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Die Erfindung betrifft einen Ozonerzeuger mit gegeneinander ver-
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sPannten plattenförmigen runden Hochspannungselektroden in Stapelbauweise,
wobei zwischen zwei voneinander distanzierten massiven Elektroden zwei Isolierstoffplatten
angeordnet sind und zwischen diesen unter Bildung zweier Entladunqsraume eine Geqenelektrode
angeordnet ist, die einen geringeren Außendurchmesser als die Isolierstoffplatten
hat, wobei die Isolierstoffplatten einen in der Nähe ihrer Ränder verlaufenden Ring
zwischen sich einklemmen.
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Ein Ozonerzeuqer dieser Gattung ist aus der deutschen Ausleqeschrift
11 7h 100 bekannt. Zwischen den massiven, am Außenrand wassergekühlten Aluminiumelektroden
sind Abstandsrinqe aus Alutritium eingefügt, welche mit ihren Schultern die tofartisn
Ansätze der massiven Elektroden hintergreifen. Durch Dichtscheiben von den Elektroden
getrennt folqen sodann zwei Isolierstoffplatten aus Glas. Diese sind voneinander
distanziert durch einen Ring aus nicht leitendem ozonfestem Werkstoff, welcher die
Gegenelektrode an ihrem Rand aufnimmt und träqt. Spannschranhen halten den Stapel
am Außenrand zusammen.
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Der vorerwähnte Rinq zwischen den Glasplatten beeinflußt iedoch die
Durchschlaqsfestigkeit der radialen isolierstrecke zwischen der Gegenelektrode und
dem metallenen Abstandsrinq nicht, da die zwischen den massiven Elektroden und den
Glasplatten eingelegten Dichtscheiben die Ausübunq eines nennenswerten Flächendrucks
zwischen den Glasplatten und dem Ring beim Anziehen der Spannschrauben
verhindern.
Der Innendurchmesser der Abstandsringe aus Aluminium muß deshalb gegenüber dem Außendurchmesser
der Geqenelektroden so groß bemessen werden, wie wenn die Rinqe aus nichtleitendem
Werkstoff nicht vorhanden wären. Somit ist bei gegebenem Außendurchmesser der Anordnung
infolge des beschrankten Durchmessers des Entladunqsraums dessen nutzbare Flache
sehr klein.
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Bei einem anderen Ozonerzeuqer nach dem deutschen Patent 24 12 770
fehlt ein entsprechender Ring zwischen den GlasPlatten.
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Die Gegenelektroden sind hier durch kleine Ahstandskörper zwischen
den Glasplatten qehalten und das Prozeßgas strömt über den Rand der Gegenelektroden.
Die nutzhare Entladunqsraumfläche ist auch hier entsprechend klein.
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Der Erfindung lieqt die Aufqabe zugrunde, trotz Beibehaltung des Außendurchmessers
des Ozonerzeugers diesen zu vereinfachen und die Ozonausbeute zu erhöhen.
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Diese Aufqabe wird ausqehend von einem Ozonerzeuger der einleitend
bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ring aus einem wenigstens
zur Zeit des Zusammenbaues elastischen Dichtunqswerkstoff besteht und auf jeder
seiner den Isolierstoffplatten zuqewendeten Seiten in radialem Abstand mindestens
zwei Wülste aufweist und die Isolierstoffplatten an den massiven Elektroden starr
abgestützt sind. Durch die zuletzt genannte Maßnahme
kann der volle
Druck der Spannschrauben zwischen den Glasplatten und dem Ring zur Wirkung kommen.
Die Wülste berühren die Glasplatten zunächst nur in Form schmaler Streifen. Mit
zunehmendem Spanndruck verbreitern sich die Berührungsflächen infolqe einer Verformung
der Wülste. Der Ring bildet somit zwischen den Glasplatten eine hervorragende Hochspannuncrsdichtunq
und erlaubt es, den Durchmesser der Gegenelektrode maßgeblich zu vergrößern mit
dem Erfolg einer entsprechenden Steigerung der Ozonausbeute.
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Die bekannten Ozonerzeuger weisen topf förmige Kühlelektroden auf.
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Diese erfordern einen erheblichen Fertigungsaufwand und zeigen des
öfteren an den mit Wasser in Berührung kommenden Flachen Kortosionsnester, die auf
elektrolytische Vorgänge zurckzufhren sind. In Weiterbildung der Erfindunq wird
deshalb vorgeschlagen, daß die massiven Elektroden durchgehend ebene Platten sind,
die an ihren Randern Distanzringe aus einem formfesten Kunststoff mit eingelegten
Dichtringen zwischen sich aufnehmen und daß zur gegenseitigen Potentialverbinduno
der massiven Elektroden Stifte vorgesehen sind, welche die Distanzringe achsparallel
durchsetzen und mit ihren spitzen Enden in die Elektrodenoberflächen eindringen.
Infolge dieser örtlich genau festgeleqten punktfbrmigen Potentialverbindungen zwischen
den Kühlelektroden entfallen Korrosionserscheinungen. Vorallem aber sind ebene Elektroden
viel einfacher zu fertigen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolqend anhand der
Zeichnung erläutert, die einen axial qefiihrten Teilschnitt eines Ozonerzeugers
in etwa 1,5-facher natürlicher Größe zeigt.
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Die zu einer Batterie zusammengesetzten Teile des Ozonerzeugers sind
zwischen zwei Druckplatten 1 und 2 eingespannt, die durch kreisförmig anqeordnete
Spannschrauben 3 zusammengehalten werden.
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Mehrere Kühl elektroden 4 in Form von 8 mm dicken Ringscheiben aus
Aluminium sind mit Hilfe von Distanzringen 5 aus Kunststoff gegeneinander bzw. gegenüber
den Druckplatten 1 und 2 distanziert. An den Druckplatten 1,2 und Kühlelektroden
4 lieqen Glasscheiben 6 von 1,5 mm Dicke an. Sie haben e eine zentrale Öffnung 7.
Mittiq zwischen je zwei benachbarten Glasscheiben 6, ist mit Hilfe kleiner Distanzplattchen
8 ie eine etwa 1 mm dicke Geqenelektrode 9 gehalten.
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Die Druckplatten 1 und 2 haben je eine zentrale kreisförmige Öffnung
10 gleichen Durchmessers wie die zentrale Oeffnung der Kühlelektroden 4. Letztere
weisen am außeren Rand offene Schlitze 11 auf, um die Spannschrauben 3 durchzulassen,
die je mit einem Isolierschlauch 12 umhüllt sind und deren Kopf zur Isolierunq mit
Epoxydharz verqossen ist. Unten stützt sich die Schraubenmutter über Isoliexstoffscheiben
an dez Druckplatte 2 ab. Die Isolierunq der Spannschrauben 3 dient der Vermeidung
von Korrosionserscheinungen infolge elektrochemischer Vorgänge zwischen den verschiedenen
Metallen.
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Zur Abdichtunq des Innenraums gegenüber dem den Ozonerzeuger umspülenden
Wasser 13 sind in die Distanzringe 5 ie zwei Dichtrinqe 14 eingebettet. Innerhalb
dieser Dichtringe 14 weisen die Distanzringe 5 eine oder zwei achsparallele Bohrungen
auf, welche Stahl stifte 15 enthalten. Diese dringen mit ihren spitzen Enden etwa
0,3 mm tief in die Kühlelektroden 4 bzw. die Druckplatten 1 und 2 ein, um eine gegenseitige
Potentialverbindung zu schaffen.
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Jede der Gegenelektroden 9 hat ein zentrales Loch, durch welches eine
Schraube 16 gesteckt und mittels einer Mutter befestigt ist.
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Über den Schraubenschaft ist eine Druckfeder 17 gesteckt, welche sich
mit einer gewissen Vorspannung an dem nächstfolgenden Schraubenkopf abstützt. Dadurch
sind alle Gegenelektroden 9 leitend miteinander verbunden. Sie liegen auf Hochspannungspotential
von bis zu 12.000 Volt.
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Die Flächen der Druckplatten 1 und 2 sowie der Kühlelektroden 4, auf
denen die Glasscheiben 6 aufliegen, sind hoch qenau planiert und werden beim Zusammenbau
vor dem Auflegen der Glasscheiben 6 mit Siliconöl bestrichen. Dieses bewirkt ein
Anhaften der Glasscheiben 6 und verhindert Schwinunqen, während andererseits die
entstehende dielektrische Wärme noch besser auf die Kiihlelektroden 4 übergehen
kann.
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Zur Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit in radialer Richtunq zwischen
den Gegenelektroden 9 und den Stahl stiften 15 hzw. den Außnrändern-der Kühlelektroden
4 sind Dichtringe 18 vorgesehen, welche im Randbereich zwischen zwei henachbarten
Glasscheiben 6 eingeklemmt sind. Diese Dichtringe 18 bestehen aus Silicon. Sie haben
auf jeder dem Glas zugewandten Seite drei Wülste in radialem Abstand. Dadurch entsteht
die Wirkung einer Kaskade von drei einzelnen Dichtstellen, wobei die Luft in den
Rinqkammern, die von je zwei benachbarten Wülsten und der gemeinsamen Glasfläche
gebildet werden, beim Zusammenpressen herausgedrückt wird.
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Infolge der chemischen Wirkung des Ozons wird der Silicon-Dichtring
mit der Zeit zäh und hart. Das beeinträchtigt jedoch seine durchschlagshemmende
Wirkunq nicht, sondern er backt mit dem Glas fest zusammen.
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Der Dichtring 18 erlaubt es, den Durchmesser der Gegenelektroden 9
beträchtlich zu vergrößern im Verqleich mit vorhekannten Ozonerzeugern ohne einen
solchen Ring oder mit einem hinsichtlich der Durchschlagsfestigkeit wirkungslosen
Ring. Die Durchmesserverqrößeruns bedeutet aber eine beträchtliche Flächenvergrößerung
des Reaktionsraumes und eine Verlängerung des Strömungsweges des Prozeßgases hei
unveränderten Außenabmessungen des Ozonerzeugers.
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Als Prozeßgas wird hei dem beschriebenen Ozonerzeuqer qetrocknete
Luft verwendet. Sie tritt durch die Öffnung 10 der Druckplatt 1 ein, gelangt sodann
durch die Öffnung 7 der obersten Glasplatte 6
in den Entladungsraum
zwischen dieser und der obersten Geqenelektrode 9. Hier wandert die Luft radial
nach außen, umströmt den Rand der erwähnten Geqenelektrode und wandert auf deren
Unterseite wieder radial nach innen, um durch die Öffnungen 7 der folqenden Glasscheiben
6 im nëchstfolgenden Entladunqsraum wieder nach außen zu wandern und so fort.
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Messungen bei einem Ozonerzeuqer mit sechs Gegenelektroden und den
sonstigen vorerwähnten Abmessungen haben eine Ozonausbeute von 27 g e Stunde ergeben,
das entspricht 45 g Ozon pro cbm Prozeßluft unter Normbedingungen bei einem Leistungsbedarf
von 17 Wattstunden je Gramm Ozon.
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1 Druckplatte 2 Druckplatte 3 Spannschraube 4 Kühlelektrode 5 Distanzringe
6 Glasscheibe 7 Öffnung in Glasplatte 8 Distanzplättchen 9 Gegenelektrode 10 Öffnung
11 Schlitz 12 Isolierschlauch 13 Wasser 14 Dichtrinq 15 Stahlstift 16 Schraube 17
Druckfeder 18 Dichtring