AT211274B - Apparat zur Erzeugung von Ozon und Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes für diesen Apparat - Google Patents

Description

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  Apparat zur Erzeugung von Ozon und Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes für diesen Apparat 
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat zur Erzeugung von Ozon durch eine stille elektrische Entladung zwischen einer Mehrzahl von ebenen, plattenförmigen Elektroden, die, in Abständen nebeneinander angeordnet, abwechslungsweise an entgegengesetzte Pole einer Hochspannungsquelle angeschlossen und an dielektrischen Platten befestigt sind, welche ringsum über die Randkanten der Elektroden vorstehen, wobei jede Elektrode zwischen zwei dielektrischen Platten eingebettet ist. 



   Derartige sogenannte Platten-Ozonisatoren sind an sich bekannt und haben gegenüber den Röhren-Ozonisatoren, bei denen die Elektroden durch koaxial ineinander angeordnete Rohre gebildet sind, den Vorteil, für eine gegebene totale Elektrodenfläche weniger Raum zu beanspruchen, was die Herstellung verhältnismässig kleiner Apparate ermöglicht. 



   Ein grosses Problem bei Apparaten zur Ozonerzeugung durch eine stille elektrische Entladung ist die Korrosion der Elektroden, insbesondere dann, wenn die zu ozonisierende Luft nur teilweise oder gar nicht vorgetrocknet wird. 



  Obschon die Ozonausbeute mit getrockneter Luft grösser ist, besteht in der Technik das Verlangen nach Apparaten, die mit etwas geringerem Wirkungsgrad arbeiten, dafür aber die kostspieligen Zusatzapparate für das Trocknen der Luft und die Wartung dieser Zusatzapparate nicht benötigen. Derartige Ozonisatoren sind für temporären Betrieb in kleineren Wasserwerken, in Industriebetrieben und für mobile Anlagen, beispielsweise solche der Armee, besonders geeignet. Das erzeugte Ozon wird hauptsächlich für die Entkeimung von Wasser verwendet. 



   Zur Vermeidung einer Korrosion der Elektroden hat man schon, wie beispielsweise die deutsche Patentschrift Nr. 617742 zeigt, korro- sions- und glimmfeste Dielektrika zwischen die Elektroden und den Entladungsraum eingeschaltet, um auf diese Weise die aggressiven Stoffe im Entladungsraum von den Elektroden fernzuhalten. Aber auch die zwischen den Dielektrika und den Elektroden allfällig vorhandene Luft kann zur Korrosion der Elektroden   führen, da dort ebenfalls eine Glimmentladung auftritt.   



   Zur Vermeidung jeglicher Korrosion der Elektroden sieht die Erfindung deshalb vor, dass der Raum zwischen den dielektrischen Platten sowie zwischen denselben und der eingebetteten Elektrode mit einem klebstoffartigen Bindemittel vollständig ausgefüllt und somit luftfrei ist. Durch das klebstoffartige Bindemittel werden zudem die zwei dielektrischen Platten und die dazwischenliegende Elektrode zu einem zusammenhängenden, plattenförmigen Bauelement vereinigt. An sich sind plattenförmige Bauelemente bei Ozonisatoren schon durch die Schweizer Patentschrift Nr. 218358 bekannt geworden. 



   Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes und zwei Varianten hiezu veranschaulicht sind. 



   Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Apparat mit einer Mehrzahl von plattenförmigen Elektroden, im Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 2 ; Fig. 2 stellt den gleichen Apparat im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 dar ; Fig. 3 zeigt in grösserem Massstab ein Bauelement des Apparates mit einer einzelnen Elektrode in Ansicht von links oder rechts in Fig.   1 ;   Fig. 4 ist ein Querschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3 in grösserem Massstab ; Fig. 5 zeigt einen Teil einer Ausführungsvariante des Bauelementes in zu Fig. 3 analoger Darstellung ; Fig. 6 ist ein Querschnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5 in grösserem Massstab ; Fig. 7 veranschaulicht, ebenfalls in zu Fig. 3 analoger Darstellung, einen Teil einer zweiten Ausführungsvariante des Bauelementes. 



   Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Apparat weist ein Gehäuse 10 auf, das vorzugsweise aus korrosionsfestem Kunststoff besteht. Zwei einander gegenüberliegende Wände 11 des Gehäuses 10 sind durchbrochen und mit trichterförmigen Anschlussteilen 12 verbunden, in welche je ein Rohr 13 zum Zuleiten der zu ozonisierenden bzw. zum Ableiten der mit Ozon angereicherten Luft einmündet. 



   Im Innern des Gehäuses 10 ist eine Mehrzahl von plattenförmigen Bauelementen 15 in Abständen nebeneinander angeordnet. Obwohl jedes der Bauelemente 15 aus mehreren Teilen zu-   sammengesetzt   ist, die jedoch, wie weiter unten 

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 erläutert wird, eine zusammenhängende bauliche
Einheit bilden, sind in Fig. 1 und 2 der Deut- lichkeit wegen die Bauelemente 15 je nur als einziger Teil dargestellt. Die Gehäusewände 11 weisen an ihrer nach innen gekehrten Seite Nuten auf, in welche, wie Fig. 2 deutlich erkennen lässt, die Bauelemente 15 eingreifen. Durch die zwischen den Nuten vorhandenen Rippen werden die Bauelemente 15 in ihrer richtigen Lage fest- gehalten. 



   In den Fig. 3 und 4 ist ein einzelnes der Bau- elemente 15 in grösserem Massstab veranschau- licht. Es weist zwei aus dielektrischem Material, vorzugsweise Glas, bestehende Platten 16 und 17 auf, zwischen die eine ebene, plattenförmige
Elektrode 18 eingebettet ist. Die Platten 16 und 17 und die Elektrode 18 sind miteinander durch ein ebenfalls dielektrisches, klebstoff- artiges Bindemittel 19 verbunden, welches den
Raum zwischen den Platten 16 und 17 sowie zwischen denselben und der Elektrode 18 voll- ständig und somit luftfrei ausfüllt. Anstatt aus
Glas können die Platten 16 und 17 auch aus
Glimmer oder keramischem Material oder or- ganischem Kunststoff bestehen. Die Elektrode 18 ist beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 eine Metallfolie, insbesondere aus Alu- minium.

   An der Elektrode 18 ist ein aus dem gleichen Materialstück bestehender Anschluss- lappen 20 ausgebildet, der über die eine Rand- kante der Platten 16 und 17 hinausragt und einen Schlitz 21 aufweist. Die beiden dielek- tischen Platten 16 und 17 sind grösser als die
Elektrode   18,   und die Platten 16 und 17 stehen   ringsum mindestens 10 über die Randkanten   der Elektrode 18 vor, vorzugsweise jedoch 20 bis 30 mm, je nach der Spannung der für die Ozon- erzeugung verwendeten Hochspannungsquelle. 



  Als klebstoffartiges Bindemittel 19 eignet sich ein polymerer Kunststoff, insbesondere Polyvinylacetal. 



   Die beschriebenen Bauelemente   15,   die untereinander alle gleich ausgebildet sind, befinden sich im Gehäuse 10 in einer solchen Lage, dass die Anschlusslappen 20 der aufeinanderfolgenden Bauelemente 15 abwechselnd, wie Fig.   l   zeigt, nach oben und nach unten ragen. Sämtliche nach oben ragenden Anschlusslappen 20 sind zwischen metallischen Distanzhülsen 22 eingeklemmt, durch welche eine auch die Schlitze 21 der Anschlusslappen 20 durchsetzende Gewindestange 23 hindurchgesteckt ist. Die Gewindestange 23 ist in Wänden des Gehäuses 10 abgestützt und mittels Muttern 24 befestigt. Eine zusätzliche Mutter 25 dient zum Zusammenspannen der Distanzhülsen 22 und der zwischen dieselben eingreifenden Anschlusslappen 20.

   Auf völlig analoge Weise sind die nach unten ragenden   Anschlusslappen   20 der Bauelemente 15 zwischen metallischen Distanzhülsen 26 festgeklemmt, durch welche eine Gewindestange 27 hindurchgeht, die im Gehäuse 10 abgestützt und mit Hilfe von Muttern 28 befestigt ist. Eine zusätzliche Mutter 29 auf der Gewindestange 27 dient zum 
Zusammenspannen der Distanzhülsen 26 und der zwischen dieselben eingreifenden Anschlusslappen 20. 



   Die Gewindestangen 23 und   27,   die aus Metall bestehen, sind mit dem einen bzw. dem andern
Ende der Sekundärwicklung eines Hoch-   spannungstransformators   30 verbunden, der als
Hochspannungsquelle dient. Auf diese Weise sind die in Abständen nebeneinander ange- ordneten Elektroden 18 abwechselnd an entgegengesetzte Pole der Hochspannungsquelle 30 angeschlossen. 



   Die Gebrauchs- und Wirkungsweise des beschriebenen Apparates ist wie folgt :
Die zu ozonisierende Luft wird durch eines der Rohre 13 in das Gehäuse 10 eingeblasen und streicht dann durch die Zwischenräume zwischen den Bauelementen 15 hindurch, wo eine stille elektrische Entladung, eine sogenannte Glimmentladung, stattfindet, wobei das Ozon gebildet wird. An den Elektroden 18 liegt eine Wechselspannung zwischen 6000 und 20. 000 Volt. Die mit Ozon angereicherte Luft entweicht auf der andern Seite des Gehäuses 10 durch das dort angeschlossene Rohr 13. Durch die dielektrischen Platten 16 und 17 und das   Bindemittel.

   M   eines jeden Bauelementes 15 wird der Zutritt der im Entladungsraum vorhandenen Stoffe zu den Elektroden 18 verhindert, so dass dieselben gegen Korrosion, welche sonst durch die entstehenden aggressiven Gase, wie Ozon, verschiedene Stickoxyde und Salpetersäure, auftreten würde, geschützt sind. Der beschriebene Apparat ist daher auch zum Betrieb mit nicht oder nur unvoll- ständig vorgetrockneter Luft geeignet. Ferner verhindern das Bindemittel 19 und die Platten 16 und 17 eine Zerstäubung des Metalles der Elektroden 18 durch die Glimmentladungen auf der Metalloberfläche, wodurch auch die Entstehung elektrisch leitender Niederschlagsschichten auf den dielektrischen Platten 16 und 17 verhindert wird.

   Bekanntlich sind nur die in der Glimmzone liegenden, d. h. an den Entladungsraum angrenzenden Bestandteile korrosionsgefährdet, weshalb die wesentlich ausserhalb des Entladungsraumes angeordneten Anschlusslappen   20,   die Distanzhülsen 22 und   26,   die Gewindestangen 23 und 27 sowie die Muttern 25 und 29 der Korrosion weit weniger unterworfen sind. 



   Es ist vorteilhaft, die dielektrischen Platten 16 
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 organischem Material herzustellen, da z. B. organische Kunststoffe zwar korrosionsbeständig sind, aber den Beanspruchungen durch die elektrische Glimmentladung weniger standzuhalten vermögen. Das Bindemittel 19 der Bauelemente   J   kann jedoch ohne Nachteil ein organischer Kunststoff sein, da derselbe durch die dielektrischen Platten 16 und 17 vor den schädlichen Einflüssen der Glimmentladung geschützt ist.
Die Herstellung eines Bauelementes 15 erfolgt   :   beispielsweise wie folgt :
Auf eine nicht dargestellte Unterlage wird zunächst eine Glasplatte 16 gelegt, die je nach 

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 ihrer Grösse eine Dicke von 1 bis 5 mm aufweisen kann.

   Auf die Platte 16 legt man dann eine   0, 25-1   mm dicke Folie, die zur Hauptsache aus Polyvinylacetal besteht und Weichmacher, wie z. B. Trikresylphosphat, enthält. Nachher legt man auf die genannte Folie die metallische
Elektrode   18,   welche eine Stärke von z. B. 0, 1 bis
0, 3 mm haben kann. Anschliessend wird eine zweite Polyvinylacetalfolie über die Elektrode 18 gelegt und anschliessend das Ganze mit der zweiten
Glasplatte 17 überdeckt. Durch Evakuieren wird die zwischen den genannten Teilen all- fällig vorhandene Luft abgesaugt, worauf das
Ganze im Autoklaven erwärmt und mittels eines
Druckgases zusammengepresst wird. Bei der
Erwärmung werden die Polyvinylacetalfolien pla- stisch und sie verbinden sich innig mit den
Platten 16 und 17 sowie mit der Elektrode 18. 



   Die ausserhalb der Randkanten der Elektrode unmittelbar übereinanderliegenden Teile der
Kunststoffolien schweissen dabei zusammen. Zum
Schluss lässt man das Ganze wieder abkühlen und schneidet allfällig zwischen den Platten 16 und 17 hervorgetretene Kunststoffmasse weg.
Die Elektrode   18,   die Platten 16 und 17 und die Kunststoffmasse   19,   die als klebstoffartiges
Bindemittel dient, bilden nun das zusammenhängende, praktisch untrennbare Bauelement 15, das bequem in das Gehäuse 10 eingebaut werden kann. 



   In den Fig. 5 und 6 ist eine Ausführungsvariante eines Bauelementes 115 veranschaulicht. Der Unterschied gegenüber den beschriebenen Bauelementen 15 besteht darin, dass die Elektrode 118 keine Metallfolie, sondern ein auf die eine dielektrische Platte 17 aufgetragener Belag ist, der z. B. eine Metallschicht oder eine nichtmetallische, elektrisch leitende Schicht, z. B. 



  Graphit oder Zinndioxyd, sein kann. Das Auftragen des Belages 118 kann in an sich bekannter Weise erfolgen, beispielsweise durch Aufspritzen, Aufdampfen, Niederschlagen aus einer Lösung usw., wobei unter Verwendung entsprechender Schablonen od. dgl. dem Belag eine beliebige Form gegeben werden kann. Bei der Herstellung des Bauelementes 115 braucht nur eine einzige Kunststoffolie, z. B. aus Polyvinylacetal, zwischen die mit dem Belag versehene Platte 17 und die andere Platte 16 gelegt zu werden, wonach gleich verfahren wird, wie mit Bezug auf das Bauelement 15 beschrieben worden ist. Nach dem Erwärmen und Pressen bildet die Kunststoffolie eine klebstoffartige Bindemittelschicht 119 zwischen den Platten 16 und 17, um dieselben praktisch untrennbar miteinander zu verbinden.

   Zum Anschliessen der Elektrode 118 an die Hochspannungsquelle ist gemäss Fig. 5 ein Anschlusslappen 120 vorhanden, der aus einer dünnen Metallfolie besteht und den man vor dem Verbinden der beiden Platten 16 und 17 mit seinem einen Ende mit dem Belag 118 elektrisch leitend verbindet und mit seinem andern Ende über die eine Randkante der Platte 17 vorstehen lässt. 



   Die in Fig. 7 dargestellte zweite Variante eines Bauelementes 215 unterscheidet sich von den beschriebenen Bauelementen 15 lediglich dadurch, dass die Elektrode 218 anstatt aus Metallfolie aus einem metallischen Geflecht oder Gewebe besteht. An Stelle des Anschlusslappens 20 ragen einige Drähte 220 des Geflechtes 218 über die eine Randkante der dielektrischen Platten 16 und 17 hinaus. Beim Herstellen des Bauelementes 215 wird das Geflecht 218 gleich wie die Elektrode 18 zwischen zwei Kunststofffolien und zwischen die dielektrischen Platten 16 und 17 eingebettet. 



   Der wesentliche Vorteil des beschriebenen Apparates zur Ozonerzeugung ergibt sich aus den plattenförmigen Bauelementen 15, 115 bzw. 



  215, die dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechend in beliebiger Form und Grösse erzeugt und in beliebiger Anzahl nebeneinander angeordnet werden können. Es bereitet keine besonderen Schwierigkeiten, den Bauelementen die erforderliche mechanische und thermische Festigkeit zu verleihen und die Bauelemente nachher in die Apparate einzubauen. Die beschriebenen Bauelemente ermöglichen, die Apparate gewünschtenfalls auch mit unvollständig oder überhaupt nicht vorgetrockneter Luft zu betreiben. Von besonderer Bedeutung ist ferner, dass die Bauelemente 15, 115 bzw. 215 den Bau von verhältnismässig kleinen Apparaten ermöglichen, bei denen auf einem gegebenen Raum eine verhältnismässig grosse totale Elektrodenfläche installiert werden kann. 



   PATENTANSPRÜCHE :   l.   Apparat zur Erzeugung von Ozon durch eine stille elektrische Entladung zwischen einer Mehrzahl   von ebenen, plattenförmigen Elektroden,   die, in Abständen nebeneinander angeordnet, abwechslungsweise an entgegengesetzte Pole einer Hochspannungsquelle angeschlossen und an dielektrischen Platten befestigt sind, welche ringsum über die Randkanten der Elektroden vorstehen, wobei jede Elektrode zwischen zwei dielektrischen Platten eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum zwischen diesen Platten   (16   und   17)   sowie zwischen denselben und der eingebetteten Elektrode (18,   118 bzw. 218)   mit einem klebstoffartigen Bindemittel   (19   bzw. 119) vollständig ausgefüllt und somit luftfrei ist. 
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Claims (1)

118 bzw. 218) mindestens 10 mm vorstehen.

3. Apparat nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das klebstoffartige Bindemittel (19 bzw. 119) ein polymerer Kunststoff ist.

4. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, EMI3.2 <Desc/Clms Page number 4>

6. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (218) ein metallisches Geflecht oder Gewebe ist.

7. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (118) eine Metallschicht ist, welche einen Belag auf einer der zusammengehörenden dielektrischen EMI4.1

8. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (118) eine nichtmetallische elektrisch leitende Schicht, z. ..'Graphit oder Zinndioxyd, ist, die einen Belag auf einer der zusammengehörenden dielektrischen Platten (16 und 17) bildet.

9. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrischen Platten (16 und 17) aus keramischem Material bestehen.

10. Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes für einen Apparat zur Erzeugung von Ozon, nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man zwischen zwei dielektrische Platten zwei Folien aus thermo- plastischem, dielektrischem Material und zwischen diese Folien eine kleinere Elektrode legt, und dass man durch Vakuumwirkung die zwischen den genannten Teilen vorhandene Luft absaugt und durch Erwärmen des Ganzen die Folien in plastisch weichen Zustand überführt und schliesslich wieder abkühlen lässt.

11. Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes für einen Apparat zur Erzeugung von Ozon, nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man auf der einen Seite einer dielektrischen Platte einen kleineren, als Elektrode dienenden Belag aufbringt, dass man zwischen die Elektrode und eine zweite dielektrische Platte eine die Elektrode ringsum überragende Folie aus thermoplastischem, dielektrischem Material legt, und dass man durch Vakuumwirkung die zwischen den genannten Teilen vorhandene Luft absaugt und durch Erwärmen des Ganzen die Folie in plastisch weichen Zustand überführt und schliesslich wieder abkühlen lässt.