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OZONERZEUGER
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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektronen-Ionen-?echnologie,
insbesondere auf Ozonerzeuger.
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Bekannt ist ein Ozonerzeuger mit einem Gehäuse, in dem äussere wassergekühlte
röhrenförmige geerdete Metallelektroden und koaxial in diese mit konstantem Spalt
eingesetzte Innenelektroden untergebracht sind, die Rohre aus dielektrischem Material,
z.B. aus Glas, bestehen, deren Innenoberflächen einen KetallUberzug haben, der mittels
Spezialvorrichtungen an eine Hochspannungsquelle angeschlossen ist. Das Gehäuse
enthält ferner Einrichtungen zur Su- und Abführung des zu verarbeitenden Gases sowie
Stutzen für die Wasserzuruhr und- abfuhr zwecks Kühlung der Aussenelektroden. Durch
die Ringspalte zwischen den Aussenelektroder. und dielektrischen Rohren wird in
Axialrichtung ein sauerstoffhaltiges Gas, z.B. Luft, durchgelassen. Infolge der
vorhandenen Hochspannung entsteht im Ringspalt eine"dunkle" elektrische Entladung,
unter deren Einfluss ein Teil des Sauerstoffes sich in Ozon umwandelt (siehe z.B.
DT-Patentschrift mr. 1271087, K1. 12, Gr. 13/12,1966).
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Sin Nachteil des bekannten Ozonerzeugers liegt in der begrenzten
Grösse der ihm zugeführten elektrischen Leistung, wird, deren Grenzwert durch die
Gastemperatur im Spalt raum bestimmt die von der Wärmeübertragung vom Gas zur Kühlflüssigkeit
abhängt, Bei Ubersteigen der Höchstleistung der Entladung nimmt die Gastemperatur
im Spalt rasch zu, was die Ozonausbeute herabsetzt und den Energieaufwand für seine
Produktion erhöht.
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Zweck der Erfindung ist es, die beschriebenen Nachteile zu beseitigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die Schafeiner fung
\ Einrichtung zur effektiveren Gaskühlung die Ozonausbeite im Ozonerzeuger bei ein
und derselben Oberfläche der Elektroden zu erhöhen und den Energieaufwand für die
Herstellung einer Oz oneinheit herabzusetzen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Ozonerzeuger vorgeschlagen, bestehend
aus einem Gehäuse, in dem ozonierende Elemente parallel angeordnet sind, von denen
Jedes Je eine koaxial liegende, durch eine dielektri-sche Barriere abgetrennte flüssigkeitsgekühlte
röhrenförmige Innen- und Aussenelektrode enthält, die mit einem konstanten Spalt,
durch den das zu bearbeitende Gas fliesst und in dem die elektrische Entladung erfolgt,montieit
be stehend sind,weiterlaus Vorrichtungen zur Zu- und Abflhrung des Gases, und aus
leiner Vorrichtung für die Hochspannungszuleitung an die Elektroden. Gemäss der
Erfindung sind zwischen den benachbarten ozonierenden Elementen längs ihrer Achsen
Gaskülilkammern angeordnet,die mit den Spalträumen der erwähnten ozonierenden Elemente
über Kanäle ftir den Gasdurchgang verbunden sind, wobei die Vorrichtungen
zur
Zu- und Abführungdes Gases 80 montiert sind, das das Gas in den ozonierenden Elementen
quer zu ihren Achsen strömt.
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Es ist zweckmässig, dass in den Gaskühlkammern Trennwände parallel
zu den Achsen ozonierender Elemente angebracht sind, was die Wärmeabgabe vom Gas
ZU den Kammerwänden verbessert.
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Es ist ferner zweckmässig, die Trennwände in den GaskUhlksmmern in
versetzter Anordnung anzubringen, was ebenfalls die Wärmeabgabe vom Gas zu den Kammerwänden
verbessert.
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Mit der Erfindung wurde ein Ozonerzeuger geschaffen, der die Möglichkeit
bietet, die Kühlung des zu bearbeitenden Gasstromes gegenüber den bekannten Ozonerzeugern
wesentlich zu verbessern,was es erlaubt, den Wert der zugeleiteten elektrischen
Leistung zu vergrössern und folglich die Leistung des Ozonerzeugers zu erhöhen,
Verluste an Ozon infolge seines thermischen Zerfalls herabzusetzen und den Energieaufwand
für die Produktion von Ozon durchschnittlich um 20-30So zu vermindern.
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Das Wesen der Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme
auf die beigelegten Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Gesamtansicht des erfindungsgemässen Ozonerzeugers
im Längsschnitt; Fig. 2 einen Schnitt II-II auf Fig. 1 und Fig. 3 einen Teil des
Ozonerzeugers mit versetzt angeordneten Trennwänden in Gaskühikammern.
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Der auf Fig. 1-3 dargestellte Ozonerzeuger hat ein Metallgehäuse
1,
in dem Innenelektroden 2 als zylindrische ctallrohre mit dielektrischem Überzug
3, z.B. aus Glasemaille, auf ihrer äusseren Oberfläche angeordnet sind. Äussere
Elektroden setzen reich aus zwei im Gehäuse 1 dicht befestigten Metaliplatten -
einer oberen 4 und einer unteren 5 zusammen, welche die Innenelektroden 2 mit einem
konstanten Spalt (den Zonen der elektrischen Entladung) 6 umfassen, und bilden parallel
angeordnete ozonierende Elemente mit den Achsen OOi .Zwischen den ozonierenden Elementen,
ausserhalb der Zonen 6 der elektrischen Entladung bilden die Platten 4 und 5 Kühlkammern
7, in denen Trennwände 8 zur besseren Wärmeabgabe vom Gas zu den Wänden der Platten
4 und 5 befestigt sind.
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Die Wande des Gehäuses 1 des Ozonerzeugers und der Platten 4 und
5 bilden rammern 9 und 10, die miteinander mittels Rohre (nicht abgebildet), welche
durch die Platten 4 und 5 gehen, hydraulisch verbunden sind. In den Rammern 9 und
10 zirkuliert eine Kühlflüssigkeit, z.B. Wasser, das durch den Stutzen 11 zugeführt
und durch den Stutzen 12 abgeführt wird.
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Zur Zuführung des Ausgangsgases in die Zonen 6 der elektrischen Entladung
ist eine Kollektorkemmer 13 mit einem Stutzen 14 für die Gaszufuhr vorgesehen,während
zur Abführung des ozonierten Gases eine Kollektorkammer 15 mit einem Stutzen 16
vorgesehen ist.
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Die Innenelektroden 2 sind mittels UberwurSmuttern 17 über die Abdichtungen
18 an die Stutzen 19 und l9a der Kollektoren 2Q und 21 für die Zufuhr bzw. Abfuhr
der Kühlflüssigkeit in die inneren Hohlräume XA" der Elektroden 2 angeschlossen.
Die Innenelektroden
2 sind mittels elastischer Abdichtungsringe
22 in den zentrierenden Flanschen 23 aus dielektrischem Material abgedichtet befestigt,
die mit Hilfe von Dichtungen 24 auf den Seitenwänden 25 des Gehäuses 1 fest angeordnet
sind. Die Hochspannung wird zu den Innenelektroden 2 von einem Hochspannungstransformator
(nicht abgebildet) huber den stromleitenden Stift 26 zugeführt, der an einem Bodenisolator
27 befestigt ist, welcher auf einem Schutzkasten 28 aus dielektrischem Material,
z.B. Vinoplast angebracht und auf dem Gehäuse 1 fest montiert ist.
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Der stromleitende Stift 26 ist mit Hilfe eines biegsamen Leiters
29 elektrisch mit dem Kollektor 21 verbunden, über den wie auch über die Stutzen
19 und 19a und die Mutter 17 die Zuführung der Hochspannung zu den Innenelektroden
2 erfolgt.
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Die Platten 4 und 5 der Aussenelektroden sind über das Gehäuse 1
geerdet.
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Auf Fig. 3 ist die versetzte Anordnung der Trennwände 8a, 6b und
So in der SEhlksmmer 7a gezeigt, was die Warmeabgabe vom Gas zu der Küh1flssigkeit
verbessert.
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Der Ozonerzeuger kation ferner eine Einrichtung zur Vermeidung eines
Kurzschlusses enthalten, z.B. röhrenförmige Spiralen aus dielektrischem Material
(nicht abgebildet), die vor den Stutzen 30 und 31 für die Zu-bzw. Abfuhr der Kühlflilssigkeit
montiert werden, wenn als solche Wasser verwendet wird. Die abgewickelte Länge der
röhrenförmigen Spiralen wird so ausgewählt, dass der elektrische Wasserwiderstand
für die Vermeidung des Kurzachlusses ausreicht.
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Die Richtungen der Gasströmung und der Kühlflüssigkeit im
Ozonerzeuger
sind auf Fig. 1 und 2 mit Pfeilen gekemlæeichnet.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Gasströmung in den ozonierenden
Elementen 2, 4, 5 quer zu ihren Achsen °-°1 gerichtet.
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Der vorgeschlagene Ozonerzeuger funktioniert folgendermassen Der
zu vemrbeitende sauerstoffhaltige Gasstrom, z.B.
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Luft, wird ununterbrochen zwangsläufig über den Stutzen 14 für die
Zufuhr in den Kollektor 13 geleitet und strömt von dort in die Zonen 6 der elektrischen
Entladung ein.
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Indem das Gas die Zone 6 der elektrischen Entladung durchströmt und
die Innenelektrode 2 umfliesst, wird es der Einwirkung einer "dunklen" elektrischen
Entladung ausgesetzt. Die dunkle Entladung entsteht in den Spalt räumen 6 unter
der Einwirkung der Hochspannung zwischen der Innenelektrode 2 mit dielektrir schem
Uberzug 3 und den geerdeten Platten 4 und 5, die die Aussenelektrode bilden. Unter
der Einwirkung der elektrischen Entladung wandelt sich ein Teil des Sauerstoffes
in Ozon um.
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Dabei erhitzt sich das Gas, und zur Vermeidung des thermischen r Zefall3
des Ozons wird es einer zwangsläufigen Kühlung durch die Kühlflüssigkeit ausgesetzt,
die in den Kammern 9, 10 und im Hohlraum "A" der Innenelektroden 2 zirkuliert.
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Beim Austritt aus der Entladungszone 6 strömt das Gas über die Kanäle
fla in die Kammer 7 bzw. 7a, wo es zusätzlich abgekühlt wird, was die thermische
Stabilität des entstandenen Ozons sichert. Darauf strömt das Gas über den Kanal
¢a" in die Entladungszone 6 des nächsten ozonierenden Elementes ein und durchströmt
ferner erneut die Kühlkammer 7 bzw. 7a. Bei mehrfacher
aufeinanderfolgenden
Durchströmung der Entladungszonen 6 und der Kühlkammern 7 bzw. 7a wird die Gastemperatur
auf einem optimalen ert aufrechterhalten, wodurch die Ozonausbeute wesentlich erhöht
und der thermische Zerfall des Ozons auf ein Minimum herabgesetzt wird. Das ozonierte
Gas tritt aus dem Ozonerzeuger durch den Kollektor 15 und den Stutzen 16 aus.