DE3247373C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ozonerzeuger mit gegeneinander verspannten plattenförmigen runden Hochspannungselektroden in Stapelbauweise, wobei an den in einem Abstand einander gegenüberliegenden ebenen Flächen zweier benachbarter massiver Elektroden zwei Isolierstoffplatten starr abgestützt anliegen und zwischen diesen unter Ausbildung zweier Entladungsräume eine Gegenelektrode angeordnet ist, die einen geringeren Außendurchmesser als die Isolierstoffplatten hat.

Ein Ozonerzeuger dieser Gattung ist aus der deutschen Patentschrift 24 12 770 bekannt. Die massiven am Außenrand wassergekühlten Aluminiumelektroden haben je eine mittlere runde Aussparung und einen zur benachbarten Elektrode vorspringenden Rand. Dadurch ergeben sich beim Stapeln die Abstände zwischen den Plattenflächen. Die Gegenelektroden sind dünne runde Scheiben und werden durch kleine Kügelchen aus Kunststoff gegenüber den Isolierstoffplatten distanziert.

Zur Vermeidung von Durchschlägen der radialen Isolierstrecken ist jedoch ein großer Unterschied zwischen dem Außendurchmesser der Gegenelektroden und dem Innendurchmesser der vorspringenden Ränder der massiven Elektroden erforderlich, so daß die nutzbare ringscheibenförmige Entladungsfläche, in welcher sich die Elektroden überdecken, und damit die erzielbare Ozonleistung verhältnismäßig klein ist.

Bei einem anderen bekannten Ozonerzeuger nach dem deutschen Patent 11 76 100, der ebenfalls aus gestapelten runden Elektroden besteht und von außen mit Wasser gekühlt wird, ist zwischen den aus Glas bestehenden Isolierstoffplatten ein Ring aus einem nichtleitenden ozonfesten Werkstoff eingelegt, welcher die Gegenelektrode an ihrem Rand aufnimmt und trägt. Dieser Ring beeinflußt jedoch die radiale Isolierstrecke nicht, da zwischen den massiven Elektroden und den Isolierstoffplatten eingelegte gummiartige Dichtscheiben die Ausübung eines nennenswerten Flächendrucks zwischen den Isolierstoffscheiben und dem Ring beim Anziehen der Spannschrauben verhindern. Der Durchmesser der Gegenelektroden muß deshalb genauso knapp bemessen werden, wie wenn die Ringe aus nichtleitendem Werkstoff nicht vorhanden wären. Somit ist bei gegebenem Außendurchmesser die Entladungsfläche auch dieser Anordnung beschränkt.

Weitere bekannte Ozongeneratoren, z. B. nach den amerikanischen Patentschriften 24 03 241 oder 38 01 791, sind aus rechteckigen Platten aufgebaut und haben vollkommen in Isolierstoff, vorwiegend Glasscheiben, eingekapselte Elektroden. Sie sollen dadurch auch für die Speisung mit feuchter Luft verwendbar sein. Jedoch erfordert dies die Inkaufnahme geringer Feldstärken und einer entsprechend niedrigen Ozonausbeute.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Ozonerzeuger der einleitend bezeichneten Art unter Beibehaltung des Außendurchmesers die Ozonausbeute zu erhöhen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Ring aus einem wenigstens zur Zeit des Zusammenbaues elastischen Dichtungswerkstoff in der Nähe der Ränder der Isolierstoffplatten zwischen diesen eingeklemmt ist, der in radialem Abstand mindestens zwei Wülste aufweist. Durch die zuletzt genannte Maß­ nahme 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 zu­ nehmendem Spanndruck verbreitern sich die Berührungsflächen in­ folge einer Verformung der Wülste. Der Ring bildet somit zwischen den Glasplatten eine hervorragende Hochspannungsdichtung und erlaubt es, den Durchmesser der Gegenelektrode maßgeblich zu vergrößern mit dem Erfolg einer entsprechenden Steigerung der Ozonausbeute.

Die bekannten Ozonerzeuger weisen topfförmige Kühlelektroden auf. Diese erfordern einen erheblichen Fertigungsaufwand und zeigen des öfteren an den mit Wasser in Berührung kommenden Flächen Korrosionsnester, die auf elektrolytische Vorgänge zurückzuführen sind. In Weiterbildung des Ozonerzeugers wird deshalb vorgeschlagen, daß die massiven Elektroden durchgehend ebene Platten sind, die an ihren Rändern Distanzringe aus einem formfesten Kunststoff mit eingelegten Dichtringen zwischen sich aufnehmen und daß zur gegenseitigen Potentialverbindung der massiven Elektroden Stifte vorgesehen sind, welche die Distanzringe achsparallel durchsetzen und mit ihren spitzen Enden in die Elektrodenoberflächen ein­ dringen. Infolge dieser örtlich genau festgelegten punktförmigen Potentialverbindungen zwischen den Kühlelektroden entfallen Kor­ rosionserscheinungen. Vor allem aber sind ebene Elektroden viel einfacher zu fertigen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, die einen axial geführten Teilschnitt eines Ozonerzeugers in etwa 1,5facher natürlicher Größe zeigt.

Die zu einer Batterie zusammengesetzten Teile des Ozonerzeugers sind zwischen zwei Druckplatten 1 und 2 eingespannt, die durch kreisförmig angeordnete Spannschrauben 3 zusammengehalten werden. Mehrere Kühlelektroden 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 distan­ ziert. An den Druckplatten 1, 2 und Kühlelektroden 4 liegen Glasscheiben 6 von 1,5 mm Dicke an. Sie haben je eine zentrale Öffnung 7. Mit­ tig zwischen je zwei benachbarten Glasscheiben 6, ist mit Hilfe kleiner Distanzplättchen 8 je eine etwa 1 mm dicke Gegenelektrode 9 gehalten.

Die Druckplatten 1 und 2 haben je eine zentrale kreisförmige Öffnung 10 gleichen Durchmessers wie die zentrale Öffnung der Kühlelektroden 4. Letztere weisen am äußeren Rand offene Schlitze 11 auf, um die Spannschrauben 3 durchzulassen, die je mit einem Isolierschlauch 12 umhüllt sind und deren Kopf zur Isolierung mit Epoxydharz vergossen ist. Unten stützt sich die Schraubenmutter über Isolierstoffscheiben an der Druckplatte 2 ab. Die Isolierung der Spannschrauben 3 dient der Vermeidung von Korrosionserschei­ nungen infolge elektrochemischer Vorgänge zwischen den verschie­ denen Metallen.

Zur Abdichtung des Innenraums gegenüber dem den Ozonerzeuger um­ spülenden Wasser 13 sind in die Distanzringe 5 je zwei Dichtringe 14 eingebettet. Innerhalb dieser Dichtringe 14 weisen die Distanzringe 5 eine oder zwei achsparallele Bohrungen auf, welche Stahlstifte 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.

Jede der Gegenelektroden 9 hat ein zentrales Loch, durch welches eine Schraube 16 gesteckt und mittels einer Mutter befestigt ist. Über den Schraubenschaft ist eine Druckfeder 17 gesteckt, welche sich mit einer gewissen Vorspannung an dem nächstfolgenden Schraubenkopf abstützt. Dadurch sind alle Gegenelektroden 9 lei­ tend miteinander verbunden. Sie liegen auf Hochspannungspoten­ tial von bis zu 12 000 Volt.

Die Flächen der Druckplatten 1 und 2 sowie der Kühlelektroden 4, auf denen die Glasscheiben 6 aufliegen, sind hoch genau planiert und werden beim Zusammenbau vor dem Auflegen der Glasscheiben 6 mit Siliconöl bestrichen. Dieses bewirkt ein Anhaften der Glas­ scheiben 6 und verhindert Schwingungen, während andererseits die entstehende dielektrische Wärme noch besser auf die Kühlelektro­ den 4 übergehen kann.

Zur Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit in radialer Richtung zwischen den Gegenelektroden 9 und den Stahlstiften 15 bzw. den Außenrändern der Kühlelektroden 4 sind Dichtringe 18 vorgesehen, welche im Randbereich zwischen zwei benachbarten 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 Ringkammern, die von je zwei benachbarten Wülsten und der gemeinsamen Glas­ fläche gebildet werden, beim Zusammenpressen herausgedrückt wird. Infolge der chemischen Wirkung des Ozons wird der Silicon-Dicht­ ring mit der Zeit zäh und hart. Das beeinträchtigt jedoch seine durchschlagshemmende Wirkung nicht, sondern er backt mit dem Glas fest zusammen.

Der Dichtring 18 erlaubt es, den Durchmesser der Gegenelektroden 9 beträchtlich zu vergrößern im Vergleich mit vorbekannten Ozon­ erzeugern ohne einen solchen Ring oder mit einem hinsichtlich der Durchschlagsfestigkeit wirkungslosen Ring. Die Durchmesserver­ größerung bedeutet aber eine beträchtliche Flächenvergrößerung des Reaktionsraumes und eine Verlängerung des Strömungsweges des Prozeßgases bei unveränderten Außenabmessungen des Ozonerzeugers.

Als Prozeßgas wird bei dem beschriebenen Ozonerzeuger getrocknete Luft verwendet. Sie tritt durch die Öffnung 10 der Druckplatte 1 ein, gelangt sodann durch die Öffnung 7 der obersten Glasplatte 6 in den Entladungsraum zwischen dieser und der obersten Gegen­ elektrode 9. Hier wandert die Luft radial nach außen, umströmt den Rand der erwähnten Gegenelektrode und wandert auf deren Unterseite wieder radial nach innen, um durch die Öffnungen 7 der folgenden Glasscheiben 6 im nächstfolgenden Entladungsraum wieder nach außen zu wandern und so fort.

Messungen bei einem Ozonerzeuger mit sechs Gegenelektroden und den sonstigen vorerwähnten Abmessungen haben eine Ozonausbeute von 27 g je Stunde ergeben, das entspricht 45 g Ozon pro cbm Prozeßluft unter Normbedingungen bei einem Leistungsbedarf von 17 Wattstunden je Gramm Ozon.

Claims (2)

1. Ozonerzeuger mit gegeneinander verspannten plattenförmigen runden Hochspannungselektroden in Stapelbauweise, wobei an den in einem Abstand einander gegenüberliegenden ebenen Flächen zweier benachbarter massiver Elektroden zwei Isolierstoffplatten starr abgestützt anliegen und zwischen diesen unter Ausbildung zweier Entladungsräume eine Gegenelektrode angeordnet ist, die einen geringeren Außendurchmesser als die Isolierstoffplatten hat, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ring (18) aus einem wenigstens zur Zeit des Zusammenbaues elastischen Dichtungswerkstoff in der Nähe der Ränder der Isolierstoffplatten (6) zwischen diesen eingeklemmt ist, der in radialem Abstand mindestens zwei Wülste aufweist.

2. Ozonerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die massiven Elektroden (4) durchgehend ebene Platten sind, die an ihren Rändern Distanzringe (5) aus einem formfesten Kunststoff mit eingelegten Dichtringen (14) zwischen sich aufnehmen und daß zur gegenseitigen Potentialverbindung der massiven Elektroden (4) Stifte (15) vorgesehen sind, welche die Distanzringe achsparallel durchsetzen und mit ihren spitzen Enden in die Elektrodenoberflächen eindringen.