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Vorrichtung zur Erzeugung n Ozon
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Die vorliegende Erfiniung betrifft eire Vorrichtung zur Erzeugung
von Ozon aus Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas, mit einer Behandlungskammer
mit zwei Elektroden, die einen Kondensator bilden, zwischen desen Platten das zu
behandelnde Medium durchgeführt wird.
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Mit diesem Oberbegriff wird auf eine Stand der Technik bei Ozonisatoren
bezug genommen, wie er beispielsweise aus der DT - AS 19 01 210 bekannt ist.
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Bei diesem bekannten Ozonisator wird dwrc:n stoßartige Entladung eines
im Impulsgenerator vorgesehenen Ladekondensators ein Spannungsimpuls erzeugt Dieser
Spannungsimpuls wird mittels eines Hochspannungstransformators hochtransformiert
und Über die Sekundärwicklung des rX spannungstransf-ormators den beiden Elektroden
der Behandlungskammer zugeführt, wodurch zwischen diesen Elektroden ein Spannungsüberschlag
mit nachfolgender Entladung stattfindet, wobei der Sauerstoff dissoziiert und dann
das Ozon gebildet wird.
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Da die beiden Elektroden selbst einen Kondensator darstellen1 wird
in Verbindung mit de Sekundärwicklung des Irnpulstransformators ein Schirkreis gebildet,
welcher nn die-Impulsschaltung gekoppelt ist, die durch den Ladekondensator und
die Primärwicklung des Impulstransformators gebildet wird.
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Durch die magnetische Kopplung des Prirar-Lade/Etitladekreises sind
je nach Kopplungsgrad Ubertragungsvarluste und zeitlich veränderte Impedan zrückwirkungen,
auf den Sekundär-Parallel-Resonanzkreis gegeben, die ungünstige für den Wirkungsgrad
des Ozonisator sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile
zu vermeiden und insbestndere eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen,
deren Wirkungsgrad gegenüber der bekannten Vorrichtung höher ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgcschiagen, daß die eine Elektrode
über eineDrosse-l mit dem-einem Pol eins Schalters und die andere Elektrode mit
dem zweiten Pol des Schalters in Verbindung steht und daß ferner parallel zum Schalter
eine Spannungsquelle geschaltet ist.
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Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der durch die Elektroden
gebildeten Kondensator als Ladekondensator dient und damit Lade-und Resonanzkreis
dieselben Elemente (Kondensator bzw. Lade-Resonanzdrossel) aufweisen. Durch den
Schalter wird mit der doppelten oder mehrfachen Netzfrequenz der Ladekondensator
über die Drossel kurzgeschlossen, so daß sich bei der nun folgenden Entladung im
Serien-Resonanzkreis eine Frequenz einstellt, bei der der induktive Widerstand der
Resonanzdrossel gleich dem kapazitiven Widerstand der Kapazität ist. Der Serienresonanzkreis
hat gegenüber dem Parallel-Resonanzkreis einen sehr hochohmigen Widerstand, der
zu einer Spannungsüberhöhung führt, die für die Entladung im Ozonisator bei zunehmender
Ozonkonzentraticnerforderlich ist. Diese wieder ist für die Bildungsvorgänge vom
atomaren zum dreiwertigen Sauerstoff (Ozon) von Wichtigkeit.
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Eine besonders günstige schaltungstechnische Ausführungsform wird
erfndungsgemäß dadurch erreicht, daß der Schalter als steuerbares Ventil, vorzugsweise
als steuerbarer Halbleiter ausgebildet ist.
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Betreffend der einfachen Herstellung sind die Elektroden bevorzugt
rohrförmiges koaxiale, konzentrisch zueinander angeordnete Leiter, wobei die innere
Elektrode den Massepol darstellt. Dies hat den Vorteil, daß durch Verschlußflansche
eine exakte Zentrierung der Elektrden zueinander sowienin besonders kleine Slektrodenabstand
(ca.2-3 mm) tahl' ermöglicht wird und daß ferner die Kapazität (Ladekapazität) erhöhbar
ist.
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Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung(Fig-1+27oargestellten
erfindunfflsgemäßen Ausführungsbeispieles unter Hinweis auf weitere Vorteile erläutert.
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Gemäß Figur 1 besteht der Ozonisator 10 aus einer gekühlten Innenelektrode
11, einer Außenelektrode 12 und einer dazwischen konzentrisch angeordneten Hochspannungs-Elektrode
13, wobei die Innen - 11 und die Hochspannungs-Elektrode 13 jeweils an dem außenmantel
einen Glas-Email-Belag 14 als Dielektrium aufweisen. Diese röhrenförmig koaxial,
konzentrUsch zueinander angeordneten Elektroden sind an beiden Enden durch elektrisch
isolierende Verschlußflasche 15 distanzierte und abgeschlossen.
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Da Bildungs-und Zerfall-Zeit von Ozon mit steigender Temperatur abnehmen,
ist eine umfassende Kühlung für den Wirkungsgrad der Ozon-Erzeugung von großer Bedeutung,
welche durch das die Innenelektrode 11 durchstömende, sowie bevorgugt auch die Außenelektrode
12 umgebende Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, erreicht wird.
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Durch die Eleiftroden 11,12 und 13 wird eine Behandlungskammmer 16
geschaffen, in die durch die Öffnung 17 Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Gas eingeleitet
wird und an deren Ausgang 18 Ozon entnommen werden kann.
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Erfindungsge:näß ist nach P1g2 die Elektrode 11 über eine Drossel
19 mit dem einen Pol 20 eines bevorzugt als Thyratron 21 ausgebildeten Schalters
verbunden, während die andere Elektrode 12 mit dem zweiten Pol 22 des Schalters
21in Verbindung steht. Ferner ist parallel zum Schalter -21 eine in ihrer Gesamtheit
mit 23 bezeichnete Spannungsquelle geschaltet.
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Die Spannungsquelle 23 weist einen am Netz (50 Hz) angeschlossenen
Transformator 24 auf,dem eine Gleichrichterschalter 25 nachgeschaltet ist. Durch
die Gleichrichterschaltung 25 wird ein pulsierender Gleichstrom erzeugt, dessen
Pulsfrequenz doppelt so groß ist, wie die Netzfrequenz, sodaß der Gleichrichter
gewissermaßen als Frequenzvervielfacher sient. Es ist aber selbstverständlich auch
möglich andere Schaltungsarten zur Erzeugung eines pulsierenden Glenchstromes mit
hoher Frequenz als Spannungsquelle 23 zu verwerten.
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Der Ausgang der Spannungsquelle 23 ist ueber einen Ladewiderstand
26 mit dem Schalterpol 20 sowie der Resonanzdrossel 19 verbunden.
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Die ferner vorgesehene Transformator.hilfswicklung 27 sowie der Spannungsteiler
28 i42nen- zur Steuerung des Zündpunktes des Thyratrons 21.
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Bei der Erfindung wird somit bevorzugt die HochspannungseVollweg-Gleichrichtung
zur Erzeugung eines pulsierenden Gleichstromes mit einem Vielfachen der Netzfrequenz
verwendet, der dann zur Ladung eines Kondensators, der durch die Ozonisator -Röhren
gebildet wird, dient. Die Entladung dieses Kondensators erfolgt durch das Thyratrons
21, welches in Abhängigkeit von der Ladekennlinie gesteuert wind diese Entladung
an den Ozonisator-Röhren als Kondensator erfolgt über eine -Resonanzdrossel(Induktivität
13) die in Verbindung mit dem Kondensator im Entladungszustand auf die Betriebs
frequenz des pulsierenden Gleichstromes abgestimmt ist.
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Dadurch entstehen sehr kurzzeitige Entladungen mit höherer Stromstärke
als bei Betrieb mit sinusförmigen Wechselstrom, da die Stromkurve sehr viel steiler
ansteigt und abfällt.
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Der Formfaktor (Ieff/ Im ) ist bei dieser Entladung viel höher als
bei l.echselstrom und damit auch die Ozonausbeute, die Im propotinal ist.
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Ebenso nimmt mit steigender Betriebsfreouenz die Stromdichte des für
Ozon-Bildung maßgeblichen Leistungsstromes zu.