DE61319C - Verfahren und Apparat zur Erzeugung ozonhaltiger Luft im Grofsen mittelst Elektricität - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Herstellung von Ozon bezw. ozonhaltiger Luft stiefs bislang auf grofse Schwierigkeiten, so dafs von einer wirklich gewerbsmä'fsigen Herstellung und Benutzung dieses für die Industrie so wichtigen Stoffes abgesehen werden mufste. Die Ursache hierfür lag weniger nur daran, dafs es einen brauchbaren Ozonerzeugungsapparat bisher nicht gab, als speciell daran, dafs die diesen Ozonerzeugungsapparat speisenden elektrischen Stromquellen in keiner Weise ihrer. Aufgabe gewachsen waren.

Als Ozonerzeuger sind die Apparate von Babo, Siemens u. A. nur in allerkleinstem Mafsstabe und für Laboratoriumszwecke verwendet worden, und zwar in der Weise, dafs durch einen Ruhm kor ff'sehen Funken-Inductor , welcher durch einen Gleichstrom bethä'tigt wird, hochgespannte Inductionsströme erzeugt werden, welche bei der stillen Entladung in den Ozonisirungsapparaten in dem bekannten Sinne auf Sauerstoff bezw. sauerstoffhaltige Luft einwirken.

Im allgemeinen wurde jedoch zur Ozonisirung nur reiner Sauerstoff verwendet, weil die Behandlung sauerstoffhaltiger Luft nicht genügend bekannt war und auch umfangreichere Apparate erfordert, die gestatten, die stille Entladung über eine grofse Fläche auszudehnen. Wenn es nun auch wirklich gelungen wäre, brauchbare Ozonisirungsapparate zu construiren, was jedoch bisher nicht der Fall ist, so würden diese Apparate doch keine Verwendung haben finden können, da. die dauernde Herstellung der die stille Entladung bewirkenden, enorm hochgespannten Wechselströme aus praktischen Gründen scheiterte.

Man verwendete und verwendet auch heute noch zu dem Zwecke der Herstellung sehr hochgespannter Wechselströme, wie schon angegeben, den Ruhmkorffschen Funken-Induetor, ein Apparat, welcher zweifellos die Herstellung solcher Ströme von beliebiger Spannung gestattet, wenn es gelingt, die Isolirung der einzelnen Windungen auf das Vollkommenste zu erhöhen.

Dieser Apparat ist jedoch infolge der dabei benöthigten Stromunterbrecher (Wagner'scher Hammer, Quecksilber-Interruptor) in keiner Weise geeignet, hochgespannte Wechselströme auf die Dauer herzustellen, und aus diesem Grunde auch unfähig, in der Praxis der Herstellung des Ozons im Grofsen Verwendung zu finden.

Dieser Uebelstand hat seinen Grund darin, dafs der Ruhmkorff'sche Funken-Inductor sich sehr bald so stark erwärmt, dafs zunächst die zur Ozonisirung bestimmten Ströme in ihrer Spannung und Stärke nach und nach aufserordentlich sinken. Das ist aber ein grofser Uebelstand, welcher auf die Ozonerzeugung den denkbar ungünstigsten Einflufs ausübt.

Das vorliegende neue Verfahren der Herstellung von Ozon bezw. ozonhaltiger Luft im Grofsen beruht auf der Beobachtung, dafs zur Darstellung von stark ozonhaltiger Luft nur eine solche Luft verwendbar ist, welche:

a) vollkommen rein,

b) sehr sauerstoffhaltig,

c) absolut trocken,

d) stark abgekühlt

ist, und dafs eine derartig vorbereitete Luft

nur dann vollständig ozonisirt werden kann, wenn die sogenannte stille Entladung in höchst gleichmäfsiger Weise vor sich geht.

Nach den Erfahrungen und Beobachtungen des Erfinders ist zur Erzielung eines gleichmäfsigen und wirklich gut ozonisirten Productes demnach eine aufserordentliche Constanz der verwendeten elektrischen Ströme erforderlich.

Die bisher verwendeten Mittel und Apparate zur Herstellung von Ozon genügten, da sie diese Bedingungen nicht erfüllten, in keiner Weise den an sie gestellten Anforderungen, so dafs bisher von einer Herstellung einer gleichmäfsig durch und durch gut ozonisirten Luft für den Grofsverbrauch keine Rede sein konnte.

Im Folgenden soll nun ein Verfahren beschrieben werden, welches in praktischer Weise das Problem der Herstellung von ozonisirter Luft im Grofsen löst.

Dieses Verfahren verläuft in seinen einzelnen Stadien im wesentlichen in folgender Weise:

Atmosphärische Luft wird zunächst durch ein Flügelwerk oder eine ähnliche Einrichtung tüchtig durchgearbeitet und in diesem bewegten Zustande Compressoren, Pumpen, Roots-Blowers oder ähnlichen Einrichtungen zugeführt, weiche die Luft einsaugen und unter starkem Druck in eine Rohrleitung pressen. Diese letztere leitet die Luft zunächst nach einem Filterapparat, welcher einen doppelten Zweck zu erreichen gestattet, einmal wird jede mechanische Verunreinigung der Luft, z. B. Rufs, Staub, Kohlentheilchen u. s. w., auf das Vollständigste beseitigt, andererseits ein ganz neuer technischer Erfolg erzielt. Dieser besteht darin, dafs durch Abscheidung eines Theiles des für die Ozonisirung werthlosen Stickstoffs die aus dem Filterapparat austretende und weiter beförderte Luft bedeutend sauerstoffreicher geworden ist. Es wird also unter Verminderung der Quantität und des Druckes der Luft die Qualität derselben bedeutend gehoben, und zwar wird dieselbe um annähernd etwa 20 pCt. sauerstoffreicher erhalten, als sie vorher war.

Die derartig gereinigte und sauerstoffreicher gemachte Luft, welche noch unter genügend starkem Druck steht, wird dann weiter einem Heizapparat zugeführt, welcher dieselbe stark erhitzt und an einen Trockenapparat abgiebt, welcher mit Hülfe von Chlorcalcium, Bimsstein und concentrirter Schwefelsäure u. s. w. eine gute Vortrocknung bewirkt. Vollständige Entziehung des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes wird in einem zweiten Trockenapparat bewirkt, welcher Schalen mit concentrirter Schwefelsäure enthält.

Die wie vorbeschrieben gereinigte und vollständig getrocknete Luft wird dann zunächst erhitzt, wieder stark abgekühlt und auf etwa -f- 4° C. gebracht. Nachdem sie so vorbereitet ist, eignet sie sich erst, um mit Vortheil in die Ozonisirungsapparate eingeführt zu werden und unter Einwirkung der stillen Entladung ein höchst gleichmäfsig ozonisirtes Product zu ergeben.

Die Ozonisirungsapparate bestehen aus mehreren Kammern, welche zunächst dem Luftstrom eine weitere Ausbreitung gestatten, dann denselben immer mehr einengen, so dafs schliefslich unter Einwirkung der stillen Entladung eine vollständige Ozonisirung stattfindet.

Das Verfahren der Herstellung sehr hochgespannter Inductionsströme von grofser Gleichmäßigkeit ist ebenfalls bemerkenswerth. Zur Erzielung solcher Ströme verwendet Erfinder nicht, wie es bisher üblich war, Ruhmkorff'sche Funken-Inductoren, sondern Transformatoren von ganz specieller Bauart, welche durch eine Wechselstrommaschine bethä'tigt werden. Erst durch diese eigentümliche Anordnung ist es möglich geworden,, die vorher als unvermeidliches Uebel angesehene Erwärmung der Stromlieferungsapparate zu umgehen.

An der Hand der beiliegenden Zeichnungen, welche in Fig. ι den ganzen Apparat in der Ansicht darstellt, sollen nun die einzelnen Theile desselben einer eingehenden Beschreibung unterzogen werden.

A ist ein Apparat, der die Aufgabe hat, die Luft gehörig durchzuarbeiten; derselbe besteht ■im wesentlichen aus einem Schaufel- oder Flügelwerk, welches, in schnelle Rotation versetzt, die Luft reinigt und sauerstoffreicher macht. Die derart vorbereitete Luft wird dann von einem Exhaustor, Roots-Blower oder Compressor B angesaugt und unter starkem Druck in die Rohrleitung C geprefst, um darauf zu dem Filter D zu gelangen. Dieses Filter ist in der Fig. 2 im Schnitt dargestellt und besteht aus einer Kammer E, in welcher die geprefste Luft durch eine eigenthümliche Filtereinrichtung E¹ in ihrem Lauf gehemmt wird. Diese Filtereinrichtung besteht aus mehreren in gewissen Zwischenräumen ausgespannten Lagen e von Sammet, welcher mit einer Albuminlösung präparirt ist.

Es wird dadurch eine feinporige, wenig durchlässige Membran erzeugt, welche in eigenthümlicher Weise auf die zuströmende Luft einwirkt. Zunächst ist es klar, dafs Verunreinigungen, die aus festen Stoffen bestehen, vollständig zurückgehalten werden und nur reine, gasförmige Bestandtheile passiren können.

Die Einwirkung dieser FiltertUcher auf die Luft erstreckt sich jedoch nicht nur auf die festen Bestandtheile, welche in derselben enthalten sind, sondern auch selbst auf die gasförmigen. Es tritt eine Scheidung ein; die vollständig gereinigte Luft zieht durch das

Rohr F unter einem Druck ab, der noch hinreichend stark ist, um dieselbe durch alle nachfolgenden Apparate mit einer ganz bestimmten Schnelligkeit zu führen Die sehr stickstoffhaltige, sämmtliche Verunreinigungen enthaltende Luft aber wird durch G abgeblasen.

Jene auffallende Erscheinung der Vermehrung . des Sauerstoffgehalts der Luft ist auf die Diffusion der Gase zurückzuführen, welche von den Volumengewichten der einzelnen Gase abhängt. Da es bei dem vorliegenden Verfahren auf eine höchst sauerstoffreiche Luft ankommt, so ist demgemäfs auch die Zahl und Stärke der einzelnen Filtertücher zu wählen.

Es ist selbstverständlich, dafs der Auslafs G einen gewissen Widerstand bieten mufs, da sonst sämmtliche Luft abgeblasen und keine gereinigte Luft weiter befördert würde.

Die gereinigte, sauerstoffreiche Luft wird nun in den Apparat H geleitet, .welcher in bekannter Weise durch ein Dampfschlangenrohr . die Erwärmung derselben bewirkt; doch kann die Erhitzung der Luft auch auf anderem Wege geschehen.

Die in der erhitzten Luft enthaltene Feuchtigkeit wird durch Chlorcalcium oder Bimsstein und Schwefelsäure abgezogen. Zur nochmaligen Trocknung tritt nun die Luft in die Trockenkammer J, welche mit concentrirter Schwefelsäure gefüllte Schalen K enthält, die, wie Fig. 3 zeigt, so angeordnet sind, dafs die Luft immer auf die Oberfläche der Säure aufstöfst, an derselben entlang streicht und in einer Windung zur nächsten Schale gelangt, welche sie in derselben Weise passirt.

Die aus dieser Kammer austretende, noch immer heifse und vollständig trockene Luft wird darauf in einer langen Rohrleitung L bis auf etwa 4⁰ C. abgekühlt und in den Ozonisirungsapparaten P P¹ P² P³ der Einwirkung der stillen Entladung ausgesetzt.

Diese Ozonisirungsapparate sind so mit einander verbunden, dafs die Luft zu gleicher Zeit durch zwei oder mehrere derselben geführt wird und darauf in die letzten beiden Apparate eintritt und dieselben nach einander durchstreicht.

Die Zahl der gleichsam parallel geschalteten Apparate ist beliebig; doch dürfen nach diesen nicht mehr wie zwei hinter einander geschaltete liegen, da, wie eingehende Beobachtungen gezeigt haben, ein weiteres Ozonisiren dann nicht mehr stattfindet, sondern eher das erhaltene Ozon an Qualität verliert.

Das vorstehend beschriebene Verfahren der Herstellung von zur Ozonisirung geeigneter Luft beruht demnach, wie angegeben, -auf der gleichzeitigen Herstellung von:

a) vollkommen reiner,

b) sehr sauerstoffhaltiger,

c) absolut trockener und

d) ziemlich stark abgekühlter Luft.
Werden diese vier Bedingungen nicht zu

gleicher Zeit erfüllt, so ist ein gutes und gleichmäfsiges Ozonisiren nicht zu erwarten.

Im Folgenden soll nun die Herstellung der für die Ozonisirung ' notwendigen hochgespannten Inductionsströme und die Art ihrer Einwirkung auf die wie oben beschrieben vorbereitete Luft dargestellt werden.

Die Schwierigkeit, ja die Unmöglichkeit, welche sich der dauernden Herstellung solcher Ströme entgegenstellte, ist früher erwähnt worden; Erfinder überwindet diese Schwierigkeiten dadurch, dafs eine Wechselstrommaschine M, welche von der Gleichstrommaschine JV erregt wird, einen constanten Strom in den Transformator O schickt, welcher durch seine eigenthümliche Construction, namentlich hinsichtlich der dabei verwendeten Eisenmassen, weder eine Erwärmung erfahren kann, noch auch eine stärkere Erregung zuläfst, als sie zur Erzeugung der Inductionsströme nöthig sind.

Der auf diese Weise erzeugte Strom kommt nun in den Ozonisirüngsapparaten ppipaps zur Wirkung. Diese Apparate sind, wie Fig. 1 zeigt, so angeordnet, dafs P und P¹ gleichsam parallel geschaltet sind, also von der eintretenden und in der geschilderten Weise vorbereiteten Luft zugleich durchströmt werden, während P² und P⁸ hinter einander geschaltet sind und dadurch gewissermafsen eine Pressung der durchziehenden Luft verursachen.

Die Ozonisirungsapparate (Fig. 4) sind nun derart construirt, dafs die sogenannte stille Entladung auf einer möglichst grofsen Oberfläche und äufserst gleichmäfsig erfolgt. Die hierbei eintretende Lichterscheinung, welche durch Schaulöcher beobachtet werden kann, ergiebt durch die verschiedenen Nuancen, welche die Lichthüllen in den verschiedenen Stadien der Ozonisirung zeigen, ein ausgezeichnetes Mittel, den Procefs zu verfolgen und durch Aenderung des Luftzuflusses oder der Stärke der Entladung denselben zu beeinflussen.

Die vollständig ozonisirte Luft tritt dann durch die Röhrenleitung Q in den Gasbehälter R ein, in welchem dieselbe über Wasser, auf welchem eine Oelschicht schwimmt, aufgefangen wird.

Die Vorzüge dieses neuen Verfahrens bestehen darin, dafs es zunächst die Herstellung einer für die Ozonisirung vorzüglich geeigneten Luft ermöglicht, welche, neben vollkommener Reinheit und Trockenheit, einen hohen Gehalt an Sauerstoff besitzt. Die Herstellung von Ozon ist ferner durch dieses Verfahren jetzt nicht mehr an die Verwendung von reinem Sauerstoff gebunden, vielmehr auf Luft, auch wenn sie noch so starke Verunreinigungen ent-

Claims (1)

1. hält, ausgedehnt worden. Die Frage der dauernden Herstellung constanter Inductionsströme von sehr hoher Spannung ist in verhältnifsmä'fsig einfacher und höchst befriedigender Weise gelöst worden.

   Patenτ-Ansprüche:

   i. Ein Verfahren zur Erzeugung von ozonhaltiger Luft im Grofsen vermittelst Elektricität, dadurch gekennzeichnet, dafs gewöhnliche Luft direct oder nach gründlicher Durcharbeitung mittelst Flügeln, Schaufeln u. s. w. in einen Compressor oder ähnliche Einrichtung gelangt und- von hier durch ein Filter geprefst und dadurch sauerstoffreicher gemacht wird, dann erwärmt, getrocknet und wieder stark abgekühlt wird, worauf sie unter gleichmäfsiger Einwirkung der sogenannten stillen elektrischen Entladung in ein hoch ozonhaltiges Gasgemisch umgewandelt wird.
   2; Zwecks Ausführung des unter i. geschützten Verfahrens zur Darstellung von ozonhaltiger Luft im Grofsen vermittelst Elektricität:
   a) ein Apparat zur Reinigung der Luft und um dieselbe an Sauerstoffgehalt reicher zu machen, dadurch gekennzeichnet, dafs Luft gegen eine Reihe von Filtertüchern, welche mit einer Albuminschicht überzogen sind, geprefst und dadurch sauerstoffreicher gemacht wird, während die sauerstoffarme, unreine und mit mechanischen Beimengungen versetzte Luft durch einen dem Durchgang der Luft einen entsprechenden Widerstand bietenden Auslafs abzieht;"

   b) die Anordnung von Ozonisirungsapparaten in der Weise, dafs von mehreren, aus über einander liegenden, durch isolirende Schichten getrennten Platten hergestellten Apparaten, zwischen deren Platten die zu ozonisirende Luft durchstreicht, zwei oder mehrere parallel geschaltet sind, so dafs sie zu gleicher Zeit von der Luft durchzogen werden, · während die übrigen so neben und hinter einander geschaltet sind, dafs die Luft, je mehr dieselbe sich dem letzten Ozonisirungsapparat nähert, eine um so stärkere Pressung erfährt, zum Zweck einer vollständigen Durchführung der Ozonisirung. .

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen