WO2000005170A1 - Device for producing ozone - Google Patents

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WO2000005170A1
WO2000005170A1 PCT/CZ1999/000021 CZ9900021W WO0005170A1 WO 2000005170 A1 WO2000005170 A1 WO 2000005170A1 CZ 9900021 W CZ9900021 W CZ 9900021W WO 0005170 A1 WO0005170 A1 WO 0005170A1
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self
dielectric
wall
discharge
dielectric layer
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PCT/CZ1999/000021
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Inventor
Jiří DŘÍMAL
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Drimal Jiri
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    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/10—Preparation of ozone
    • C01B13/11—Preparation of ozone by electric discharge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
    • C01B2201/10—Dischargers used for production of ozone
    • C01B2201/14—Concentric/tubular dischargers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
    • C01B2201/20—Electrodes used for obtaining electrical discharge
    • C01B2201/22—Constructional details of the electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
    • C01B2201/70—Cooling of the discharger; Means for making cooling unnecessary

Definitions

  • the invention relates to a device for generating ozone by surface discharge, which is formed by at least one flat or cylindrical dielectric layer, on the one side of which forms a wall of a gap or a channel for the passage of an oxygen-containing gas, there is a discharge electrode , and the other side is provided with a counter electrode.
  • the ozone is currently used in a number of industrial areas, in drinking water treatment and disinfection, in cellulose bleaching, etc.
  • the ozone is generated almost exclusively from an oxygen-containing gas by electrical discharge.
  • Most known ozonizers operate on the principle of barrier or volume discharge, which spreads between two essentially parallel flat electrodes, between which feed gas, ie oxygen or an oxygen-containing gas, flows. At least one of the electrodes is coated with a dielectric, usually with a glass-like layer.
  • the oxygen molecules are split into atoms, which are then recombined with oxygen molecules to form ozone molecules. that can.
  • An ozonizer of this type is known for example from CH-PS 676710 A5.
  • the electrodes here are designed as coaxial metal tubes.
  • the outer wall of the inner tube and the inner wall of the outer tube are covered with an enamel layer.
  • the volume discharge spreads between these walls, the feed gas flows through the circular gap between the tubes, the opposite walls of the tubes are flushed with a coolant.
  • the ozone generator described in Japanese publication 63085004 is designed similarly. In it, the volume discharge spreads in two circular ring gaps between an anode tube coated on both sides with a dielectric and an inner and an outer cathode tube.
  • the volume discharge is also used in the ozone generator according to EP 357911. This spreads in channels between tubular dielectric coated anodes and plate-shaped cathodes surrounding the anode tubes.
  • the electrical discharge leads to the development of heat, the heat negatively influencing the efficiency of ozone generation.
  • the heat that is developed in the entire space between the electrodes is almost completely transferred to the feed gas.
  • the possibility of cooling the discharge space is very limited here, which consequently limits the ozone yield.
  • Younger known ozonizers work on the principle of the so-called surface discharge, which spreads on the surface of the dielectric, on one side of which there is an electrode which forms a non-closed surface, and on the other side of which a continuous counterelectrode is attached.
  • This solution is known from EP 483938 AI.
  • the dielectric is formed here by a self-supporting ceramic tube. There is a helical electrode on one of the walls of this tube, be it the inner or the outer, while the other wall has a metallic one Counter electrode is coated. Because of the relatively low thermal conductivity of the dielectric, the ozone yield decreases with its increasing thickness. That is why it seems inevitable to minimize them.
  • the wall thickness of the self-supporting dielectric tube can only be reduced to a limited extent, since the tube must remain self-supporting at its predetermined length, and its thickness is also limited by manufacturing technology.
  • the object of the invention is to propose an ozone generator which would substantially reduce the disadvantages of the known devices described.
  • a device for generating of ozone proposed by surface discharge which is formed by at least one flat or cylindrical dielectric layer, on one side of which forms a wall of a gap or a channel for the passage of an oxygen-containing gas, a discharge electrode is attached, and the other side of which is provided with a counter electrode.
  • a wall of a self-supporting metal layer is provided with a dielectric layer which supports the discharge electrode, the self-supporting metal layer forming a counter electrode.
  • the other wall of the metal layer can advantageously be flushed with a coolant. The heat generated by the surface discharge on the surface of the thin dielectric can be effectively dissipated into the coolant through the metal layer.
  • the discharge electrode can be formed by metal strips attached to the dielectric layer, by a wire, a tube, or a corrugated sheet metal which come into contact with the dielectric layer.
  • two dielectric layers attached to two self-supporting metal layers and provided with discharge electrodes can form the opposite walls of a gap through which the feed gas flows.
  • the two dielectric layers can have a common discharge electrode which touches both layers.
  • the self-supporting metal layer is designed in the form of a tube, on the inner wall of which a dielectric layer provided with a discharge electrode on its inside is mounted, the outer wall of the cylindrical self-supporting metal layer being flushed with a coolant.
  • the self-supporting metal layer has the shape of a tube, on the outer wall of which one on its outer side. te with a discharge electrode provided dielectric layer is attached, wherein a coolant flows through the interior of the self-supporting layer.
  • two self-supporting metal layers with dielectric layers, which are provided with discharge electrodes are arranged coaxially such that an annular gap for the coolant is formed between the dielectric layers.
  • At least two self-supporting tubular metal layers with a dielectric layer and with discharge electrodes are arranged in parallel in a vessel which is provided with an inlet and an outlet for the feed gas and with an inlet and an outlet for the coolant.
  • the dielectric layer is advantageously an enamel layer, which can be very thin and smooth.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment with a self-supporting tubular metal layer, the inner wall of which is coated with dielectric and is provided with a discharge electrode in the form of strips,
  • 3 shows an embodiment of the invention which combines the previous exemplary embodiments
  • 4 shows an embodiment in which the discharge electrodes are formed by wires contacting the dielectric
  • Fig. 6 shows an embodiment of a large plant for ozone generation, which consists of a number of parallel ozone generators, partly in longitudinal section.
  • FIGS. 7 to 9 are plan configurations of the invention, which correspond to the tubular exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2 and according to FIGS. 3 and 4.
  • the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 6 represent devices for generating ozone by surface discharge in a cylindrical configuration.
  • a dielectric layer 2, etc. is provided.
  • an enamel layer attached to the inner wall of the self-supporting metal layer in the form of a metal tube 1.
  • On the inner surface of the enamel layer there are strips 3 of a discharge electrode which is connected to an AC power source.
  • the metal tube 1 is grounded.
  • the feed gas 4 - air or oxygen flows through the metal tube 1, and the coolant 5 - liquid or gas - flushes the outer wall of the metal tube.
  • An inner tube 6 serves only to delimit the flow profile of the feed gas 4, and an outer tube 7 delimits the flow profile of the coolant 5.
  • an enamel layer 2 is attached to the outer wall of the metal tube 1, the insert gas 4 flows outside and the coolant 5 inside the metal tube 1.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 3 combines the two previous configurations: two coaxial metal tubes 11 form a gap for the passage of the feed gas 4, the surface discharge spreading out on both walls of the gap Discharge electrodes in the exemplary embodiments according to FIGS. 2 to 3 are in turn constructed as strips 3.
  • FIGS. 4 and 5 correspond to the embodiment according to FIG. 3; In the exemplary embodiment according to FIG. 4, however, the discharge electrodes are formed by wire spirals 8 lying against the dielectric layers 2, the dielectric being attached to the inner and to the outer tube 1. In the embodiment according to FIG. 5, a corrugated sheet 9 is placed between the two dielectric layers 2 and touches the two layers.
  • the feed gas - the air - enters an inlet chamber 10 and from there it flows through a bundle of ozone generators, which have already been described and are installed between two tube walls 11.
  • the ozonized feed gas is then discharged from the outlet chamber 12. 13 denotes an inlet and 14 an outlet of the coolant.
  • the invention immediately relates to configurations with flat layers and flat gaps for the passage of the feed gas or the coolant.
  • Such exemplary embodiments are documented in FIGS. 6 to 9.
  • the reference numeral 15 denotes flat self-supporting metal layers, 61 a wall for delimiting the flow profile and 71 walls for delimiting the coolant.

Abstract

To improve the cooling in an ozone generator the invention provides for a device for creating ozone by surface discharge. The device consists of at least one flat or cylindrical dielectric layer (2) on whose one side, which forms a wall of a gap or a channel through which an oxygen-containing gas is able to circulate, a discharge electrode (3, 8, 9) is positioned and whose other side is provided with a counter electrode. In said device a wall of a self-supporting metal layer (1, 15) is provided with a dielectric layer (2) which supports the discharge electrode (3, 8, 9) and said self-supporting metal layer (1, 15) forms a counter electrode.

Description

Vorrichtung zur Erzeugung von OzonDevice for generating ozone
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon durch Oberflächenentladung, die durch zumindest eine ebene oder zylinderförmige dielektrische Schicht gebildet ist, an deren einer Seite, die eine Wand einer Spalt oder eines Kanals zum Durchfluß eines sauerstoffhaltigen Gases bildet, sich eine Entladungselektrode befindet, und deren andere Seite mit einer Gegenelektrode versehen ist.The invention relates to a device for generating ozone by surface discharge, which is formed by at least one flat or cylindrical dielectric layer, on the one side of which forms a wall of a gap or a channel for the passage of an oxygen-containing gas, there is a discharge electrode , and the other side is provided with a counter electrode.
Technologischer Hintergrund und Stand der TechnikTechnological background and state of the art
Das Ozon wird gegewärtig in einer Reihe von Industriegebieten verwendet, bei Trinkwasseraufbereitung und -desinfektion, bei Zellulosenbleiche u.a. Zum Zweck einer größeren industriellen Verwendung wird das Ozon fast ausschließlich aus einem sauerstoffhaltigen Gas durch elektrische Entladung erzeugt. Die meisten bekannten Ozonisatoren arbeiten nach dem Prinzip der Barrieren- oder Volumenentladung, die sich zwischen zwei im wesentlichen parallelen flachen Elektroden ausbreitet, zwi- sehen denen Einsatzgas, d.h. Sauerstoff oder ein Sauerstoff- haltiges Gas strömt. Mindesens eine der Elektroden ist mit einem Dielektrikum beschichtet,meistens mit einer glasartigen Schicht versehen. Bei der elektrischen Entladung werden die Sauerstoffmoleküle zu Atomen gespaltet, die durch darauffol- gende Rekombination mit Sauerstoffmolekülen Ozonmoleküle bil- den können. Ein Ozonisator dieser Gattung ist z.B. aus der CH-PS 676710 A5 bekannt. Die Elektroden sind hier als koaxiale Metallrohre gestaltet. Die äußere Wand des inneren Rohrs und die innere Wand des äußeren Rohrs sind mit einer Emaille- schicht bedeckt. Die Volumenentladung breitet sich zwischen diesen Wänden aus, das Einsatzgas fließt durch die Kreisringspalt zwischen den Rohren, die gegenüberliegenden Wände der Rohre werden mit einem Kühlmittel bespült. Ähnlicherweise ist der in der japanischer Schrift 63085004 beschriebener Ozoner- zeuger gestaltet. Darin breitet sich die Volumenentladung in zwei Kreisringspalten zwischen einem beiderseits dielektrikumbeschichteten Anodenrohr und einem inneren und einem äußeren Kathodenrohr. Die Volumenentladung wird auch im Ozonerzeuger nach EP 357911 verwendet. Die breitet sich in Kanälen zwischen rohrförmigen dielektrikumbeschichteten Anoden und plattenförmigen, die Anodenrohre umgebenden Kathoden aus.The ozone is currently used in a number of industrial areas, in drinking water treatment and disinfection, in cellulose bleaching, etc. For the purpose of greater industrial use, the ozone is generated almost exclusively from an oxygen-containing gas by electrical discharge. Most known ozonizers operate on the principle of barrier or volume discharge, which spreads between two essentially parallel flat electrodes, between which feed gas, ie oxygen or an oxygen-containing gas, flows. At least one of the electrodes is coated with a dielectric, usually with a glass-like layer. During the electrical discharge, the oxygen molecules are split into atoms, which are then recombined with oxygen molecules to form ozone molecules. that can. An ozonizer of this type is known for example from CH-PS 676710 A5. The electrodes here are designed as coaxial metal tubes. The outer wall of the inner tube and the inner wall of the outer tube are covered with an enamel layer. The volume discharge spreads between these walls, the feed gas flows through the circular gap between the tubes, the opposite walls of the tubes are flushed with a coolant. The ozone generator described in Japanese publication 63085004 is designed similarly. In it, the volume discharge spreads in two circular ring gaps between an anode tube coated on both sides with a dielectric and an inner and an outer cathode tube. The volume discharge is also used in the ozone generator according to EP 357911. This spreads in channels between tubular dielectric coated anodes and plate-shaped cathodes surrounding the anode tubes.
Die elektrische Entladung hat Wärmeentwicklung zur Folge, wobei die Wärme den Wirkungsgrad der Ozonerzeugung negativ be- einflußt. Bei der Ozonentwicklung durch die Volumenentladung geht die Wärme, die im ganzen Raum zwischen den Elektroden entwickelt wird, fast völlig in das Einsatzgas über. Die Möglichkeit der Kühlung des Entladungsraumes ist hier sehr begrenzt, was folglich die Ozonausbeute limitiert.The electrical discharge leads to the development of heat, the heat negatively influencing the efficiency of ozone generation. During the ozone development due to the volume discharge, the heat that is developed in the entire space between the electrodes is almost completely transferred to the feed gas. The possibility of cooling the discharge space is very limited here, which consequently limits the ozone yield.
Jüngere bekannte Ozonisatoren arbeiten nach dem Prinzip der sog. Oberflächenentladung, die sich auf der Oberfläche des Dielektriktims ausbreitet, an dessen einer Seite eine Elektrode anliegt, die eine nichtgeschlossene Fläche bildet, und an dessen anderer Seite eine kontinuierliche Gegenelektrode angebracht ist. Diese Lösung ist aus der EP 483938 AI bekannt. Das Dielektrikum ist hier durch ein selbsttragendes Keramikrohr gebildet. An einer der Wände dieses Rohrs, sei es an der inneren oder der äußeren, liegt eine schraubenlinienförmige Elektrode an, während die andere Wand mit einer metallischen Gegenelektrode beschichtet ist. Wegen der relativ niedrigen Wärmeleitfähigkeit des Dielektrikums sinkt die Ozonausbeute mit dessen zunehmender Dicke. Deswegen scheint es zwegmäßig, diese zu minimalisieren. Die Wanddicke des selbsttragenden Dielektrikumrohrs kann nur in beschränktem Maß gesenkt werden, da das Rohr bei dessen vorbestimmten Länge selbsttragend bleiben muß, wobei seine Dicke auch durch Herstellungstechnologie begrenzt ist.Younger known ozonizers work on the principle of the so-called surface discharge, which spreads on the surface of the dielectric, on one side of which there is an electrode which forms a non-closed surface, and on the other side of which a continuous counterelectrode is attached. This solution is known from EP 483938 AI. The dielectric is formed here by a self-supporting ceramic tube. There is a helical electrode on one of the walls of this tube, be it the inner or the outer, while the other wall has a metallic one Counter electrode is coated. Because of the relatively low thermal conductivity of the dielectric, the ozone yield decreases with its increasing thickness. That is why it seems inevitable to minimize them. The wall thickness of the self-supporting dielectric tube can only be reduced to a limited extent, since the tube must remain self-supporting at its predetermined length, and its thickness is also limited by manufacturing technology.
In IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 24, No. 2,1988 wird das Problem so gelöst, daß eine dünne Schicht des keramischen Dielektrikums, die an einer Seite mit einer Entladungselektrode in Form von parallelen Streifen und an anderer Seite mit einer Gegenelektrode in Form eines leitfähigen Films versehen ist, an einer weiteren selbsttragenden keramischen Schicht gelagert ist. In der Tatsache ist ein dünnwandiges keramisches Rohr mit beiden Elektroden in ein dickwandiges Tragrohr eingelegt.In IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 24, No. 2.1988 the problem is solved in such a way that a thin layer of the ceramic dielectric, which is provided on one side with a discharge electrode in the form of parallel strips and on the other side with a counter electrode in the form of a conductive film, on another self-supporting ceramic layer is stored. In fact, a thin-walled ceramic tube with both electrodes is inserted into a thick-walled support tube.
Wenn auch in beiden vorigen Fällen ein keramisches Material mit einer relativ hohen Wärmeleitfähigkeit benutzt wurde, bleibt die Kühlung der Arbeitsfläche des Dielektrikums problematisch. Nachteilig sind auch die verhältnismäßig hohen Herstellungskosten einer so dünnwandigen und präzisen Keramik. Die Keramik hat nie eine einwandfrei glatte Oberfläche, was die Qualität der Oberflächenentladung und folglich die Ozonausbeute beeinträchtigt.If a ceramic material with a relatively high thermal conductivity was used in both of the previous cases, cooling the working surface of the dielectric remains problematic. The relatively high manufacturing costs of such a thin-walled and precise ceramic are also disadvantageous. The ceramic never has a perfectly smooth surface, which affects the quality of the surface discharge and consequently the ozone yield.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ozonerzeuger vorzuschlagen, der die angeführten Nachteile der beschriebenen bekannten Vorrichtungen wesentlich verringern würde.The object of the invention is to propose an ozone generator which would substantially reduce the disadvantages of the known devices described.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon durch Oberflächenentladung vorgeschlagen, die durch zumindest eine ebene oder zylinderförmige dielektrische Schicht gebildet ist, an deren einer Seite, die eine Wand einer Spalt oder eines Kanals zum Durchfluß eines sauerstoff- haltigen Gases bildet, eine Entladungselektrode angebracht ist, und deren andere Seite mit einer Gegenelektrode versehen ist. In der Vorrichtung dieser Gattung ist eine Wand einer selbsttragenden Metallschicht mit einer die Entladungselektrode tragenden dielektrischen Schicht versehen, wobei die selbsttragende Metallschicht eine Gegenelektrode bildet. Die andere Wand der Metallschicht kann dabei vorteilhaft mit einem Kühlmittel bespült werden. Die durch die Oberflächenentladung auf der Oberfläche des dünnen Dielektrikums entstehende Wärme kann durch die Metallschicht wirksam in das Kühlmit- tel abgeleitet werden.To achieve this object, there is a device for generating of ozone proposed by surface discharge, which is formed by at least one flat or cylindrical dielectric layer, on one side of which forms a wall of a gap or a channel for the passage of an oxygen-containing gas, a discharge electrode is attached, and the other side of which is provided with a counter electrode. In the device of this type, a wall of a self-supporting metal layer is provided with a dielectric layer which supports the discharge electrode, the self-supporting metal layer forming a counter electrode. The other wall of the metal layer can advantageously be flushed with a coolant. The heat generated by the surface discharge on the surface of the thin dielectric can be effectively dissipated into the coolant through the metal layer.
Die Entladungselektrode kann durch an der dielektrischen Schicht befestigten Metallstreifen, durch einen Draht, ein Rohr, oder ein Wellblech, die die dielektrische Schicht be- rühren, gebildet werden. Mit Vorteil können zwei, an zwei selbsttragenden Metallschichten angebrachte und mit Entladungselektroden versehene dielektrische Schichten die gegenüberliegenden Wände einer Spalt bilden,durch die das Einsatzgas fließt. In diesem Fall können die beiden dielektrischen Schichten eine gemeinsame Entladungselektrode haben, die beide Schichten berührt.The discharge electrode can be formed by metal strips attached to the dielectric layer, by a wire, a tube, or a corrugated sheet metal which come into contact with the dielectric layer. Advantageously, two dielectric layers attached to two self-supporting metal layers and provided with discharge electrodes can form the opposite walls of a gap through which the feed gas flows. In this case, the two dielectric layers can have a common discharge electrode which touches both layers.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die selbsttragende Metallschicht in Form eines Rohrs gestaltet, an dessen Innenwand eine mit einer Entladungselektrode an ihrer Innenseite versehene dielektrische Schicht gelagert ist, wobei die Außenwand der zylinderförmigen selbsttragenden Metallschicht mit einem Kühlmittel bespült ist. In einer anderen Ausgestaltung hat die selbsttragende Metallschicht die Form eines Rohrs, an dessen Außenwand eine an ihrer Außensei- te mit einer Entladungselektrode versehene dielektrische Schicht angebracht ist, wobei durch den Innenraum der selbsttragenden Schicht ein Kühlmittel fließt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zwei selbsttragende Metall- schichten mit dielektrischen Schichten, die mit Entladungselektroden versehen sind, derart koaxial angeordnet, daß zwischen den dielektrischen Schichten eine Kreisringspalt für das Kühlmittel entsteht.In an advantageous embodiment of the invention, the self-supporting metal layer is designed in the form of a tube, on the inner wall of which a dielectric layer provided with a discharge electrode on its inside is mounted, the outer wall of the cylindrical self-supporting metal layer being flushed with a coolant. In another embodiment, the self-supporting metal layer has the shape of a tube, on the outer wall of which one on its outer side. te with a discharge electrode provided dielectric layer is attached, wherein a coolant flows through the interior of the self-supporting layer. In a further embodiment of the invention, two self-supporting metal layers with dielectric layers, which are provided with discharge electrodes, are arranged coaxially such that an annular gap for the coolant is formed between the dielectric layers.
In einer erfindungsgemäßen Anlage sind zumindest zwei selbsttragende rohrförmige Metallschichten mit einer dielektrischen Schicht und mit Entladungselektroden parallel in einem Gefäß angeordnet, das mit einem Eintritt und einem Austritt für das Einsatzgas und mit einem Eintritt und einem Austritt für das Kühlmittel versehen ist.In a system according to the invention, at least two self-supporting tubular metal layers with a dielectric layer and with discharge electrodes are arranged in parallel in a vessel which is provided with an inlet and an outlet for the feed gas and with an inlet and an outlet for the coolant.
Die dielektrische Schicht ist mit Vorteil eine Emailleschicht, die sehr dünn und glatt sein kann.The dielectric layer is advantageously an enamel layer, which can be very thin and smooth.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Es zeigen:The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einer selbsttragenden rohrförmigen Metallschicht, deren mit Dielektrikum beschichtete Innenwand mit einer Entladungselektrode in Form von Streifen versehen ist,1 shows an exemplary embodiment with a self-supporting tubular metal layer, the inner wall of which is coated with dielectric and is provided with a discharge electrode in the form of strips,
Fig. 2 ein ähnliches Ausführungsbeispiel,in dem die dielektrische Schicht mit der Entladungselektrode an der Außenwand des Metallrohs angebracht ist,2 shows a similar exemplary embodiment, in which the dielectric layer with the discharge electrode is attached to the outer wall of the metal tube,
Fig. 3 eine Ausgestaltung der Erfindung, die die vorigen Ausführungsbeispiele kombiniert, Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel, in dem die Entladungselektroden durch das Dielektrikum berührende Drähte ge- bilbdet sind,3 shows an embodiment of the invention which combines the previous exemplary embodiments, 4 shows an embodiment in which the discharge electrodes are formed by wires contacting the dielectric,
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel, in dem beide dielektrischen Schichten eine gemeinsame Entladungselektrode aus Wellblech haben,5 shows an embodiment in which the two dielectric layers have a common discharge electrode made of corrugated iron,
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer großen Anlage zur Ozon- erzeugung, die aus einer Menge von parallelen Ozonerzeugern besteht, teilweise im Längsschnitt.Fig. 6 shows an embodiment of a large plant for ozone generation, which consists of a number of parallel ozone generators, partly in longitudinal section.
Fig. 7 bis 9 sind Planausgestaltungen der Erfindung, die den rohrförmigen Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bzw. 2, und nach Fig. 3 und 4 entsprechen.7 to 9 are plan configurations of the invention, which correspond to the tubular exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2 and according to FIGS. 3 and 4.
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 bis 6 stellen Vorrich- tungen zur Ozonerzeugung durch Oberflächenentladung in zylin- derförmiger Ausgestaltung dar. In der Ausgestaltung nach Fig. 1 ist eine dielektrische Schicht 2, u.z. eine Emailleschicht,an der inneren Wand der selbsttragenden Metallschicht in Form eines Metallrohrs 1 angebracht. Auf der inneren Ober- fläche der Emailleschicht befinden sich Streifen 3 einer Entladungselektrode, die an eine Wechselstromquelle angeschaltet ist. Das Metallrohr 1 ist geerdet. Durch das Metallrohr 1 fließt das Einsatzgas 4 - Luft oder Sauerstoff, die äußere Wand des Metallrohrs wird von einem Kühlmittel 5 -Flüssigkeit oder Gas - bespült. Ein inneres Rohr 6 dient nur zum Abgrenzen des Durchflußprofils des Einsatzgases 4 , und ein äußeres Rohr 7 grenzt den Durchflußprofil des Kühlmittels 5 ab.The exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 6 represent devices for generating ozone by surface discharge in a cylindrical configuration. In the configuration according to FIG. 1, a dielectric layer 2, etc., is provided. an enamel layer, attached to the inner wall of the self-supporting metal layer in the form of a metal tube 1. On the inner surface of the enamel layer there are strips 3 of a discharge electrode which is connected to an AC power source. The metal tube 1 is grounded. The feed gas 4 - air or oxygen flows through the metal tube 1, and the coolant 5 - liquid or gas - flushes the outer wall of the metal tube. An inner tube 6 serves only to delimit the flow profile of the feed gas 4, and an outer tube 7 delimits the flow profile of the coolant 5.
In der Ausgestaltung nach Fig. 2 ist eine Emailleschicht 2 an der äußeren Wand des Metallrohrs 1 angebracht, das Einsatz- gas 4 strömt außerhalb und das Kühlmittel 5 innerhalb des Metallrohrs 1. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 kombiniert die beiden vorigen Ausgestaltungen: Zwei koaxiale Metallrohre 11 bilden eine Spalt zum Durchgang des Einsatzgases 4, wobei sich die Oberflächenentladung an beiden Wänden der Spalt ausbreitet.Die Entladungselektroden in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 bis 3 sind wiederum als Streifen 3 konstruiert.2, an enamel layer 2 is attached to the outer wall of the metal tube 1, the insert gas 4 flows outside and the coolant 5 inside the metal tube 1. The exemplary embodiment according to FIG. 3 combines the two previous configurations: two coaxial metal tubes 11 form a gap for the passage of the feed gas 4, the surface discharge spreading out on both walls of the gap Discharge electrodes in the exemplary embodiments according to FIGS. 2 to 3 are in turn constructed as strips 3.
Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 4 und 5 entsprechen der Ausgestaltung nach Fig. 3; im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind jedoch die Entladungselektroden durch an die dielektrischen Schichten 2 anliegende Drahtspiralen 8 gebildet, wobei das Dielektrikum am inneren sowie am äußeren Rohr 1 angebracht ist. In der Ausgestaltung nach Fig. 5 ist ein Wellblech 9 zwischen beide dielektrischen Schichten 2 hineingelegt und berührt die beiden Schichten.The exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 5 correspond to the embodiment according to FIG. 3; In the exemplary embodiment according to FIG. 4, however, the discharge electrodes are formed by wire spirals 8 lying against the dielectric layers 2, the dielectric being attached to the inner and to the outer tube 1. In the embodiment according to FIG. 5, a corrugated sheet 9 is placed between the two dielectric layers 2 and touches the two layers.
Die Ozonerzeugungsanlage nach Fig. 6 hat die Form eines Wärmetauschers. Das Einsatzgas - die Luft - tritt in eine Ein- trittskammer 10 ein und von dort aus strömt sie durch ein Bündel von bereits beschriebenen, zwischen zwei Rohrwänden 11 angebrachten Ozonerzeugern. Das ozonisierte Einsatzgas wird dann aus der Austrittskammer 12 abgeführt. Mit 13 ist ein Eintritt und mit 14 ein Austritt des Kühlmittels bezeichnet.6 has the form of a heat exchanger. The feed gas - the air - enters an inlet chamber 10 and from there it flows through a bundle of ozone generators, which have already been described and are installed between two tube walls 11. The ozonized feed gas is then discharged from the outlet chamber 12. 13 denotes an inlet and 14 an outlet of the coolant.
Auch wenn in allen bisher angeführten Ausführungsbeispielen die selbsttragende Metallschicht sowie das Dielektrikum zylinderförmig sind, bezieht sich die Erfindung sogleich auf Ausgestaltungen mit ebenen Schichten und ebenen Spalten zum Durchlauf des Einsatzgases bzw. des Kühlmittels. Solche Ausführungsbeispiele sind in Fig. 6 bis 9 dokumentiert. Mit dem Bezugszeichen 15 sind hier ebene selbsttragende Metallschichten, mit 61 eine zum Abgrenzen des Durchflußprofils dienende Wand und mit 71 Wände zum Abgrenzen des Kühlmittels bezeichnet. Even if the self-supporting metal layer and the dielectric are cylindrical in all the exemplary embodiments mentioned so far, the invention immediately relates to configurations with flat layers and flat gaps for the passage of the feed gas or the coolant. Such exemplary embodiments are documented in FIGS. 6 to 9. The reference numeral 15 denotes flat self-supporting metal layers, 61 a wall for delimiting the flow profile and 71 walls for delimiting the coolant.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon durch Oberflächenentladung, die durch zumindest eine ebene oder zylinderförmige dielektrische Schicht gebildet ist, an deren einer Seite, die eine Wand einer Spalt oder eines Kanals zum Durchfluß eines sauerstoffhaltigen Gases bildet, eine Entladungse- lektrode angebracht ist, und deren andere Seite mit einer Gegenelektrode versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wand einer selbsttragenden Metallschicht (1, 15) mit einer die Entladungselektrode ( 3 , 8 , 9 ) tragenden dielektrischen Schicht (2) versehen ist,wobei die selbsttragende Metallschicht (1, 15) eine Gegenelektrode bildet.1. Device for generating ozone by surface discharge, which is formed by at least one flat or cylindrical dielectric layer, on one side of which forms a wall of a gap or a channel for the passage of an oxygen-containing gas, a discharge electrode is attached, and the other side of which is provided with a counter electrode, characterized in that a wall of a self-supporting metal layer (1, 15) is provided with a dielectric layer (2) carrying the discharge electrode (3, 8, 9), the self-supporting metal layer (1, 15) forms a counter electrode.
2. Vorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Wand der selbsttragenden Metallschicht (1, 15) mit einem Kühlmittel (5) bespült wird.2. Device according to claim l, characterized in that the other wall of the self-supporting metal layer (1, 15) is flushed with a coolant (5).
3. Vorrichtung nach Anspruch l oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungselektrode durch an der dielektrischen Schicht (2) befestigte Streifen (3) gebildet ist.3. Apparatus according to claim l or 2, characterized in that the discharge electrode is formed by strips (3) attached to the dielectric layer (2).
4. Vorrichtung nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungselektrode durch einen die dielektrische Schicht ( 2 ) berührenden Draht ( 8 ) oder durch ein Rohr gebildet ist.4. Apparatus according to claim l or 2, characterized in that the discharge electrode is formed by a wire (8) touching the dielectric layer (2) or by a tube.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, daß die Entladungselektrode durch ein die dielektrische Schicht (2) berührendes Wellblech (9) gebildet ist.5. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in net that the discharge electrode is formed by a corrugated sheet (9) touching the dielectric layer (2).
6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei an zwei selbsttragenden Metallschichten (1) gelagerte und mit Entladungselektroden (3 , 8 , 9 ) versehene dielektrische Schichten (2) die gegenüberliegenden Wände einer Spalt bilden, die zum Durchfluß des Einsatzgases (4) bestimmt ist.6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that two on two self-supporting metal layers (1) and provided with discharge electrodes (3, 8, 9) provided dielectric layers (2) form the opposite walls of a gap, which flow through the feed gas (4) is determined.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden dielektrischen Schichten ( 2 ) eine gemeinsame Entladungselektrode (9) haben, die beide Schichten (2) berührt.7. The device according to claim 6, characterized in that the two dielectric layers (2) have a common discharge electrode (9) which contacts both layers (2).
8. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttragende Metallschicht in Form eines Rohrs (1) gestaltet ist, an dessen Innenwand eine mit einer Entladungselektrode ( 3 , 8 ) an ihrer Innenseite verse- hene dielektrische Schicht (2) angebracht ist, wobei die Außenwand der selbsttragenden Metallschicht (1) mit einem Kühlmittel (5) bespült wird.8. Device according to claims 1 to 5, characterized in that the self-supporting metal layer is designed in the form of a tube (1), on the inner wall of which is provided with a discharge electrode (3, 8) provided on the inside with a dielectric layer (2) The outer wall of the self-supporting metal layer (1) is flushed with a coolant (5).
9. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich- net, daß die selbsttragende Metallschicht in Form eines9. Device according to claims 1 to 5, characterized in that the self-supporting metal layer in the form of a
Rohrs (1) gestaltet ist, an dessen Außenwand eine mit einer Entladungselektrode ( 3 , 8 ) an ihrer Außenseite versehene dielektrische Schicht ( 2 ) angebracht ist, wobei der Innenraum der selbsttragenden Metallschicht (1) mit einem Kühlmittel (5) durchflössen wird.Tube (1) is designed, on the outer wall of which a dielectric layer (2) provided with a discharge electrode (3, 8) is attached, the interior of the self-supporting metal layer (1) having a coolant (5) flowing through it.
10. Vorrichtung nach Ansprüchen 8 bis 9 , dadurch gekennzeichnet, daß zwei selbsttragende Metallschichten (1) mit dielektrischen Schichten (2), die mit Entladungselektroden (3, 8, 9) versehen sind, derart koaxial angeordnet sind, daß zwischen den dielektrischen Schichten ( 2 ) eine Kreisringspalt für den Durchfluß eines Kühlmittels (5) gebildet ist.10. The device according to claims 8 to 9, characterized in that two self-supporting metal layers (1) with dielectric layers (2) which are provided with discharge electrodes (3, 8, 9) are arranged coaxially, that an annular gap for the flow of a coolant (5) is formed between the dielectric layers (2).
11. Vorrichtung nach Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei selbsttragende rohrförmige Metallschichten (1) mit einer dielektrischen Schicht (2) und mit Entladungselektroden (3, 8, 9) parallel in einem Gefäß angebracht sind, das mit einem Eintritt und einem Austritt für das Einsatzgas und mit einem Eintritt (13) und einem Austritt (14) für das Kühlmittel versehen ist.11. The device according to claims 8 to 10, characterized in that at least two self-supporting tubular metal layers (1) with a dielectric layer (2) and with discharge electrodes (3, 8, 9) are mounted in parallel in a vessel which with an inlet and an outlet for the feed gas and an inlet (13) and an outlet (14) for the coolant is provided.
12. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (2) als Emailleschicht gebildet ist. 12. Device according to claims 1 to 11, characterized in that the dielectric layer (2) is formed as an enamel layer.
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