DE2610809A1

DE2610809A1 - Verfahren und vorrichtung zur durchfuehrung von koronaentladungsreaktionen

Info

Publication number: DE2610809A1
Application number: DE19762610809
Authority: DE
Inventors: Frank Eugene Lowther
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1975-03-13
Filing date: 1976-03-15
Publication date: 1976-09-23
Also published as: SE428679B; AU1201076A; JPS51139575A; NO141643C; FR2303588A1; NL7602690A; JPS62841B2; DE2610809B2; US4016060A; CA1067854A; FR2303588B1; GB1549272A; NO141643B; SE7603275L; GB1549273A; NO760892L; IT1062447B; AU503689B2

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN

L-1O785-G 15. März 1976

UNION CARBIDE CORPORATION 270 Park Avenue, New York, N.Y. 10017, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung von Koronaentladungsreaktionen

Die Erfindung befaßt sich mit Koronareaktionssystemen und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung, die es erlauben, den elektrischen Wirkungsgrad von chemischen Reaktionen zu erhöhen, die mittels einer Koronaentladung eingeleitet werden.

Es ist bekannt, daß zahlreiche chemische Reaktionen, beispielsweise die Umwandlung von Sauerstoff in Ozon, wirkungsvoll in Gegenwart einer elektrischen Koronaentladung durchgeführt werden können. Hochspannungs-Koronaentladungen erwiesen sich zwar in vielen Fällen als brauchbares Mittel zur Einleitung von chemischen Reaktionen, doch sind die bekannten, mit Koronaentladung arbeitenden Prozesse extrem wenig leistungsfähig, was die elektrische Energie anbelangt, die je Einheit des gewünschten erzeugten Reaktionsprodukts erforderlich ist. Beispielsweise beträgt bei der Herstellung

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von Ozon aus Sauerstoff die theoretisch erforderliche Energie 0,97 kWh/kg Ozon. In der Praxis werden dagegen ungefähr 6,6 kWh/kg bei Einspeisung von Sauerstoff und 17,0 kWh/kg bei Einspeisung von trockener Luft benötigt.

Es wurde versucht, die zur Durchführung einer Koronareaktion erforderliche Energiemenge herabzusetzen, indem zahlreiche Betriebsparameter des Koronaerzeugungssystems variiert wurden. Beispielsweise ist es bekannt, daß eine impulsförmige Hochspannungsenergie mit einer Impulsdauer von einer Mikrosekunde und einer Frequenz bis herauf zu 1 kHz Kohlendioxid wirksamer zerlegt als dies bei einer konventionellen 60 Hz-Wechselspannung der Fall ist. Es wurde jedoch auch gezeigt, daß der Einsatz einer extrem hochfrequenten Koronaenergie im Hochfrequenzbereich von 1-20 MHz zu keiner Steigerung des Wirkungsgrades bei der Ozonproduktion führt.

Durch Beeinflussung von Frequenz und Wellenform läßt sich bei bekannten Anordnungen angeblich der Wirkungsgrad für durch eine Koronaentladung eingeleitete chemische Reaktionen ändern; die Praxis hat jedoch gezeigt, daß die bekannten Verfahren keine Verbesserung darstellen und vom wirtschaftlichen Standpunkt her unbrauchbar sind. Dies ist in erster Linie darauf zurückzuführen, daß die Verwendung von hohen Frequenzen und Spannungen die Bildung von Überschußwärme zur Folge hat, die nicht mehr beherrscht werden kann, wenn es um einen

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Betrieb in großem Maßstab und um hohe Einheitskapazitäten geht, die große Energiedichten je Einheit der Elektrodenoberfläche erfordern.

Mit der Erfindung soll ein verbessertes Koronaentladungssystem geschaffen werden. Es soll ein Verfahren erhalten werden, das es erlaubt, die elektrische Gesamtenergie minimal zu halten, die benötigt wird, um eine chemische Reaktion unter Zuhilfenahme der Koronaentladung durchzuführen. Die Menge der Überwärme, die auf einen Koronaentladungs-Reaktionsprozeß zurückzuführen ist, soll wesentlich verkleinert werden. Es soll ein Verfahren erhalten werden, bei dem sich die Arbeits- und Anlagenparameter eines mit Koronaentladung arbeitenden chemischen Reaktionssystems optimieren lassen, um für eine maximale Produktausbeute und minimale Wärmeverluste zu sorgen.

Es soll ferner eine verbesserte Koronageneratorvorrichtung geschaffen werden, die Koronareaktionsprozesse zuläßt, die bei einer hohen Einheitskapazität und einem maximalen elektrischen Wirkungsgrad durchgeführt werden. Es soll eine verbesserte Ozonerzeugeranlage geschaffen werden, die es erlaubt, auf leistungsfähige und wirtschaftliche Weise Ozon in großen Mengen aus einem sauerstoffhaltigen Reaktionsgas, beispielsweise Luft, herzustellen, das erhebliche Mengen an Feuchtigkeit und anderen Verunreinigungen enthält.

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Mit der Erfindung soll ferner eine wirtschaftliche, verläßliche Stromquelle für schmale, hochfrequente Hochspannungsimpulse geschaffen werden, die es erlaubt, große Koronageneratoren zu betreiben, um Ozon in kommerziellen Mengen herzustellen.

Es soll eine Anlage geschaffen werden, mittels deren sich Ozon sicher in Konzentrationen von 10 Gew.% erzeugen läßt, ohne daß es zu einer unerwünschten Ozonzerlegung kommt.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine aufgebrochene Querschnittsansicht einer typischen Koronaentladungszelle, die im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden kann;

Fig. 2 eine graphische Darstellung, bei der zugeführte, angelegte, dielektrische und am Spalt herrschende Spannungen in der Koordinatenrichtung über der Zeit als Abszisse aufgetragen sind, wobei die bevorzugte Wellenform der zur Erzeugung der Koronaentladung benutzten elektrischen Energieimpulse veranschaulicht ist;

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Fig. 3 und 4 Schaltbilder von bevorzugten Stromquellen, die verwendet werden können, um die gewünschte Koronaentladung zu erhalten;

Fig. 5 ein schematisches elektrisches Schaltbild, das eine bevorzugte Serien-Parallel-Verbindung mehrerer Koronazellen erkennen läßt;

Fig. 6 eine graphische Darstellung, bei der die spezifische Ozonausbeute in Ordinantenrichtung über dem Tastverhältnis als Abszisse aufgetragen ist und die verwendet werden kann, um bestimmte bevorzugte Arbeitsparameter auszuwählen, sowie

Fig. 7 eine graphische Darstellung, bei der der prozentuale Energieverlust in Ordinatenrichtung über dem Tastverhältnis als Abszisse aufgetragen ist und die es, erlaubt, bestimmte bevorzugte Arbeitsparameter für die praktische Durchführung des erläuterten Verfahrens auszuwählen.

Bei dem Verfahren, nach der Erfindung wird der elektrische Wirkungsgrad eines Koronaentladungs-Reaktionssystems gesteigert und entsprechend die Menge der erzeugten Abwärme wesentlich herabgesetzt, indem mit schmalen Hochspannungsimpulsen und einem verhältnismäßig niedrigen Vorspannungspotential

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gearbeitet wird.

Bei der Koronareaktionsanlage nach der Erfindung wird die Koronaentladung in einem gasgefüllten Spalt zwischen einander gegenüberstehenden Elektroden mittels einer die Form eines schmalen Impulses aufweisenden elektrischen Hochspannungsentladung herbeigeführt, wobei die Breite der elektrischen Impulse kleiner als die Gasionenlaufzeit zwischen den Elektroden ist und wobei ein Niederspannungs-Vorspannungspotential zwischen den Elektroden aufrechterhalten wird, was ausreicht, um in dem Zeitintervall zwischen den Impulsen die Gasionen im wesentlichen aus dem Spalt zu beseitigen.

Bei den meisten bekannten Koronaentladungsanlagen wird das elektrische Hochspannungspotential an den Entladungsspalt in Form von verhältnismäßig breiten elektrischen Impulsen angelegt. Typischerweise handelt es sich bei der zugeführten elektrischen Energie um eine normale Sinuswelle; in anderen Fällen wurden Energieimpulse mit einer Impulsdauer von 1 bis 200 Mikrosekunden verwendet.

Es zeigte sich, daß diese bekannten Anordnungen einen extrem schlechten Wirkungsgrad haben und daß 90 bis 99 % der elektrisch Energie in Form von Überschußwärme verloren gehen. Es wurde gefunden, daß die bei solchen bekannten Anlagen erzeugte

J. Uberschußwärme auf die kinetische Energie zurückzuführen ist,

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die den geladenen Gasmolekülen (ionen) vermittelt wird, die sich in dem Koronaentladungsspalt befinden. Die Elektronen, die für die Bildung des gewünschten Reaktionsprodukts verantwortlich sind, werden während des anfänglichen Teils des herkömmlichen elektrischen Energieimpulses gebildet und
auf das Reaktionspotential beschleunigt. Der restliche Teil des Impulses führt kinetische Energie den geladenen Gasmolekülen zu, die auf die Bildung der Elektronen zurückgehen und die zur Ausbildung des Reaktionsprodukts nichts beitragen. Diese ionisierten Gasmoleküle geben ihre kinetische Energie in unproduktiven Kollisionen ab; sie erscheint in dem
Reaktionssystem als Abwärme.

Bei dem vorliegend erläuterten Verfahren wird die Abwärmemenge wesentlich herabgesetzt, indem die angelegte elektrische Wellenform in zweierlei Weise modifiziert wird:

(1) Die Dauer des elektrischen Energieimpulses (T ) ist so gewählt, daß sie wesentlich kleiner als die
Gasionenlaufzeit über den Entladungsspalt (T+) ist.

(2) Zwischen den Entl.adungselektroden wird ein verhältnismäßig niedriges Vorspannungspotential (V. ) aufrechterhalten, um die Mehrzahl der geladenen Gasmoleküle zu beseitigen.

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Es zeigte sich, daß'durch Verwendung eines extrem schmalen Energieimpulses mit dem zur Erzeugung von Ozon erforderlichen Zündpotential (V ) die gebildeten Elektronen auf einen Energiewert beschleunigt werden, wie er zur Durchführung von nützlicher Arbeit erforderlich ist. Der Energieimpuls hat jedoch keine ausreichende Dauer, um auf die entsprechend gebildeten geladenen Gasmoleküle in nennenswertem Umfang Verlustenergie zu übertragen.

Es zeigte sich jedoch, daß die im Entladungsspalt vorhandenen Gasionen vor dem nächsten angelegten Energieimpuls beseitigt werden müssen; andernfalls geht ein wesentlicher Teil des Energieimpulses durch zusätzliche Beschleunigung der unproduktiven Gasionen verloren. Um die Gasionentrümmer zu beseitigen, wird während des Intervalls zwischen den elektrischen Impulsen hoher Energie ein verhältnismäßig■niedriges Vorspannungspotential oder Ionenräumpotential angelegt. Die Anlegung dieses niedrigen Vorspannungspotentials erfolgt für eine Zeitspanne, die erheblich größer als diejenige des Hochenergxeimpulses ist. Da jedoch die einem geladenen Teil in einem elektrischen Feld zugeführte Energie nur eine Funktion der Teilchenladung und des Feldpotentials ist, ist die zum Ausräumen der Ionentrümmer aus dem Entladungsspalt benötigte Energie verhältnismäßig klein.

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Die Beziehung, die das vorzugsweise verwendete niedrige Vorspannungspotential V. angibt, lautet wie folgt:

T_r v_b - T₊ v_s

τ;

wobei T die Impulsfolgedauer und T+ die berechnete Gasionenlaufzeit ist, um praktisch alle Gasionen aus dem Spalt bei dem Zünd-(Koronaentladungs-)Potential V abzuräumen.

Um die tatsächliche Impulsbreite und die Frequenz vorzugeben, die bei. der Herstellung der hochfrequenten, schmalen Energieimpulse verwendet werden, muß eine Impulsbreite gewählt

werden, die wesentlich kleiner als die Impulsfolgedauer (die den Kehrwert der Frequenz darstellt) ist. Im allgemeinen ist die tatsächliche Impulsbreite T so auszuwählen, daß sie einen kleinen Prozentsatz der Gesamtimpulsfolgedauer T aus-macht. Es zeigte sich, daß bei den meisten Anwendungsfällen T zwischen 0,1 und 10% von T liegt. Um die gewünschte chemische Reaktion herbeizuführen, sollte die Impulsbreite ferner ausreichend sein, um den die gewünschte chemische Reaktion auslösenden Elektronen eine hinreichende kinetische Energie zu vermitteln.. Die gewünschte schmale Impulsbreite T ist daher etwas größer als die zum Beschleunigen der

Elektronen über den Entladungsspalt erforderliche Impulsdauer wird als T

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breite; diese Zeitdauer wird als T bezeichnet.

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In weiterer Ausgestaltung des neuen Verfahrens und zur Optimierung der Auslegung der Anlage und der dort verwendeten elektrischen Schaltungen können die Betriebs- und Schaltungsparameter zweckmäßig entsprechend den folgenden Erläuterungen einer Schaltung gewählt werden, bei der als Stromquelle eine herkömmliche Vakuumschaltröhre mit beheizter Kathode vorgesehen ist.

Bekanntlich lassen sich bei den meisten Vakuumschaltröhren mit beheiztem Heizfaden optimale elektrische Wirkungsgrade erzielen, wenn mit einem möglichst hohen Tastverhältnis (D) gearbeitet wird. Das heißt, die Beziehung

wird unter Berücksichtigung der Energieverluste maximiert, die bei einer Koronaerzeugung auf Grund einer Impulsbreite T auftreten, die notwendigerweise größer als die Elektronenlaufzeit T und wesentlich kleiner als die Gasionenlaufzeit T+ e

Es zeigte sich, daß zur Optimierung der Parameter für das Tastverhältnis D, die Impulsbreite T und die Impulsfolgedauer T , die den Kehrwert der Impulsfrequenz f bildet, die folgende Beziehung herangezogen werden kann:

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Dabei ist T+ die Gasionenlaufzeit, die sich für jedes Gasion in bekannter Weise (vergleiche z, B. J.D. Cobine, "Gaseous Conductors", Dover Publications, N.Y. 1958) leicht berechnen läßt.

Die Gleichung (1) läßt sich umschreiben als

Es wurde gefunden, daß bei Anwendung der von Cobine genannten Beziehungen für Luft gilt:

h) fr <«>

Das Produkt Kp ist für jedes Gas konstant. Für Luft gilt:·"

Kp » 1064 ( ) (mm Hg) (5)

Eine brauchbare Annäherung für T+ ist

T+ - 1,83 · 1O~⁵tg (6)

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Um ein Beispiel dafür zu geben, wie die Arbeitsparameter
für eine Koronaentladungsanlage optimiert werden können, bei der Ozon aus Luft bei einem Druck (p) von 1 52O mm Hg absolut und einem Entladungsspalt von 0,115 cm erzeugt wird, dienen die vorliegenden Berechnungen, wobei die vorstehende
Gleichung (6) liefert:

T+ = 2,10 /US.

Die Zündspannung V oder das Spaltpotential, die bzw. das
zur Erzeugung der Koronaentladung erforderlich ist, wird aus der folgenden, bei Cobine angegebenen Beziehung errechnet:

V_s = 40 ρ tg

=40-1 52O -0,115 = 6 992 V.

Die Impulsbreite T wird aus der obigen Gleichung (2) wie
folgt bestimmt:

T = oC T+,

w '

wobei ot kleiner als 1 ist. T wird ferner etwas größer als die Elektronenlaufzeit T über den Entladungsspalt gewählt, die leicht berechnet werden kann, indem die Masse des
Elektrons mit der Masse des Gasions (Sauerstoff) verglichen wird, die bei der Berechnung der Gasionenlaufzeit T+ herangezogen wurde. Diese Berechnung ergibt:

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~\'i84O · 16

Es läßt sich zeigen, daß die Größe der bei der Ozonerzeugung verbrauchten Energie, d.h. die spezifische Ozonausbeute S , die auf Impulsbreitenverluste und Impulsvorspannungsverluste zurückgeht, näherungsweise folgenden Wert hat:

S_y - 0,6 (1 + oG) ( 1 + 2 ).

Sie hat einen Kleinstwert wenn

χ -

Dementsprechend gilt

S (min) = 0,6 (1 + 4 "VcT )² = 0,6 (1 + 4<£ )².

Wenn S in kWh/kg erzeugtem Ozon über D₁ dem Tastverhältnis, aufgetragen wird, ergibt sich eine Kurve der in Fig. 6 gezeigten Art. Fig. 6 läßt erkennen, daß D möglichst klein sein sollte, um die niedrigste spezifische Ozonausbeute S in kWh/kg erzeugtem O-, zu erhalten, so weit dies die Impulsform anbelangt.

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Zur Auswahl eines speziellen Wertes für das Tastverhältnis D bei Verwendung einer typischen Stromquelle mit einer Vakuumröhre mit beheizter Kathode, wo der Heizfadenverlust der Vakuumröhre von primärem Interesse ist, wird eine Kurve der in Fig. 7 gezeigten Art aufgezeichnet. In Fig. 7 ist das Tastverhältnis D als ausgezogene Linie über dem prozentualen Energieverlust aufgetragen, der auf die Impulsform zurückzuführen ist, die sich leicht aus Fig. 6 bestimmen läßt. Ferner sind in Fig. 7 zwei gestrichelte Linien eingetragen, die den prozentualen Energieverlust erkennen lassen, der auf die Kathodenheizung bei zwei typischen Vakuumschaltröhren für 1OO bzw. 15O kW zurückgeht. Aus Fig. 7 folgt, daß das bevorzugte Tastverhältnis D für die 150 kW-Röhre bei ungefähr O.OO1 liegt. Dies ist ungefähr der Wert, wo der Röhrenheizverlust gleich dem auf die Impulsform zurückzuführenden Verlust (Prozeßverlust) ist.

Wenn für das Tastverhältnis D der Wert 0,001 ausgewählt ist, wird JL, wie folgt errechnet:

= VoVooi

0,0317.

Aus den Werten ⁰^ und T+ werden die gewünschte Impulsbreite T

und die Frequenz f wie folgt errechnet:

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T₁, = JL T+ w

0,0317 · 2,09 = 0,066 ,us

1 D ^Tr ^{= T}

15 100 Hz,

Zur Bestimmung des bevorzugten Niederspannungs-Vorspannungspotentials V, , mittels dessen positiv geladene Gasmoleküle zwischen den Impulsen aus dem Entladungsspalt herausgetrieben werden, wird die folgende Beziehung benutzt:

1

^Vb	— -r	09	5	OO	und T_p
v_b	2,	1		V.	6975
	- 15
= 31

f 15 1OO

Entsprechend den vorstehenden Berechnungen lassen sich die bevorzugten Arbeitsparameter wie folgt zusammenfassen:

D = 0,001
V_c = 6 975 V

f = 15 1OO Hz V_b" = 315 V.

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Fig. 1 zeigt, teilweise aufgebrochen, einen Querschnitt einer Koronazelle, die sich für Koronareaktionsanlagen der vorliegend erläuterten Art eignet. Die Koronareaktionszelle nach Fig. 1 weist ein gasdichtes Gehäuse 1 auf, innerhalb dessen zwei einander gegenüberstehende Elektroden 2 und 3 untergebracht sind. Zwischen den Elektroden 2 und 3 befinden sich dielektrische Platten 4 und 5, deren Innenflächen einen Koronaentladungsspalt von der Breite tg begrenzen. Die dielektrischen Platten haben eine Dicke t , deren Abmessung der Deutlichkeit halber stark vergrößert ist. Entsprechend ist auch die Abmessung tg der besseren Übersicht halber stark vergrößert dargestellt. Die Dicke t , der dielektrischen Platten kann herab bis zu 0,1 mm betragen und in manchen Fällen bis herauf zu 24 bis 50 mm gehen. Die Breite t des Entladungsspaltes liegt zwischen 0,1 und 50 mm.

Die Elektrodenplatten 2 und 3 sind an eine externe Stromquelle über Leitungen 6 und 7 angeschlossen, die in das Gehäuse 1 über Isolierbuchsen 8 und 9 eintreten. Während bei der dargestellten Ausführungsform die Elektroden 2 und 3 nicht mit dem Gehäuse 1 in Kontakt stehen, kann in der Praxis für einen solchen Kontakt gesorgt werden, wenn das Gehäuse 1 aus einem im wesentlichen elektrisch nicht-leitenden Material gefertigt ist. Außerdem kann die Elektrode 2 oder die Elektrode 3 an Masse gelegt sein; besteht das Gehäuse aus einem leitfähigen Material, kann es eine der Elektroden tragen.

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Entsprechend Fig. 1 tritt Reaktionsgas in das Gehäuse 1 über eine Leitung 10 ein, während das Reaktionsprodukt aus dem Gehäuse über eine Leitung 11 abströmt. Der Pfeil 12 gibt die Richtung des in das Gehäuse 1 einströmenden Reaktionsgases an, während der Pfeil 13 die Richtung der austretenden Reaktionsprodukte erkennen läßt. In Fig. 1 ist mit 14 die Koronaentladungszone bezeichnet, die zwischen den Elektroden 2 und 3 und den dielektrischen Platten 4 und 5 gebildet wird. Vorliegend sind zwe.i dielektrische Platten gezeigt, von denen jede mit der betreffenden Elektrode 2 und 3 in Kontakt steht. Es kann jedoch auch mit Vorrichtungen gearbeitet werden, bei denen die dielektrischen Platten in Abstand von den Elektroden sitzen oder bei denen eine einzige dielektrische Platte zwischen den Elektroden angeordnet ist. In der Praxis werden befriedigende Ergebnisse erzielt, wenn die dielektrischen Platten aus Werkstoffen mit guten dielektrischen Werten gefertigt sind, d.h. einer Durchschlagfestigkeit von ungefähr 100 OOO bis 1 OOO OOO V/ cm. Beispielsweise kann mit Glas gearbeitet werden. Besonders gute Ergebnisse werden mit extrem dünnen dielektrischen Schichten erhalten, die aus aufgebrannten Porzellan-Emaille-Überzügen mit einer Dicke von ungefähr 0,1 bis 0,5 mm bestehen.

Fig. 2 zeigt in graphisch idealisierter Darstellung die Form der gewünschten schmalen elektrischen Energieimpulse, die bei der Durchführung des erläuterten Verfahrens benutzt

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werden. In Fig. 2 sind vier Kurven veranschaulicht, wobei die Spannung in Ordinatenrichtung und die Zeit in Abszissenrichtung aufgetragen sind. Die ausgezogene Kurve E. stellt die Spannung des vorzugsweise benutzten Rechteckimpulses dar, der ursprünglich zweckmäßig mittels der Hochgeschwindigkeitsschalteinrichtung einer geeigneten Stromquelle erzeugt wird Die Kurve E~ (dargestellt als eine Reihe von x) zeigt die Spannung des ursprünglichen Energieimpulses E. nach Durchlauf^en einer zweckentsprechenden Induktivität, deren Wert so gewählt ist, daß die Energieverluste minimal gehalten werden, die normalerweise auf die Aufladung eines RC-Kreises zurückgehen. E_ ist der Energieimpuls, der an die Elektroden der Koronazelle nach Fig. 1 angelegt wird. Die Kurve V (gestrichelte Linie) stellt die Spannung dar, die an dem Entladungsspalt 14 der Koronazelle auftritt und die einen Höchstwert V hat, der das Zünd- oder Ionisationspotential des Spalts ist. V hat einen kleineren Wert als V, , das Vorspannungspotential. Die Impulsbreite beträgt T ; die Impulsfolgedauer hat den Wert

T . Die Kurve V, (gepunktete Linie) stellt den Wert des Potentials dar, das an den dielektrischen Schichten der Koronazelle auftritt. Wie im folgenden noch diskutiert ist, liefert das Verständnis der verschiedenen bevorzugten Spannungswellenformen, die an verschiedenen Stellen der Koronazelle auftreten, eine Basis, anhand deren der Fachmann eine zur Durchführung des geschilderten Verfahrens geeignete Schaltung auslegen kann.

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Während entsprechend der bevorzugten Wellenform nach Fig. 2 die Impulse unipolar sind, versteht es sich, daß auch mit bipolaren Impulsen gearbeitet werden kann, d.h. Impulsen, deren Polarität wechselt. Ferner ist in Fig. 2 ein Vorspannungspotential dargestellt, das größer als Null ist, d.h. einen positiven Wert hat. Es kann aber auch mit einem V, in Form eines negativen Vorspannungspotentials, d.h. einem Wert kleiner als Null, gearbeitet werden. Bei der Darstellung nach Fig. 2 ist weiterhin V, im wesentlichen konstant. V, kann aber auch zwischen den Energieimpulsen entweder ansteigen oder abnehmen; d.h. V. braucht nicht unbedingt konstant zu bleiben, sondern kann sich in gewissem Umfang ändern.

Die in Fig. 2 gezeigte Wellenform läßt sich mit einer Vielzahl von bekannten Hochspannungsquellen erzeugen, die mit Hochgeschwindigkeitsschalteinrichtungen, beispielsweise Transistoren, Thyristoren, Varaktoren, Vakuumröhren mit Heizfaden und ohne Heizfaden, beispielsweise Thyratrons und Ignitrons, oder mit mechanischen Hochgeschwindigkeitsschaltern ausgestattet sind.

Die Fig. 3 und 4 zeigen zwei typische Schaltungsanordnungen, bei denen Vakuumschaltröhren mit beheizter Kathode vorgesehen sind. Es versteht sich jedoch, daß auch heizfadenlose Schaltgeräte, wie Thyratrons und Ignitrons, vorgesehen werden können,

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die praktisch keine Leerlaufverluste haben und mit denen der Prozeß noch wirtschaftlicher durchgeführt werden kann.

In Fig. 3 ist ein Koronaerzeugersystem veranschaulicht, bei dem eine Stromquelle mit Vakuumröhrenverstärker vorgesehen ist. Ein Impulsgenerator 24 ist über eine elektrische Leitung 26 an eine Gleichspannungsquelle 25 angeschlossen. Bei dem Impulsgenerator 24 kann es sich um einen handelsüblichen Impulsgenerator handeln, wie er beispielsweise von der Cober Electronics Inc. auf den Markt gebracht wird. Der Impulsgenerator kann Impulse mit einer Spannung bis zu 3 OOO V und Frequenzen im Bereich von 1 Hz bis 3 MHz abgeben. Im allgemeinen-.weist der Impulsgenerator 24 eine Triggerschaltung in Verbindung mit geeigneten Vakuumröhrenverstärkerstufen auf. Auch die Gleichspannungsquelle 25 stellt einen marktgängigen Baustein dar; sie liefert eine Gleichspannung zwischen ungefähr O und + 3 OOO V bei einer Leistung von bis zu 10 kW.

Mittels des Impulsgenerators 24 wird der Ausgang einer Vakuumschaltröhre 27 gesteuert. Bei der Vakuumschaltröhre handelt es sich um eine übliche Tetrode mit beheizter Kathode. Die beheizte Kathode 28 der Röhre 27 ist über Leitungen 29, 30 an eine Stromquelle angeschlossen. Die Heizstromquelle (nicht veranschaulicht) gibt im allgemeinen eine Spannung zwischen ungefähr 4 und 40 V ab. Die Vakuum-

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röhre 27 ist mit einer Anodenleitung 32, einer Hilfsgitterleitung 33 und einer Hauptgitterleitung 34 versehen. Die Hilfsgitterleitung 33 ist an eine Vorspannungsquelle 35 angeschlossen. Die Vorspannungsquelle weist eine Diode 36 auf, die an einen Leiäzungstransf ormator 37 angeschlossen ist, der seinerseits über einen Stellwiderstand 38 und Leitungen 39, 40 von einer herkömmlichen, nicht veranschaulichten 60 Hz-Wechselspannungsquelle gespeist wird. Die Vorspannungsquelle umfaßt ferner eine Kapazität 41 zur Glättung des A-isgangssignals.

Die Haupt- oder Schaltgitterleitung 34 der Vakuumröhre 27 ist mit dem Impulsgenerator 24 verbunden. Die Anodenleitung ist über eine Leitung 46, in der eine Reihenschaltung aus einer Induktanzspule 47 und einem Widerstand 48 liegt, an eine Gleichspannungsquelle 45 angeschlossen. Die Gleichspannungsquelle 45 steht ferner über die Leitung 46, eine Leitung 54, eine Induktanzspule 53 und eine Leitung 52 mit einer Koronazelle 50 in Verbindung. Die Spule 53 formt die erzeugte Rechteckwelle, um den Energieverlust kleinstmöglich zu halten, der normalerweise damit verbunden ist, daß ein Kondensator (in diesem Falle die Kapazität der ^zelle) über einen Ladewiderstand aufgeladen wird. Der Wert der bevorzugten Induktivität der Spule 53 wird aus der Beziehung

r _ tw /

erhalten.

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Eine Stromquelle 55 kann vorgesehen sein, um den Platten der Koronazelle 50 über eine Leitung 56 und eine Induktivität sowie dann über die Spule 53 und die Leitung 52 ein Vorspännungspotential zuzuführen. Eine Kapazität 58 dient der Abtrennung der Gleichvorspannung von dem restlichen Teil der Stromversorgungsschaltung Fallsdas Vorspannungspotential von der Schaltröhre geliefert wird, kann die Stromquelle 55 entfallen. Die Koronazelle 50 kann zweckmäßig in der in Fig. 1 veranschaulichten Weise aufgebaut sein. Der über die Koronazelle 50 führende Stromkreis wird durch eine Leitung 51 vervollständigt, die an die Anodenleitung 32 angeschlossen ist.

Im Betrieb der Vorrichtung nach Fig. 3 muß der Ausgang der Gleichspannungsquelle 45 mit einer gewünschten Frequenz geschaltet werden, die von dem Impulsgenerator 24 geliefert wird, der seinerseits aus der Gleichspannungsquelle 25 gespeist ist. Die Gleichspannungsquelle 45■-· wird im allgemeinen so eingestellt, daß sie eine Gleichspannung von ungefähr 5 000 bis 30 000 V abgibt. Die positive Ausgangsseite der Gleichspannungsquelle 45 ist mit der Koronazelle über die Induktivität 53 verbunden, die einen Wert von 1,0 bis 10,0 /uH haben kann. Das positive Ausgangssignal der Gleichspannungsquelle 45 wird auch der Anodenleitung 32 über die Induktivität 47, deren Wert zwischen 0,1 und 1,OH liegt, und dem widerstand 48 zugeführt, der einen Wert zwischen 1OO und 1OO 000 Ohm hat. Durch Schalten des Ausgangs-

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signals der Vakuumröhre 27 über das Gitter 34, das mit dem Impulsgenerator 24 verbunden ist, wird ein schmaler Hochfrequenzimpuls, der an den Platten der Koronazelle 50 auftritt, erzeugt. Im allgemeinen arbeitet der Impulsgenerator 24 mit einer Frequenz von O,1 bis 1OO kHz. Bei Vakuumschaltröhren geeigneter Auslegung wird das Gitter 33 der Röhre 27 auf einem Potential zwischen ungefähr +50 und +5OO V gehalten, so daß eine Vorspannung zwischen ungefähr 10 und 5 0OO V an die Platten der Koronazelle 5O angelegt werden kann. Wie die Fig. 4 erkennen läßt, bestehen auch andere Möglichkeiten, eine niedrige Vorspannung zwischen den Impulsen zuzuführen. Auf diese Weise können die Betriebsparameter der Koronazelle, was Frequenz, Vorspannung, Zündspannung und Impulsbreite anbelangt, bequem innerhalb der obenerläuterten Grenzwerte gewählt werden. Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 läßt sich als Hochvakuumröhrenmodulator bezeichnen.

Bei der abgewandelten Ausführungsform der Stromquelle gemäß Fig. 4 ist eine als Triode ausgebildete Vakuumschaltröhre 6O mit einer beheizten Kathode 61 , einer Anode 62 und einem Gitter 63 vorgesehen. Es handelt sich um einen klassischen Leitungsstromstoßmodulator. Ein Impulsgenerator 64 ist mit dem Gitter 63 und über eine Leitung 65 mit der an Masse liegenden Kathode 61 verbunden. An die Kathode 61 sind Heizleitungen 66 und 67 angeschlossen, die mit einer nicht veranschaulichten Stromquelle verbunden sind.

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Eine für eine Hochspannung sorgende Gleichspannungsquelle ist mit ihrer positiven Seite an die Anodenleitung 62 der Schaltröhre 60 angeschlossen. Die negative Seite der Gleichspannungsquelle 70 liegt an Masse. Eine für eine Gleichvorspannung sorgende Gleichspannungsquelle 80 liegt mit ihrer negativen Seite an Masse, während ihre positive Seite über eine Induktivität 81 mit einer Leitung 82 verbunden ist.

Die Gleichspannungsquellen 7O und 8O sowie der Schaltstromkreis sind an eine Impulsformerschaltung 84 angeschlossen, die Induktivitäten 85, 86 und 87 aufweist, die über Leitungen 88, 89 und 90 in Reihe miteinander geschaltet sind. Zu der Impulsformerschaltung 849Q^Oren ferner Kapazitäten 91, 92 und 93, die über Leitungen 94, 95 und 96 mit den Leitungen 88, 89 und 90 verbunden sind. Die Impulsformerschaltung 84 ist über eine Leitung 98 an den Schaltstromkreis der Gleichspannungsquelle angeschlossen. Der Ausgang der Impulsformerschaltung 84 steht über Leitungen 101 und 102 mit der Primärseite eines Abwärtstransformators 100 in Verbindung. Die Sekundärseite des Abwärtstransformators ist über Leitungen 106 und 107 an eine Koronazelle 105 angeschlossen. Die Abwärtstransformation wird bei Leistungspegeln von mehr als einigen kW notwendig. Es ist unpraktisch, Aufwärts-Impulstransformatoren mit den erforderlichen Eigenschaften bezüglich Bandbreite, Induktivität usw. für höhere Leistungspegel aufzubauen. Abwärtstransformatoren können jedoch ohne weiteres

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vorgesehen werden. Das Ausgangssignal der Vorspannungsquelle wird der Koronazelle 105 über die Leitungen 82 und 107 zugeführt.

Im Betrieb der Anordnung nach Fig. 4 erfolgt die Einstellung derart, daß die Spannungsquelle 70 eine Gleichspannung von ungefähr 10 OOO bis 100 0OO V erzeugt, die ander Anode der Schaltröhre 60 und an der einen Seite der Impulsformerschaltung 84 erscheint. Die Gleichspannungsquelle 80 wird so eingestellt, daß sie eine Gleichspannung von ungefähr 10 bis 10 000 V abgibt, die an die Elektroden der Koronazelle 105. angelegt wird. Der Impulsgenerator 64 liefert eine Ausgangsfrequenz im Bereich von 0,1- bis 200 kHz bei einer Spannung zwischen ungefähr 1OO und 10 000 V.

Bei der Impulsformerschaltung 84 sind die Induktivitäten 85, und 87 so bemessen, daß sie einen Wert zwischen ungefähr 1,0 und 1 OOO /^UH haben; die Kapazitäten 91, 92 und 93 haben einen Wert zwischen ungefähr 10" und 1 #uF. Wird die Impulsformerschaltung mit einem Impuls von dem Schaltröhrenkreis beaufschlagt, erscheint das Ausgangssignal der Impulsformerschaltung an dem Abwärtstransformator 1OO. Der Abwärtstransformator 100 hat vorzugsweise ein Windungszahlenverhältnis zwischen Primärseite und Sekundärseite von ungefähr 1 : 2 bis 1 : 100; in Folge dessen können die Induktanzwerte der Stromquelle ohne weiteres an diejenigen der Koronazelle angepaßt werden.

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Bei den Anordnungen nach den Fig. 3 und 4 ist der Koronagenerator als Block veranschaulicht; es ist angegeben, daß er zweckmäßigerweise mit einer Korona- oder Entladungszelle der in Fig. 1 veranschaulichten Art ausgestattet ist. In vielen Fällen erwies es sich jedoch als zweckmäßig, mehrere einzelne Koronazellen gemäß Fig. 1 in Reihe zu schalten, um für die Spannungsabfall- und Impedanzeigenschaften zu sorgen, die für die Hochfrequenzspannungsquellen nach den Fig. 3 und 4 erforderlich sind. Eine besonders zweckmäßige Kombination von Koronazellen ist in Fig. 5 dargestellt. Entsprechend Fig. 5 ist eine Mehrzahl von Koronazellen 110, die schematisch als gasgefüllte Kapazitäten veranschaulicht sind, über elektrische Leitungen 111 und 112 zu Serien-Parallel-Gruppen zusammengefaßt. Die Leitungen 111, 112 sind über Induktanzspulen 114-und 115 mit einer Stromzuleitung 116 verbunden. Die andere Seite der in Reihe geschalteten Koronazellen 110 ist an eine Elektrodenzuleitung 117 angeschlossen. Die Leitungen 116 und 117 werden zweckmäßigerweise mit den Ausgangsleitungen 51 und 52 der Anordnung nach Fig. 3 oder den Ausgangsleitungen 106 und 107 der Anordnung nach Fig. 4 verbunden. D.h., die Koronazellenanordnung nach Fig. 5 kann die Koronazelle 50 der Einrichtung nach Fig. 3 und die Koronazelle 105 c ■" Anlage gemäß Fig. 4 bilden.

Bei der Koronazellenanordnung nach Fig. 5 sind die Induktivitäten 114 und 115 so gewählt, daß eine Anpassung der

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Impedanz der in Serien-Parallelschaltung liegenden Koronazellen an die Impedanz des Ausgangs der Hochfrequenzstromversorgung erfolgt. Typischerweise haben die Induktanzspulen 114 und 115 einen Wert zwischen ungefähr 1 ,0 und 1C)O /uH. Während bei der Anordnung nach Fig. 5 zwei parallelgeschaltete Koronazellengruppen vorgesehen sind, von denen jede aus drei parallelgeschalteten Reihen zu je drei in Serie liegenden Koronazellen besteht, können in der Praxis beliebig viele parallelgeschaltete Zweige vorgesehen werden. Die Anzahl der in Serie geschalteten Zellen läßt sich so wählen, daß für den Spannungsabfall gesorgt wird, der für den Betrieb einer bestimmten Anlage erforderlich ist.

Beim Betrieb zahlreicher kommerzieller Anlagen erwies es sich als günstig, die Ausgänge einer Mehrzahl von Koronazellen in Reihe zu schalten, so daß der Gasstrom nacheinander durch die einzelnen Zellen hindurchtritt. Bei der Anordnung nach Fig. 5 kan.n daher der Reaktionsgasausgang einer bestimmten Koronazelle 11Ο mit der nächsten Zelle in Reihe geschaltet sein; zwischen den Koronazellen können Wärmeaustauscher vorgesehen sein, die das Reaktionsgas kühlen, das von einer Koronazelle zur nächsten -strömt. Bei der vorliegend veranschaulichten Anlage ist jedoch im allgemeinen eine Zwischenkühlung des von einer Koronazelle zur nächsten übertretenden Gases nicht erforderlich, weil die Abwärme minimal gehalten ist, die von den schmale Energieimpulse anliefernden Stromve

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quellen erzeugt wird. Eine Zwischenkühlung kann daher nur nach jedem dritten, vierten oder fünften in Reihe geschalteten Zweig erforderlich sein.

Im folgenden seien einige spezielle Ausführungsbeispiele angegeben.

Beispiel I

Es wurde eine Ozonerzeugeranlage unter Verwendung einer Stromquelle gemäß Fig. 3 aufgebaut. Bei dem Impulsgenerator handelte es sich um ein auf dem Markt erhältliches Gerät vom Typ Cober, Modell 606. Die Gleichspannungsquelle 25 lieferte eine Gleichspannung von 2 COO V bei 1,0 A. Die Gleichspannungsquelle 45 gab 75 000 V bei 0,5 A ab. Bei der Vakuumschaltröhre 27 handelte es sich um eine von der Firma Varian auf den Markt gebrachte Tetrode vom Typ 4 PR 1OO A. Die Kathodenheizleitungen 29 und 30 waren an eine Stromquelle von 6,3 V angeschlossen. Die Vorspqnnungsquelle 35 war so eingestellt, daß ein Vorspannungspotential von +1 600 V erzeugt wurde. Die Induktivität 47 hatte einen Wert von 3

· 10 Ohm. Die Indukt vität 53 hatte einen Wert von O,2 H.

der Wert des Widerstands 48 betrug 2 · 10 Ohm. Die InduktiDie Koronazelle 50 umfaßte 3 elektrisch in Reihe geschaltete

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Zellen, von denen jede eine Elektrodenoberfläche von 968 cm hatte. Die Dicke des Dielektrikums betrug 0,44 mm; der Spalt hatte eine Breite von 1,12 mm; das Dielektrikum bestand aus einem aufgebrannten Porzellan-Emaille-Material. Die Koronazelle war an eine Luftversorgung mit einem Druck von 0,67 at angeschlossen; in den Koronazellen wurde auf diese Weise eine Durchflußmenge von 325 l/min aufrechterhalten. Der Impulsgenerator arbeitete mit einer Frequenz von 10 OOO Hz bei einer Ausgangsgleichspannung von +600 V. Die Gleichspannungsquelle 25 lieferte eine Gleichspannung von -500 V, wahrend die Gleichspannungsquelle 45 eine Spannung von 30 OOO V abgab. Auf diese Weise wurde eine Rechteckimpulsfolge der in Fig. gezeigten Form erhalten. V betrug 6 OOO; V. betrug 200; T betrug 0,8 /us; T betrug 100 /US.

Die Vorrichtung wurde unter den vorstehend genannten Bedingungen betrieben; es wurden 45o g Ozon je h erzeugt. Der Gesamtenergieverbrauch belief sich auf 2,2 kWh/kg Ozon.

Beispiel II

Die im Beispiel I beschriebene Vorrichtung wurde mit variierenden Parametern bezüglich Einsatzgas, Frequenz, Impulsbreite, Vorspannungspotential und Zündspannung betrieben. Es wurde eine Reihe von Versuchen gemacht. Das erzeugte Ozon und der Energieverbrauch je g an erzeugtem Ozon wurden bestimmt.

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Die betreffenden Daten sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

TABELLE

versuch Nr.	Gas	Gasdurch flußmenge (l/min)	325
1	trockener Sauerstoff	325
2	trockener Sauerstoff	325
3	trockener Sauerstoff	325
4	trockene Luft 325
5	Feuchtluft (Taupunkt: + 1O°C)

Freq. TVV. Spezif.

f..\ w s b ». -u

(Hz.) / s f.,\ f..\ Ausbeute

(/us) (V) (V) _(kWh/kg

10 COO 0,8 6000 5OO 2,2

5 000 0,8 60OO 2OO 1,9

10 0OO 1 ,0 60OO 6OO 2,4

1O OCO 0,8 60OO 5OO 3,1

10 OCO 0,8 60OO 5OO 3,1

Die obigen Beispiele und die Beschreibung lassen klar erkennen, daß mittels des erläuterten Verfahrens der elektrische Gesamtwirkungsgrad einer Koronaanlage wesentlich verbessert werden kann. Während die vorstehenden Beispiele auf die Erzeugung von Ozon gerichtet sind, können auch zahlreiche andere chemische Reaktionen, beispielsweise für NpO₁-, H_?0_? und Nl-L, bei einer entsprechenden Wirkungsgradsteigerung durchgeführt werden.

P a tentα η Sprüche:

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Claims

Patentansprüche

(T) Verfahren zur Durchführung von Koronaentladungsreaktionen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reaktionsgas durch einen Koronaentladungsspalt hindurchgeleitet wird, eine Koronaentladung herbeigeführt wird, indem der Spalt mit einem schmalen elektrischen Energieimpuls beschickt wird, dessen Breite kleiner als die Gasionenlaufzeit über den Spalt und größer als die Elektronenlaufzeit ist, und an dem Spalt zwecks Beseitigung von Gasionen aus dem Spalt ein Niederspannungs-Vorspannungspotential aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgas Sauerstoff enthält und Ozon erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

mit einem Entladungsspalt von einer Breite zwischen ungefähr 0,1 und 1O,O mm gearbeitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungsspalt zwischen Elektroden ausgebildet wird, zwischen die ein Dielektrikum mit einer Dicke von O,1 bis 10,0 mm und einer auf Vakuum bezogenen relativen Dielektrizitätskonstante von 2,0 bis 200 eingebracht ist, wobei die Durchschlagsfestigkeit ausreichend hoch

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gewählt wird, um der angelegten Spannung Stand zu halten.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas auf einem Druck von - O,1 bis 3,0 at (Überdruck) gehalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas auf einer Temperatur von unter ungefähr 1OO C gehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Energie eine Frequenz von 0,1 bis 2OO kHz. hat.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die zugeführte Energie eine Spannung von 2,0 bis 2OO kV hat.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schmalen Impulse eine Dauer von ungefähr 1 bis 50 % der Laufzeit der einfach geladenen Gasionen haben.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorspannungspotential eine positive, eine negative und/ oder eine Wechselspannung vorgesehen wird, deren Größe zwischen ungefähr 0,1 und 50 % des Ionisationspotentials liegt.

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2610809. -sail. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse von einer Rechteckspannungsquelle über eine Induktivität zugeführt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit Impulsen von gleicher Polarität gearbeitet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit Impulsen von wechselnder Polarität gearbeitet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Impulse eine mit einer Vakuumschaltröhre ausgerüstete Stromquelle verwendet wird, bei der die Heizfadenenergieverluste im wesentlichen gleich der bei der Koronareaktion verbrauchten Energie gehalten werden.

15. Verfahren zum Optimieren der Frequenz und der Impulsbreite, mit denen eine Koronaentladungszelle unter Verwendung einer Vakuumröhren-Hochspannungsquelle betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastverhältnis einer Vakuumschaltröhre an der Stelle bestimmt wird, wo die Heizfadenverluste der Röhre im wesentlichen gleich der bei der Koronaentladungsreaktion verbrauchten Energie sind, und daß die Spannungsquelle derart betrieben wird, daß das Produkt aus der Frequenz und der Impulsbreite

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- 34 im wesentlichen gleich dem Tastverhältnis ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Frequenz zwischen ungefähr 0,1 und 2OO kHz gearbeitet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß an die Zelle ein niedriges Gleichspannungs- oder Wechselspannungs-Vorspannungspotential angelegt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Vorspannungspotential gearbeitet wird, dessen Wert

• zwischen ungefähr 0,1 und 50 % des Ionisationspotentials der Koronaentladung liegt.

19. Verfahren zum Erzeugen von Ozon durch eine Koronaentladung, dadurch gekennzeichnet, daß Sauerstoff durch einen Koronaentladungsspalt mit einer Breite von 0,1 bis 10 mm hindurchgeleitet wird, eine Koronaentladung herbeigeführt wird, indem elektrische Energie mit einer Spitzenspannung von ungefähr 2,0 bis 200 kV und einer Frequenz von 0,1 bis 200 kHz in Form von Hochspannungsimpulsen mit einer Dauer von ungefähr 0,1 bis 10 % der Impulsfolgedauer angelegt wird, und an dem Spalt zwischen den Impulsen ein Vorspannungspotential von ungefähr 1 bis 2OOO V aufrechterhalten wird.

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20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Vorspannungspotentiai gearbeitet wird, das ungefähr O,1 bis 50 % der Spitzenspannung beträgt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannungspotential für eine Zeitspanne von ungefähr 10 bis 100 % der Impulsfolgedauer angelegt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Vorspannungspotential gearbeitet wird, das im wesentlichen gleich dem Produkt aus der Sauerstoffionenlaufzeit und der Spitzenspannung dividiert durch die Impulsfolgedauer ist.

23. Vorrichtung zur Durchführung von Koronaentladungsreaktionen, gekennzeichnet durch eine schmale Impulse liefernde Hochspannungsquelle und mehrere mit dem Ausgang der Hochspannungsquelle verbundene, elektrisch reihen-

' parallel-geschaltete Koronaentladungszellen, wobei mehrere in Reihe geschaltete Zellen mit einer Induktanzspule in Serie liegen und mehrere der Serienzweige parallel an die Spannungsquelle angeschlossen sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Koronaentladungszellen Wärmeaustauscher angeordnet sind.

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25. Vorrichtung zur Durchführung von Koronaentladungsreaktionen, gekennzeichnet durch eine Hochspannungsquelle, die an eine LC-Impulsformerschaltung angeschlossen ist, mittels deren schmale Impulse mit einer Spannung von ungefähr 2 bis 2OO kV und einer Frequenz von 0,1 bis 2OO kHz erzeugbar sind, sowie einen Leistungstransformator, dessen Primärseite mit dem Ausgang der Impulsformerschaltung verbunden und dessen Sekundärseite mit der Koronaentladungszelle in Reihe, geschaltet ist und der ein Primär/Sekundär-Windungszahlenverhältnis von ungefähr 1 : 2 bis 1 : 100 hat.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsformerschaltung mindestens drei Gruppen von reihen-parallel-geschalteten Konduktanzspulen und Kapazitäten aufweist.

27. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionsgas Feuchtluft verwendet wird.

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