-
-
Ozonisator
-
Die Erfindung betrifft einen Ozonisator gemäss dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
-
In der US-PS 4,o48,668 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon
mit einer Anspeisevorrichtung beschrieben, die sehr kompliziert ist und mehrere
Bestandteile enthält. Sie beinhaltet zwar einen Kondensator, der mit seiner gespeicherten
Energie bei der Entladung mitwirkt, es sind jedoch noch weitere Elemente erforderlich,
um die gewünschte Anspeisung des Ozonisators zu gewährleisten. Der Ozonisator selbst
ist als rohrförmiger Ozonisator ausgeführt, der im wesentlichen aus zwei koaxialen
Rohren besteht. Zur Erhöhung der Ozonausbeute kann man mehrere derartige Ozonisatoren
zu einer grösseren Ozonerzeugungseinheit zusammenschalten, wobei dieselben Einzelelemente
verwendet werden, jedes Element jedoch als selbstständige konstruktive Einheit ausgeführt
ist.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung einen Ozonisator mit einer Anspeisevorrichtung
zu schaffen, der eine wirtschaftliche Bauweise ermöglicht und bei dem die Ozonausbeute
dadurch gesteigert werden kann, dass mehrere Ozonisatoren derart kombinierbar sind,
dass ein konstruktiver Bestandteil eines
Ozonisators auch für einen
weiteren Ozonisator verwendet werden kann.
-
Mit der Erfindung soll ferner eine kompakte Bauweise und eine Begrenzung
der Entladung erreicht werden.
-
Die Ausführungsform gemäss Anspruch 1 weist den Vorteil auf dass die
Konstruktion des Ozonisators nur einfach herstellbare Bestandteile enthält, die
leicht den vorgegebenen Sollwerten angepasst werden können Der oder die Entladungskanäle
können relativ klein ausgeführt werden5 wodurch auch bei relativ niedrigen Spannungen
günstige Ozonausbeuten erreicht werden.
-
Zwischen zwei Platten können gemäss Anspruch 2 mehrere Entladungskanäle
vorgesehen werden5 wodurch die Ozonausbeute zusätzlich erhöht wird, die Schaltungselemente
bleiben jedoch für das Gesamtsystem der Entladungskanäle dieselben.
-
Die Lösung, wie sie in Anspruch 3 angegeben ist, ermöglicht es, den
als selbstständiges Bauelement ausgeführten Kondensator direkt in den Ozonisator
zu integrieren. Die Isolatorplatte dient dabei als Dielektrikum und die elektrisch
leitenden Streifen als zweite Elektrode des Kondensators.
-
Gemäss Anspruch 4 können nicht nur mehrere Ozonisatoren zu einer konstruktiven
Einheit zusammengefasst werden5 sondern es kann zusätzlich eine Vereinfachung der
gesamten Konstruktion erreicht werden, indem man Konstruktionselemente eines Ozonisators
gleichzeitig für den angegliederten Ozonisator verwendet. Die Ausführungsform des
Ozonisators gemäss An-
spruch 5 ist einfach konstruiert. Durch die
Wahl des Schaltelement es und der Induktivität kann die Form der Stromspannungscharakteristik
in der gewünschten Weise beeinflusst werden. Der ausserhalb des Ozonisators angeordnete
Kondensator gemäss Anspruch 6 ermöglicht auf einfache Weise durch Wahl der Kapazität
die Ladungsbegrenzung bzw. die gewünschte Entladungsanpassung. Bei Ausführung des
Kondensators gemäss Anspruch 7 werden die schon vorhandenen Konstruktionselemente
wieder verwendet, wodurch sich eine wirtschaftliche und kompakte Ausführungsform
des Ozonisators ergibt. Bei Verwendung eines Schaltelementes nach Anspruch 8 ergibt
sich eine zuverlässige und wenig störanfällige Betriebsweise.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
-
Fig. 1 zeigt einen Schnitt senkrecht zur Längsachse des Ozonisators,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt senkrecht
zur Längsachse einer zweiten Ausführungsform des Ozonisators, Fig. 4 einen Schnitt
entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt senkrecht zur Längsachse
einer Ozonisatorkonstruktion, bei der mehrere der Konstruktionselemente von Ozonisatoren,
wie
sie in Fig. 3 und 4 dargestellt sind, aufeinandergestapelt sind,
Fig. 6 ein Ersatzschaltbild für den Ozonisator mit der gewünschten Energieanspeisung,
Fig. 7 ein Diagramm, bei dem die mit der Schaltvorrichtung von Fig. 6 zwischen den
Elektroden des Ozonisators erzeugte Spannung in Ordinatenrichtung über der Zeit
als Abszisse aufgetragen ist.
-
Zur Verdeutlichung der allen AusfUhrungsbeispielen zugrunde liegenden
Idee sind in den Figuren gleichwirkende Teile mit denselben Bezugsziffern versehen.
-
Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ozonisator ist eine Isolatorplatte
1 parallel zu einer Metallplatte 3 angeordnet und von dieser in einem bestimmten
Abstand distanziert.
-
Die Metallplatte 3 besteht z.B. aus Chrom-Nickel-Stahl oder Kupfer,
die Isolatorplatte z.B. aus Glas. Die Isolatorplatte 1 und die Metallplatte 3 sind
gegenseitig mit zwei parallelen, quaderförmigen Distanzierungsisolatoren 4 abgestützt,
die einen Entladungskanal 5 senkrecht zu der Metallplatte 3 und der Isolatorplatte
1 begrenzen. Die Isolatorplatte 1 ist auf ihrer der Metallplatte 3 gegenüberliegenden
Oberfläche mit senkrecht zur Richtung des Entladungskanals 5 geführten elektrisch
leitenden Streifen 2 versehen.
-
Die elektrisch leitenden Streifen 2 sind über einen ohmschen Widerstand
7 an eine Anschlussklemme 10 angeschlossen, die mit einer Spannungsquelle 12 verbunden
ist. Die Metall-
platte 3 ist über eine Drossel 8 an die Anschlussklemme
10 angeschlossen, wobei die Anschlussklemme 10 über eine Funkenstrecke 9 geerdet
ist. Die mit dem ohmschen Widerstand 7 verbundenen Enden der elektrisch leitenden
Streifen 2 sind über einen Kondensator 6 geerdet Der Aufbau des in Fig. 3 und 4
dargestellten Ozonisators gleicht im wesentlichen dem des vorstehend beschriebenen
Ozonisators. Die Isolatorplatte 1 und die Metallplatte 3 sind jedoch durch drei
Distanzierungsisolatoren 4 gegenseitig abgestützt, die zwei Entladungskanäle 5,
5' senkrecht zu der Metal]platte 3 und der Isolatorplatte 1 begrenzen. Die der mit
den elektrisch leitenden Streifen 2 versehene Oberfläche gegenüberliegende Oberfläche
der Isolatorplatte 1 ist mit einer Metallschicht 6' belegt.
-
Durch die elektrisch leitenden Streifen 2, die Isolatorplatte 1 und
die Metallschicht 6' wird ein Kondensator gebildet der den Kondensator 6 in Fig.
1 ersetzt. Die Metallschicht 6' ist geerdet. Der übrige Aufbau und die Bestandteile
sind dieselben wie die des Ozonisators in Fig.l.
-
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ozonisator ist zwischen zwei mit den
Distanzierungsisolatoren 4 abgestützten äusseren Isolatorplatten 1' eine parallel
zu diesen angeordnete innere Metallplatte 3 vorgesehen, wobei die Distanzierungsisolatoren
4 senkrecht zur inneren Metallplatte 3 und zu den äusseren Isolatorplatten 1, 1'
Entladungskanäle 5, 5' begrenzen. Die äussseren Isolatorplatten 1, 1' sind auf ihrer
der inneren Metallplatte 3 zugewandten Oberfläche mit senkrecht zur Richtung der
Entladungskanäle 5, 5' angeordneten elektrisch leitenden Streifen 2 versehen. Die
der mit den
elektrisch leitenden Streifen 2 versehenen Oberfläche
gegenüberliegenden Oberfläche der äusseren Isolatorplatten 1, 1' ist mit einer Metallschicht
6' belegt. Durch die elektrisch leitenden Streifen 2, jeweils eine der äusseren
Isolatorplatten 1, 1' und die Metallschicht 6' wird ein Kondensator gebildet, der
den Kondensator 6 in Fig. 1 ersetzt. Die Metallschicht 6' ist geerdet. Die Schaltvorrichtung
zur Energieversorgung entspricht der Schaltanordnung wie sie in Fig. 3 dargestellt
ist. Die elektrisch leitenden Streifen 2 und die innere Metallplatte 3 stellen die
Elektrode und die Gegenelektrode des Ozonisators dar.
-
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ersatzschaltbild ist die Kapazität
des Entladungskanals als Entladungskanal-Kondensator 11 dargestellt, der mit einer
seiner Platten über die Drossel 8 mit der Anschlussklemme 10 der Spannungsquelle
12 verbunden ist. Die Anschlussklemme 10 ist über die Funkenstrecke 9 geerdet. Die
andere Platte des Entladungskanal-Kondensators 11 ist über den Kondensator 6 geerdet.
Der Entladungskanal-Kondensator 11 und die Drossel sind mit dem ohmschen Widerstand
7 überbrückt.
-
Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenenOzonisatoren ist folgende:
Durch den Entladungskanal 5 oder die Entladungskanäle 5t strömt reiner Sauerstoff
oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch. Ueber die Anschlussklemme 10 wird der Kondensator
6 durch die Spannungsquelle 12 mit einer bestimmten Ladungsmenge aufgeladen. Bei
Erreichen einer bestimmten Spannung zündet die Funkenstrecke 9 und der Kondensator
6 entlädt
sich über die Elektrode 2 durch den Entladungskanal 5,
5' hindurch zur Gegenelektrode 3. Der Widerstand 7 gewährleistet, das die an den
Elektroden 2, 3 des Entladungskanals 5, 5' anliegende Spannung in der gewünschten
Weise sehr langsam ansteigt, um dann zum Zeitpunkt der Entladung des Kondensators
6 bzw. bei Durchzünden der Funkenstrecke 9 schnell auf Null abzufallen, wie es in
Fig. 7 dargestellt ist. Durch entsprechende Wahl der Drossel 8 kann die Abfallflanke
des Entladungsimpulses auf den für die Ozonproduktion günstigsten Wert eingestellt
werden. Die schnelle Entladung des Kondensators 6 bewirkt zwischen den Elektroden
2, 3 des Entladungskanals 5, 5' eine kurzzeitige Spannungsüberhöhung, die der Zündspannung
Uz für eine Entladung zwischen den Elektroden 2, 3 zum Zeitpunkt t entspricht.
-
Dadurch wird ein Teil des in dem sauerstoffhaltigen Gasgemisch vorhandenen
Sauerstoffs zu atomarem Sauerstoff gespalten, der sich mit dem noch vorhandenen
molekularen Sauerstoff zu Ozon verbindet. Der Entladungsimpuls ist beendet, bevor
die Entladung in eine Funken- oder Bogenentladung umschlägt, was zu einer lokalen
Erhitzung des Gases führen kann und damit zur Zerstörung des gebildeten Ozons.
-
Nach Beendigung des Entladungsvorganges beginnt der vorstehend beschriebene
Lade- bzw. Entladungsablauf von neuem.
-
Die Ausführung der Elektrode 2 als elektrisch leitende Streifen ermöglich
eine homogene Entladung und zusätzlich eine Entladungsbegrenzung.
-
Die Ozonbildung erfolgt in einem relativ engen Kanal, wodurch hohe
Feldstärke/Druck-Werte erzielt werden können.
-
Die Bauelemente der Schaltungsanordnung zur Energieversorgung
des
Ozonisators sind zum Teil in diesen integriert oder in unmittelbarer Nähe des Entladungskanals
angeordnet.
-
Dadurch werden Induktionsverluste durch längere Zuleitungen vermieden.
Als Schaltelemente sind auch Thyratrons oder Halbleiterschaltelemente wie z.B. Kippdioden
verwendbar.
-
Bezeichnungsliste 1, 1' = Isolatorplatten 2 = elektrisch leitende
Streifen -Elektrode 3 : Metallplatte - Gegenelektrode 4 = Distanzierungsisolatoren
55 5' = Entladungskanäle 6 = Kondensator - Kapazität 6' = Metallschicht 7 = ohmscher
Widerstand 8 = Drossel - Induktivität 9 = Schalt element - Funkenstrecke 10 = Anschlussklemme
11 = Kapazität des Entladungskanals 5 -Entladungskanal-Kondensator 12 = Spannungsquelle
Leerseite