei Frequenzen von etwa 2000Hz
und einer Konzentration des gewonnenen Ozons 1,5-1,6 Gew.-% beträgt der Energieverbrauch
bei der Ozonsynthese aus Sauarstoff in diesem Czonisator im günstigsten Beispiel
von den für den genannten Apparat angeführten Vierte 10,6 kWh je 1'Rg Ozon (4,8
kWh je 1pound) und die Leistungsfähigkeit des Ozonisators beträgt 1000-1200g Ozon
je 1m2 der Entladungszonenfläche (80-100 g je 1ft²).
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Dementsprecnend galt als Aufgabe der vorliegenden Erfindung das Schaffen
einer solchen Konstruktion eines Ozonisators, welche die Möglichkeit bietet, ohne
die Energieaubeute dt Ozons zu vermindern, die Leistungsfähigkeit um das 50-100fache
zu i steigern und dabei die Außenmaße und Gestehungskosten der Anla ge nicht zu
erhöhen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelost, daß in dem Hochfrequenzröhrenozonisator,
in dessen Gehäuse mindestens ein Ozonisierelement angeordnet ist, mit einer röhrenförmigen
lliederspannungselektrode und einer röhrenförmigen Hochspannungs-+ das elektrode,
welche in Rohr der Niederspannungselektrode eingesetzt ist, wobei die einander zugekehrten
Rörhrenoberflächen
der Nieder- und Hochspannungselektroden die Entladungszone
bilden, in welcher die Ozonbildung aus einem sauerstoffhaltige Gas erfolgt, und
mindestens eins dieser Rohre im Bereich der Entladungszone nit einem Dielektrikum
überzogen ist, und ihre rückseitigen Oberflächen durch eine zirkulierende Kühlflüssigkeit
gekühlt werden, erfindungsgemäß das Rohr der Niederspannun elektrode einen Kühlmantel
aufweist und in das Rohr der Hochspan nungselektrode ein Kern eingesetzt ist, wodurch
die Lineargeschwin digkeit des Kilhlflüssigkeitsstrons vergrößert und damit auch
die Kühlintensität entsprechend ansteigt.
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Es ist zweckmäßig, an einem Ende jeder Hochspannungselektrode einen
mit ihr als Ganzes ausgeführten Flansch vorzusehen, welcher sich an einem Sammelbehälter
abstützt, und am anderen Ende ein Gewinde für eine Stellnutter auszuführen, welche
sich am anderen Sammelbehälter abstützt, bei deren Aufschrauben die Hochspannungselektrode
längs der Achse der entsprechenden Niederspannungselektrode angezoÕen wird, und
zum Zentrieren der Hochspannungs- in den Niederspannunse lektroden an den inden
jedes Ozonisierelements Zentrierhülsen vorgesehen sind, ausgeführt als Büchsen aus
einem Isolierstoff mit einer oeffnung im Boden zum Einsetzen der verjüngten Lenden
der Hochspannungselektroden und mit öffnungen in ihren Seitenwänden zun Durchtritt/des
Ozonisiergases, wobei jede Zentrierbüchse durch den ents2rechenden Sammelbehälter
an einen der Sitzdurchmassor an den Enden jedes der genannten Niederspannungselektroden
herangedrückt
wird, wodurch eine hochwertige Zentrierung der erwähnten
Hochspannungselektroden in den Niederspannungselektroden mit einer Genauigkeit bis
0,1 mm gewährleistet wird.
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Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird
die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den vertikalen Längsschnitt eines
aus mehreren Elementen bestehenden erfindungsgemäßen Hochfrequenzröhrenosonisators;
Fig. 2 den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Hochfrequenzröhrenozonisators.
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Der Hochfrequenzröhrenozonisator enthält ein Gehäuse 1 (Fig.1).
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in welchem ein oder einige Ozonisierelemente 2 untergebracht sind.
In der beiligenden Zeichnung ist ein Ozonisator dargestellt, in welchem sieben Ozonisierelemente
2 vorgesehen sind, von denen sechs im Kreise um das siebte, das sich in der mitte
befindet, angeordnet sind (Fig. 2). Doch ist zu bemerken, daß die Gesamtzahl der
Ozonisierelemente je nach der erforderlichen Leistung des betresenuen Ozonisators
größer oder kleiner sein kann. Die gegenseitige Anordnung der Ozonisierelemente
im Geiäuse sowie dessen Form können beliebiÖ gewählt werden.
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Jedes Ozonisierelement 2 (Fig. 1 und 2) enthält eine Niederspannungselektrode
3 aus zwei koaxial zueinander angeordneten Röhren, einem Außenrohr 4 und einem Innenrohr
5, wobei das Au3enrohr
4 den Kühlmantel zum Verwirbeln und Steigern
der Lineargeschwindigkeit des Wasserstroms um die zu kühlende Oberfläche der Niederspannungselektrode
3 bildet, sowie eine Hochspannungselektrode 6 in Form eines Rohres 7 von veränderlichem
Querschnitt - mit einer Erweiterung 8 im mittleren Abschnitt und einer Verjüngung
9 an den Enden, das im Rohr 5 der Niederspannungselektrode untergebracht ist. An
einem Ende der Hochspannungselektrode 6 ist ein Flansch 10 vorhanden, während am
anderen Ende ein Gewinde für die Stellmutter 11 vorgesehen ist. In den erweiterten
Teil 8 des Rohrs 7 der Hochspannungselektrode 6 ist ein Kern 12 (vorzugsweise als
Hohlkörper) koaxial eingesetzt, welcher den mittleren Teil der Erweiterung 8 des
Rohrs 7 der Hochspannungselektrode 6 zum Verwirbeln und Steigern der Lineargeschwindigkeit
des Wasserstroms ausfüllt, welcher die Elektrode 6 abkühlt. Der Kern 12 wird im
erweiterten Teil 8 des Rohrs 7 der Hochspannun;selektrode 6 mit hilfe einiger Zentrierspreizen
13 zentriert.
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Die einander zugekehrten Oberflächen 5 und 7 der Niederspannungs-
3 bzw. der Hochspannungselektrode 6 bilden die Entladungszone (die Reaktionszone)
14. Beide Oberflächen sind mit einer dielektrischen Schicht 15 überzogen, die eine
dielektrische Sperre bildet. Doch ist zu bemerken, daß es in manchen Fällen ausreicht,
zur Gewährleistung einer normalen Arbeit des Ozonisators nur eine der einander zugekehrten
Oberflächen mit einam Dielektrikwn zu tiberziehen.
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Außerdem ist im vorliegenden Ozonisator eine Baueinheit vorhanden,
welche die Zufuhr der Kühlflüssigkeit für die Niederspannungselektrode 3 besorgt,
Diese Baueinheit enthalt enen in der Wandung des Gehäuses 1 angeordneten Einlaufstutzen
16und zwei parallel angeordnete Membranen 17 und 18, die geneinsam einen Hohlraum
19 bilden. Im Rohr 4 sind zwischen den Membranen 17 und 18 öffnungen 20 zum Durchfluß
der Kühlflüs sigkeit in den Kühlmantel der Niederspannungselektrode 3 - in den Zwischenraum
der Rohre 4 und 5 - vorgesehen.
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Außerdem ist der Ozonisator mit einer Baueinheit versehen, die die
Kühlflüssigkeit der Niederspannungselektrode 3 ableitet. Diese Einheit enthält einen
in der Wandung des Ge-und häuses 1 angeordneten Ablaufstutzen 21, zwei parallel
verlaufende Membranen 22 und 23, die gemeinsam einen Hohlraum 24 bilden, der durch
im Zwischenraum der Membranen 22 und 23 ausgeführte Öffnungen 25 im Rohr 4 mit dem
Raum zwischen den Röhren 4 und 5 verbunden ist.
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Auf diese t...ise füllt die Kühlflüssigkeit nur einen sehr kleinen
Teil des Gehäuses 1 des Ozonisators aus, - im wesentlichen nur die engen Wassermäntel
neben den kühiflächen der Niederspannungselektroden 3 und die engen Hohlräume innerhalb
der Hochspannungselektroden 6, zwischen dem erweiterten Teil 8 des Rohrs 7 und dem
Kern 12-, und der gesamte Raum 26 zwischen den Röhren in Gehäuse 1 des Ozonisators
sowie der Hohlraum 27 innerhalb des Kerns 12 in der Hochspannungselektrode 6 bleiben
leer.
All das bedeutet eine wesentliche Gewichtserleichterung des Ozonisators und ermöglicht
außerdem einen schroffen Anstieg der Kühlintensität sowohl der Niederspannungselektroden
3 als auch der Hochspannungselektroden 6 des Ozonisators bei einem minimalen Kühlwasserverbrauch.
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Der Rochfrequenzröhrenozonisator enthält außerdem zwei Sammelbehälter
28 und 29, vlelche die Stirnseiten des Gehäuses n des Röhrenozonisators bilden und
entsprechend für die Zufuhr des Kühlwassers an die Hochspannungselektroden 6 des
Ozonisators sowie für dessen Ableitung aus ihnen bestimmt sind. In Die sen beiden
Sammelbehältern 28 und 29 sind mit Hilfe der erwähnten Flansche 10 und der Stellmuttern
11, welche auf die Enden der Hochspannungselektroden 6 aufgeschraubt werden, die
einander entgegengesetzten verjüngten Enden 9 sämtlicher Hochspannungselektroden
6 befestigt. Jeder Sammelbehälter 28 und 29 enthalt je einen Rohrstutzen 30 bzw.
71 zum Durchtritt der Kühlflüssig keit, und der Sammelbehälter 28 ist außerdem mit
einer Klemme 32 für die Zuleitung des Hochspannursstronis versehen.
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Die Sammelbehälter 23 und 29 sind mit dem Gehäuse 1 des Röhrenozonisators
durch die Hochspannungselektroden 6 verbunden, welche sich mit ihren Flanschen 10
an den Sammelbehälter 28 und mit den Stellmuttern 11 an den Sammelbehälter 29 stützen,
und sie an das Gehäuse 1 des Röhrenozonisators durch die Isolierhülsen 33 bzw. 34
herandrücken, welche aus einem Isolierstoff hergestellt und am Umfang des Gehäuses
1 angeordnet
sind, welche die Sammelbehälter 28 und 29 von Gehäuse
1 elektrisch isolieren. Die Isolierhülsen 33 und 34 sind in Fig. 1 teilweise in
Schnitt gezeigt. In manchen Fällen können die Isolierhülsen 33 und 34 auch gemeinsam
mit Zentrierhülsen 35 hergestellt werden.
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An jedem Ende jedes Ozonisierelements 2 ist die Zentrierhülse 35
in Form einer Büchse aus einem. Isolierstoff vorgesehen, mit einer Öffnung 36 in
der Seitenwand und einer Öffnung 37 im Boden. Durch die Öffnung 37verläuft das verjüngte
Ende 9 der Hochspannungselektrode 6 mit dem bitzdurchmesser 38.
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L4it ihrem Boden stützt sich jede Zentrierhülse 35 an den entsprechenden
Sammelbehälter 28 bzw. 29, und mit inrem anderen Ende triit sie in einen der Sitzdurchmesser
39 an den Enden der Niederspannungselektrode 3 ein. Dadurch werden beim Zusammenziehen
der Sammelbehälter 28 und 29 mit Hilfe der Flansche 10 und der Stellmuttern 11 an
den Enden der Hochspannungs elektroden 6 sämtliche Hochspannungselektroden 6 und
Niederspannungselektroden 9 elektrisch isoliert, fixiert, gespart und mit der erforderlichen
Genauigkeit bis 0,1 mm zentriert.
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Zwischen den Stirnflächen des Gehäuses 1 des Röhrenozonisators und
den Sammelbehältern 28 und 29 entstehen Hohlräune 40 und 41, welche mit der Entladungszone
14 durch die Öffnungen 36 der Zentrierhülsen 35 verbunden werden. In der Wandung
des
Gehäuses 1 sind zwei Rohrstutzen 42 und 43 vorhanden, welche
mit den Hohlräumen 40 und 41 für die Zufuhr des Ozonierungsgases und die Ableitung
des gewonnenen Ozons verbunden sind.
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Außerdemsind am Gehäuse 1 des Ozonisators eine Klemme 44 zum Erden
des Gehäuses 1 und Konsolen 45 zum Aufstellen des Ozonisators vorgesehen. Während
des Betriebs kann der erfindungsgemäße Ozonisator eine beliebige Stellung einnehmen:
horizontal, vertikal und geneigt.
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Es ist dabei zu beachten, daß in der vorliegenden Eonstrution des
Hochfrequenzröhrenozonisators die Dielektrikumschicht 15 (die dielektrischen Schranken),
welche auf die Oberfläche der Metallelektroden 3 und 6 aufgetragen ist, keine mechanische
Belastung trägt, welche vollständig durch die tragenden Metallteile aufgenommen
wird. Das bedeutet zweifellos eine wesentliche Erleichterung der Arbeitsbedingungen
der dielektrischen Schwellen, wodurch die Betriebssicherheit des Ozonisators um
das Vielfache gesteigert wird.
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Der Ozonisator arbeitet folgendermaßen: Das in Ozon umzusetzende
Gas (Luft oder Sauerstoff) gelangt z. B. durch den Rohrstutzen 42 in den Hohlraum
40 und dann durch die Öffnungen 36 der Zentriarhülsen 35 in die Entladungszone 14
(s.Pfeilrichtung A).
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Ein Hochspannungsstrom von einer Hochfrequenz 1000-20000Hz gelangt
zur Klemme 32 am Sammelbehälter 28, passiert die verjüngten
Enden
9 dar Röhre 7 und erreicht die Hochspannungselektroden 6. Dabei erfolgt in der Zone
14 eine "stille" Entladung, vJährend der sich der Sauerstoff in Ozon verwandelt.
Dann fließt der Strom von der Niederspannungselektrode 3 zum Gehäuse 1 des Ozonisators
und gelangt von der Klemme 44 zur Erde bzw. zum Niederspannungspol der Speisequelle
(in der Zeichnung nicht angegeben).
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Aus der Entladungszone 14 strömt das ozonhaltige Gas durch die Öffnungen
36 in den Zentrierhülsen 35 in den Hohlraum 41 und wird hieraus durch den Stutzen
43 iB Gehäuse 1 des Ozonisators abgeleitet.
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Dabei verläuft der Kühlvorgang der Niederspannungselektrod 3 durch
eine Flüssigkeit (vorwiegend mit Wasser) folgendemaßen.
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Aus der Wasserleitung (s.Pfeilrichtung B) gelangt das Wasser durch
den Rohrstutzen 16 in den Hohlraum 1g, dann str;jmt es durch die Öffnungen 20 in
den Röhren 4 in die Kühlmäntel der NiederspannunOselestroden 3,d.h. in die Zwischenräume
der Röhren 4 und 5. Weil dabei der Wasserstrom, welcher die Nieder spannungselektroden
3 kühlt, verwirbelt wird, erfolgt ein schroffer Anstieg seiner Lineargeschwindigkeit
im Kühlmantelim schmalen Zwischenraum der Röhren 4 und 5, wodurch die Kühlwirkung
der Niederspannungselektroden 3 entsprechend höher wird Dadurch lassen sich die
hohen Wärme daten des Gases in der Entla dun-zone 14 im Vergleich zu beliebigen
anderen Ozonisatoren wesentlich herabsetzen, in welchen keine besonderen Maßnahmen
getroffen
werden, um den Kühlwasserstrom zweckmäßig zu gestalte; Infolgedessen kann man die
zulässige energetische Beanspruchung der Entladungszone 14 des Ozonisators bedeutend
erhöhen, ohne dabei die Wirksamkeit der Ozonsynthese zu beeinträchtigen.
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Das von den Niederspannungselektroden 3 abgehende wasser gelangt
durch die Öffnungen 25 in den Röhren 4 in den Hohlraum 24 und wird weiter durch
den Stutzen 21 aus dem Ozonisator abgeleitet.
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Die Kühlung der Hochspannungselektroden 6 des Ozonisators durch eine
strömende Flüssigkeit (vorwiegend durch Leitungswasser) wird folgendennaßen durchgeführt.
Aus einer entsprechenden Vorrichtung, welche einen Erdschluß der Hochspannung (s.
Pfeilrichtung C) verhindert, gelangt das Wasser durch den Rohrstutzen 30 in den
Sammelbehälter 28. Vom Sammelbehälter 28 wird das ;asser zu sämtlichen Ozonisierelementen
2 verteilt und gelangt durch die hohlen verjüngten Teile 9 der Rohre 7 von veranderlichen
Querschnitt in die mittleren erweiterten Teile 8 der Hochspannungselektroden 6.
Dank dem -Einsatz der Kerne 12 in den erweiterten Teil 8 der Rohre 7 der Hochspannungselektroden
6 fließt der verwirbelte Wasserstrom mit hoher Gescwindigkeit durch den engen Raum
innerhalb der Hochspannungselektroden 6, kühlt sie intensiv ab und tritt in den
Sammelbehälter 29 ein von wo er dann aus dem Ho chfreo,uenzröhrenoz; onisator durch
den Rohrstutzen 31 hinausgeleitet wird. Dank dem obenbeschriebenen System der Flüssigkeitskühlung
wird eine effektive Kühlung der
Hochspannungselektroden 6 erreicht,
welche annähernd der Wirksamkeit der Kühlung der Niederspannun;selektroden 3 gleich
ist, wodurch die hohen Wärmedaten des Gases in der Lntladungszone 14 wesentlich
herabgesetzt werden können, was seinerseits die Möglichkeit bietet, die zulässige
energetische Beanspruchung der Entladungszone 14 des Ozonisators bedeutend zu erhöhen,
ohne die Energieausbeute des Ozons bis zur Frequenz des Ozonisator-Speisestroms
von 10000-20000 Hz und darüber zu vermindern.
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Zusammenfassend ist zu beachten, daß ein derartiges System der intensiven
Kühlung der Elektroden des Ozonisators mit Hilfe eines verwirbelten Stroms der Kühlflüssigkeit
(vorzugsweise mit Wasser) in den engen Zwischenräumen der Röhren innerhalb der Niederspannungs-
und Hochspannungselektroden nebst dem Zentriersystem der Hochspannungs- und Niederspannungs
elektroden die Möglichkeit schafft, den Energieverbrauch zur di Ozonsynthese etwa
zweifach zu vermindern und die Leistugsfähigkeit des Ozonisators im Vergleich zu
allen bekannten Ozonisatoren um ein Vielfaches zu steigern.
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Die Bewegungsrichtungen der Ströme der Kühlflüssigkeit und des Ozonisiergases,
die in Fig. 1 durch Pfeile angegeben sind, können beliebig gewählt werden. Praktisch
üben sie aufeinander keinen Einfluß aus.
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Der vorliegende Hochfre quenzrÜhreno z onisator bildet eine Metallkonstruktion
mit einer Durchlaufswasserkühlung sowohl der Niederspannungs- als auch der Hochspannungselektroden,
welche
mit einer Dielektrikumschicht, beispielsweise aus Silikatemail,
Glas u.dgl. überzogen sind.
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Der vorliegende Ozonisator kann in beliebigen Industriezweigen überall
dort verwendet werden, wo große Ozonmengen bewerden nötigt/bzw. wo eine außerst
kompakte Anlage erforderlich ist.
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Die erfindungsgemäßen Röhrenozonisatoren ermdglichen eine 50-100fache
Leistungssteigerung im Vergleich zu den bekannten Niederfrequenzozonisatoren, d.h.
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sie bieten die Möglichkeit, unter Beibehaltur.g der Abmessungen herkömmlicher
Ozonisatoren (z.B. 3000x1400x1500 mm3) stat-; 1-2 kg stündlich 50-100 kg Ozon und
noch mehr zu erzeugen. Dadurch können die Hauptaufwendungen für die Errichtung der
Ozonisieranlagen im Vergleich zu den bekannten Niederfrequenzozonisatoren um das
30-50fache herabgesetzt werden.
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Der Rohstoffverbrauch und dessen technische Kenndaten bleiben beim
Einsatz der Hochfrequenzozonisatoren praktisch dieselben, wie bei der Verwendung
von 1iederfrequenzozonisatoren. Der für die Ozonerzeugung in den Hochfrequenzozonisatoren
benötigte Energierverbrauch wird im Vergleich zum Energieverbrauch in den Niederfrequenzozonisatoren
etwas herabgesetzt.
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Der erfindungsgemäße Ozonisator mit einem dielektrischen Überzug
beider Elektroden arbeitet überaus wirtschaftlich und gewährleistet bei der Ozonsynthese
aus Sauerstoff die Gewinnung eines ozonisierten Gases mit einer Ozonkonzentration
von 118 mg/l (etwa 6 Vol.-% und etwa 8,5 Gew.-%) bei einen
Energieverbrauch
von nur 5,5 kWh je 1kg Ozon. Bei Konzentration werten des erhaltenen Ozons von 21,6-35,0
mg/l, d.h. 1,5-2,5 Gew.-7o wird der Energieverbrauch im gegebenen Ozonisator ensprechend
bis 4,6 und 4,9 kWh je 1 ko Ozon vermindert, was eine wesentliche Leistungssteigerung
(um mehr als das Do)pelte) im Vergleich zu beliebigen der obengenannten Ozonisatoren,
darunte auch zu dem aus der US-PS 3 766 051 bekannten, bedeutet, bei dem der minimale
Energieverbrauch bei der Ozon synthese aus sauerstoff bei einer Konzentration des
erhaltenen Ozons von 1,5-1,6 Gew.-% 10,6 kWh je 1 kg Ozon (4,8 kWh je 1 pound Ozon)
beträgt.
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Bei der Verwendung eines Ozonisators, bei dem nur eine der beiden
Elektroden mit einem Dielektrikum überzogen ist (ähnlich den aus der US-PS 9 766
051 bekannten ) beträgt der Energieverbrauch lediglich 5,0 kWh je 1 kg Ozon bei
einer Konzentration des erzeugten Ozons von 3,0 Gew.-S, während bei dem bekannten
Ozonisator der Energieverbrauch 10,6 kt.h je 1 kg Ozon bei einer Konzentration des
erhaltenen Ozons von 1,5-1,6 Gew.-% beträgt.
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Die Leistung des erfindungsgamäßen Ozonisators, bezogen auf eine
Flächeneinheit der Entladungszone ist sehr hoch und übersteigt die Leistung aller
bekannten Ozonisatoren um das Vielfache. So kann z.B. im Ozonisator mit einem dielektrischen
Überzug
beider Elektroden bei einer Frequenz von 1000Hz des Speisestroms die Leistung 3,0kg
Ozon je 1 m2 pro Stunde erreichen. In einem Ozonisator mit einem dielektrischen
Uberzug nur einer elektrode bei einer Frequenz von 1500 Hz des Speisestroms kann
die Leistung 8-10 kg Ozon je 1 m2 pro Stunde erreichen. Werden die Ozonisatoren
mit einem Strom von einer noch höheren Frequenz gespeist, so kann ihre Leistung
noch um das Mehrfache gesteigert werden.