DE2853749C2 - Ozonrohr für eine Ozonerzeugungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ozonrohr für eine Ozonerzeugungsanlage mit einer Vielzahl von zueinander parallelgeschalteten Ozonrohren, die jeweils ein rohrförmiges, von einer mantelförmigen Metallelektrode umgebenes Dielektrikum sowie eine im Inneren des Dielektrikums angeordnete, in die Stromzuführung zum Metallbelag des Dielektrikums leitend zwischengeschaltete Hochspannungssicherung aufweisen, die bei elektrischer Überlastung das betreffende Ozonrohr abschaltet, wobei die Hochspannungssicherung die mit dem Dielektrikum und den Kontakten für die Stromzuführung zu einer Baueinheit vereinigt ist.

Bis jetzt war es üblich, das Ozonrohr mit einer im Inneren des rohrförmigen Dielektrikums angeordneten Hochspannungssicherung zu versehen (DE-PS 1085 860). Die Sicherung besteht im wesentlichen aus einem Schmelzleiter, der zwischen der Stromzuführung und dem Metallbelag des Dielektrikums zwischengeschaltet ist.

Die Hochspannungssicherung soll gewährleisten, c'iaB die Anlage auch beim Ausfall eines oder mehrerer Ozonrohre betriebsfähig bleibt. Beim Eintreten von Kurzschlüssen, die z. B. durch Platzen des Dielektrikums, durch Bildung von Staubbrücken oder Feuchtigkeitsniederschlägen zwischen den Elektroden usw. verursacht werden, wird der Schmelzleiter durch die dann auftretende, über dem normalen Wert liegende elektrische Belastung zerstört und dadurch das betreffende Ozonrohr vom Stromkreis abgeschaltet.

is Die Praxis hat bewiesen, daß die bisher üblichen Ozonerzeugungsanlagen, die z. B. mit auf einen Abschaitstrom von 1 A ausgelegten Hochspannungssicherungen der beschriebenen Art ausgestattet waren, ohne Störungen funktionieren.

Es zeigte sich jedoch, daß bei den gegenwärtig gebauten größeren Anlagen mit einer großen Anzahl von Ozonrohren - in der Größenordnung von einigen Hundert - folgende Störungen vorerst ohne einen erkennbaren Grund serienweise aufgetreten sind:

a) Metallelektroden wurden durch einen Lichtbogen aufgeschmolzen, ohne daß die Sicherungen vorher abgeschaltet hatten,
b) Sicherungen schalteten in großer Zahl bei intakten Glasrohren ab.

ίο Das Aufschmelzen von Metallelektroden ohne Abschaltung des Stromkreises durch die Sicherungen ließe darauf schließen, daß die verwendeten flinken 1-A-Sicherungen zu groß ausgelegt waren, während die Abschaltung von intakten Glasrohren im Gegen-

teil auf eine Unterdimensionierung der gleichen Sicherungen hindeutete.

Bei der Untersuchung dieser Probleme bei einer Ozonerzeugungsanlage mit 300 Ozonrohren mit einer Spannung von 15000 Volt, einem mittleren Wirkstrom von je 230 vA/Rohr, wobei als Hochspannungssicherungen Schmelzleiter mit einem Abschaltstrom von 1 A verwendet wurden, wurde folgendes festgestellt:

Bedingt durch den entsprechend der Anlagengröße dimensionierten Transformator wird bei einem plötzlich defekt werdenden Glasrohr an der Bruchstelle des Glases eine viel höhere Energie in Form eines Lichtbogens auf das Metallrohr übertragen, als es bei den üblichen kleineren Anlagen der Fall gewesen ist. Bei

,ο der gegebenen Nennspannung und einem erhöhten Nennstrom ergibt sich eine durch den Lichtbogen übertragene Leistung von ca. 25 kW.

Die Strom-Zeit-Kennlinie einer 1-A-Sicherung zeigt aber, daß die Abschaltung mit einem l,7fachen Nennstrom erst nach 10 Minuten erfolgt. Somit ist die auf das Metallrohr durch den Lichtbogen übertragene Leistung ausreichend groß, um das Rohr aufzuschmelzen, ohne daß die Sicherung rechtzeitig abschaltet.

bo Bei der Untersuchung der zweiten unerwünschten Erscheinung wurde festgestellt, daß Sicherungen dann den Stromkreis bei intakten Glasrohren abschalten, wenn genügend viele sonst statistisch zeitlich verteilte Einzelladungen zu einem Zeitpunkt zusammenfallen.

b5 Die Häufigkeit des zeitlichen Zusammenfalten von Einzelladungen zu einem Zeitpunkt wächst naturgemäß mit der Anzahl der Ozonrohrc, so daß bei großen üzonanlagen diese Erscheinung öfter eintreten kann.

In einem solchen Falle wirkt der nun teilweise bis vollständigentladene Kondensator (Glasrohr) mit der gerade anstehenden Hochspannung wie ein Kurzschluß, und die kurzfristig hierbei auftretenden, aber extrem hohen Belastungen zerstören die Sicherung. Die Art der Schaden an den Sicherungen ließ den Schluß zu, daß die Stromspitzenwerte einige hundert Ampere erreichen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ozonrohr der eingangs genannten Art zu finden, durch dessen Anordnung die Betriebssicherheit einer großen Gzonerzeugungsanlage wesentlich erhöht wird. Insbesondere soll zum einen ein sicheres Entkoppeln von einzelnen Rohren im Störfalle gewährleistet und somit ein Aufschmelzen der Metallelektrode verhindert und zum anderen eine unbegründete Abschaltung von intakten Rohren vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer Ozonerzeugungsanlage mit einer großen Anzahl von Ozonrohren - in der Größenordnung von einigen Hundert - die Ozomohre jeweils eine auf einen Abschaltstrom von 0,63 bis 0,15 A ausgelegte Hochspannungssicherung aufweisen, mit welcher ein Widerstand in Reihe geschaltet ist. Durch die Anordnung von Widerständen wird ein Auftreten der hohen Stromspitzen durch elektrische Ausgleichsvorgange zwischen den Glasrohren begrenzt. Gleichzeitig wird aber dadurch auch die Lösung des verbleibenden zweiten Problems ermöglicht, nämlich das Verhindern einer Aufschmelzung von Metallrohren ohne Abschaltung des Stromkreises durch die Schmelzsicherung, indem Hochspannungssicherungen mit kleineren Abschaltleistungen verwendet werden können, die ein sicheres Abschalten des betreffenden Rohres bei einer kurzfristigen Überlastung gewährleisten.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Elementen, die in Abhängigkeit vom Strom ihren Widerstand ändern, wie Kalt- oder Halbleiter.

Somit wird ein ungestörter Betrieb einer Ozonerzeugungsanlage gewährleistet. Der zusätzliche durch den Widerstand verursachte Energiebedarf beträgt etwa 2 bis 3%. Diese Erhöhung der Betriebskosten ist im Hinblick auf die bisher entstandenen Schaden vernachlässigbar.

Da durch die Anordnung des Rohres mit einem Widerstand eine zusätzliche Wärme erzeugt werden kann, wird das Rohr ohne Verwendung eines zusätzlichen Kühlmittels dadurch gekühlt, daß an der der Stromzuführung abgewandten Stirnseite des das Dielektrikum bildenden, stromzuführungsseitig offenen Glasrohres ein Stutzen für das iiugeführte, zu ozonisierende Mittel (Luft bzw. Gas) vorgesehen ist, wobei der ringförmige Entladungsraum zwischen dem Glasrohr und der Metallelektrode als Rückleitung für das aus dem Glasrohr austretende Mittel dient.

Die Erfindung wird an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Ozonrohr im Axialschnitt,

Fig. 2 eine andere Ausführung des erfindungsge mäßen Ozonrohres mit Kühlung.

Wie Fig. 1 zeigt, ist mit 10 ein Ozonrohr und mit 2 ein rohrförmiges, aus Glas bestehendes, allseitig geschlossenes Dielektrikum bezeichnet, welches durch eine nicht dargestellte Haltevorrichtung in einer mantelförmigen Metallelektrode 1 gehalten ist. Das Dielektrikum 2 ist an seiner inneren Mantelfläche mit einem Metallbelag (Hochspannungs-Gegenelektrode) 3 versehen. Zur Übertragung der Hochspannung von der Zuführung auf den Metallbelag 3dienen die im Inneren des Dielektrikums angeordneten Bürsten 11.

In der Stromzuführung zu den Bürsten 11 ist eine Hochspannungssicherung 4 (Schmelzleiter) geschaltet. In dem dargestellten Beispiel ist die Hochspannungssicherung auf einen Abschaltstrom von 0,2 A ausgelegt. Zwischen der Hochspannungssicherung 4 und einem Kontakt 6 für die Stromzuführung ist ein Kaltleiter 5 geschaltet.

Fig. 2 zeigt ein Ozonrohr 20, das im wesentlichen in ähnlicher Weise wie das Ozonrohr 10 gemäß Fig. 1 ausgebildet ist mit dem Unterschied, daß das das Dielektrikum bildende Glasrohr durchgängig ist. An der dem Kontakt 6 abgewandten Stirnseite des Glasrohres ist ein Stutzen 8 vorgesehen, durch den das zu ozonisierende Mittel (Luft bzw. Gas) zugeführt wird. Das Mittel tritt am anderen, offenen Ende des Glasrohres aus, wendet seine Richtung, wird durch den Entladungsraum 9 zwischen dem Glasrohr und der Metallelektrode 1 geleitet und verläßt im Bereich des Stutzens 8 das Ozonrohr 20.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Ozonrohr für eine Ozonerzeugungsanlage mit einer Vielzahl von zueinander parallelgeschalteten Ozonrohren, die jeweils ein rohrförmiges, von einer mantelförmigen Metallelektrode umgebenes Dielektrikum sowie eine im Inneren des Dielektrikums angeordnete, in die Stromzuführung zum Metallbelag des Dielektrikums leitend zwischengeschaltete Hochspannungssicherung aufweisen, die bei elektrischer Überlastung das betreffende Ozonrohr vom Stromkreis abschaltet, wobei die Hochspannungssicherung mit den Dielektrikum und den Kontakten für die Stromzuführung zu einer Baueinheit vereinigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Ozonerzeugungsanlage mit einer großen Anzahl von Ozonrohren - in der Größenordnung von einigen Hundert - die Ozonrohre jeweils eine auf einen Abschaltstrom von 0,63 A bis 0,0S A ausgelegte Hochspannungssicherung (4) aufweisen, mit welcher ein Widerstand (5) in Reihe geschaltet ist.

2. Ozonrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungssicherung (4) auf einen Abschaltstrom von 0,4 bis 0,2 A ausgelegt ist.

3. Ozonrohr nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kaltleiter mit der Hochspannungssicherung (4) in Reihe geschaltet ist.

4. Ozonrohr nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiter mit der Hochspannungssicherung (4) in Reihe geschaltet ist.

5. Ozonrohr nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Stromzuführung (Kontakte 6) abgewandten Stirnseite des das Dielektrikum (2) bildenden, stromzuführungsseitig offenen Glasrohres (2) ein Stutzen (8) für das zugeführte, zu ozonisierende Mittel (Luft bzw. Gas) vorgesehen ist, wobei der ringförmige Entladungsraum (9) zwischen dem Glasrohr (2) und der Metallelektrode (1) als Rückleitung für das aus dem Glasrohr austretende Mittel dient.