DE2541973A1

DE2541973A1 - Vorrichtung zum erzeugen von ozon

Info

Publication number: DE2541973A1
Application number: DE19752541973
Authority: DE
Inventors: Edgar Chariatte; Andre Gagnaux; Walter Grossen
Original assignee: SAUTER AG
Current assignee: SAUTER AG
Priority date: 1975-06-10
Filing date: 1975-09-19
Publication date: 1976-12-16
Also published as: DE2541973C3; FR2314139A1; FR2314139B1; US4034229A; DE2541973B2; CH609309A5; GB1495615A

Description

PATENTANWÄLTE

DIETRICH LEWINSKY

HiINZ-JOACHIMHUBER IR Sep. 1975

REINbR PRIETSCH " _Μχ

MDNCHEN 21 ^b™ GOTTHARDSTR. 81

Fr. Sauter A.G. Basel

Fabrik elektr. Apparate Schweiz

Vorrichtung zum Erzeugen von Ozon

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon durch stille elektrische Entladungen zwischen plattenförmigen, durch ein Dielektrikum getrennte Elektroden, welche Elektroden an einer Hochspannungsquelle angeschlossen sind, wobei die am Dielektrikum anliegende Elektrode durch ein flüssiges oder gasförmiges Medium gekühlt wird.

Der in der DT-AS 1 101 375 beschriebene Platten-Ozonerzeuger hat den Nachteil, dass sämtliche Elektroden allseitig durch ein Dielektrikum umschlossen sind zur Vermeidung der Korrosion während der Entladung. Hierdurch wird die entstehende Wärme schlecht abgeführt und der Wirkungsgrad verschlechtert.

In der DT-PS 1 146. 038 ist ein Platten-Ozonerzeuger beschrieben, in welchem jede der gekühlten Elektrodenplatten eine eingegossene, mit Kühlflüssigkeit durch-

609851/0665 original inspected

flossene Rohrschlange aufweist. Dies hat den Nachteil, dass die Elektrodenplatten während des Betriebs sich verziehen wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien. Dies bedeutet eine Aenderung der räumlichen Abmessungen der Entladungsräume, was sich besonders unangenehm bemerkbar macht bei der Anordnung von zweischichtigen oder mehrschichtigen Isolierplatten als Dielektrikum. Der Wirkungsgrad hierbei wird verschlechtert.

Der in der DT-PS 1 228 592 beschriebene Plattenozonerzeuger hat Hochspannungselektroden, die von einem Dielektrikum allseitig umschlossen sind. Dies bedingt einen schlechten Wärmeabfluss. Ferner bildet sich an den Kanten bzw. Ecken der plattenförmigen Hochspannungselektroden unterschiedliche elektrische Feldstärken aus. Diese Nachteile machen sich in einem schlechten Wirkungsgrad bemerkbar.

Der in der DT-OS 2 340 992 beschriebene Plattenozonerzeuger hat den Nachteil, dass jeder der Entladungsräume eine gesonderte Zuleitung für das Gas und eine gesonderte Ableitung für das Ozon sowie eine am Rand des Entladungsraums verlaufende Dichtung haben. Dies bedeutet Schwierigkeiten bei der geforderten allgemeinen Dichtheit der aus einer grossen Anzahl von Entladungsräumen bestehenden gesamten Anordnung.

Der diskutierte Stand der Technik zeigt die Lösung von Einzelproblemen bei der Ozonerzeugung unter Inkaufnahme von Nachteilen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Lösung der Gesamtproblematik unter Eliminierung der genannten

60 98 5 1/0665

Nachteile.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeich net, dass die Hochspannungselektrode, Abstandshalter aus Isoliermaterial, welche die Hochspannungselektrode
an ihren Schmalseiten in einem bestimmten Abstand zu den breitseitig angeordneten Dielektrika halten und die Dielektrika zu einem Hochspannungselektrodenpaket durch
elastische Formstücke zusammengefasst sind, welche Formstücke Oeffnungen für den Zutritt von Luft und den Austritt von Ozon sowie auf ihrer Aussenseite wulstförmige Dichtlippen zum Abdichten des Hochspannungselektrodenpakets gegen den das Ozon sammelnden Kollektor aufweisen.

Durch diese Anordnung mit einfachen Baumitteln sind eine parallele Anordnung der Elektroden sowie mit Luft oder
Ozon gleichmässig durchspülte Entladungsräume auf lange Betriebsdauer gewährleistet.

Die Paketbauweise der Hochspannungselektrode mit elastischen Formstücken gewährleistet die erforderliche Dichtheit der Entladungsräume bei gleichzeitiger Ausdehnungsmöglichkeit infolge der unvermeidbaren Wärmebelastung.
Infolge dieser elastischen Dichtheit können billige
Materialien für das Dielektrikum verwendet werden.

Ausserdem wird durch die Konstruktion der gekühlten
Elektrode eine über die gesamte Fläche gleichmässige
Wärmeabfuhr erreicht.

Ferner sind sämtliche Einzelteile so konstruiert und zueinander angeordnet, dass der Ozonerzeuger einfach herstellbar, mühelos ohne Beschädigung der Elektroden und
des Dielektrikums transportierbar und an seinem Einsatz-

609851/0665

ort wartungsfreundlich ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 a: Die Draufsicht auf das obere Formstück eines Hochspannungselektrodenpakets;

Fig. 1 b: die Seitenansicht des Hochspannungselektrodenpakets;

Fig. 1 c: eine Schnittdarstellung des Elektrodenpakets in der Schnittebene I - I der Figur 1 b;

Fig. 2: eine Schnittdarstellung der gekühlten Elektrode;

Fig. 3: eine teilweise Schnittdarstellung und Seitenansicht einer Anordnung von mehreren Hochspannungselektrodenpaketen und gekühlten Elektroden in einem Ozonerzeuger;

Fig. 4: eine teilweise Schnittdarstellung und Draufsicht des Ozonerzeugers der Figur 3.

Im folgenden werden die Figuren la, Ib, Ic gemeinsam beschrieben. Die Hochspannungselektrode 2, welche besonders gut dargestellt ist in der Figur 1 c, befindet sich zwischen den beiden Dielektrika 1. Die beiden Schmalseiten der plattenförmigen Elektrode 2 sind in zwei U-förmige Isolierstoffprofile 4 angeordnet. Diese U-förmigen Isolierstoffprofile bzw. Abstandshalter 4 gewährleisten den definierten Abstand zwischen der Hochspannungselektrodenplatte 2 und den Platten 1 aus dielektrischem Material. In der Figur 1 c ist dies besonders gut dargestellt. Gemäss Figur 1 b weist die

609851/0665

Hochspannungselektrodenplatte 2 an ihrem oberen Ende eine Zuleitung 3 auf für ihren Anschluss an eine nicht gezeichnete Hochspannungsquelle. Das obere Formstück 5 gemäss Fig. 1 a und das untere Formstück 5 gemäss Fig. 1 b sind so ausgebildet, dass die Platten 1 aus Dielektrikum und die U-förmigen Abstandshalter 4, welche die Hochspannungselektrodenplatte 2 an ihren Schmalseiten festhalten, zu einem Hochspannungselektrodenpaket 9 zusammengefasst sind. Die Fig. 1 b zeigt, dass die räumlichen Abmessungen der Hochspannungselektrodenplatte 2 kleiner sind als die räumlichen Abmessungen der Platten aus Dielektrikum. Das obere Formstück 5 hat gemäss Fig. 1 a die Oeffnungen 7 für den Eintritt der Luft oder des Sauerstoffs in die Entladungsräume zwischen dem Dielektrikum 1 und der Elektrode 2. Das untere Formstück 5 weist Oeffnungen 71 auf für die Ableitung des Ozons. Jedes Formstück 5 hat an einer Aussenseite ein Mittel 6 zum Halten der gekühlten Elektrode 30. Die Elektrode 30 wird von diesen Haltemitteln 6 gegen seitliches Verschieben begrenzt. Daher sind diese Mittel 6 ungefähr in der gleichen Breite angeordnet wie die Hochspannungselektrodenplatte 2 breit ist. Dies gewährleistet, dass die gekühlte Elektrode 30 deckungsgleich mit der Hochspannungselektrode 2 gehalten ist. Die elastischen Formstücke 5 haben an ihren nach aussen liegenden Seiten wulstförmige Dichtlippen 8. Diese Dichtlippen dienen beim unteren Formstück zum Abdichten des Hochspannungselektrodenpakets 9 gegen den das Ozon sammelnden Kollektor 26.

Die Figur 2 zeigt im Schnitt die gekühlte Elektrode 30. Das Gehäuse der gekühlten Elektrode 30 besteht aus einem Gehäuse, welches als dünnwandiger Profilkörper durch einen Ziehvorgang hergestellt wird. Dieser Profilkörper besteht aus den Wänden 18 und Stegen 11. Der Profilkörper

609851/0665

wird in der gewünschten Länge abgeschnitten, wobei die Stege 11 wechselweise gekürzt werden, so wie es in der Figur 2 dargestellt ist. Anschliessend werden der Gehäuseboden 12 und der Deckel 13 mit den Wänden 18 dicht verbunden. Diese Verbindung kann entweder durch Kleben,

609851/0665

Löten oder Schweissen geschehen. Eine dichte Verbindung zwischen dem Gehäuseboden 12, dem Deckel 13 und den Stegen 11 ist nicht erforderlich. Durch diese besondere Konstruktion der gekühlten Elektrode ergibt sich einmal eine billige und rationelle Herstellung und ausserdem eine besondere Führung des Kühlmediums, sodass während des Betriebs eine gleichmässige Wärmeabfuhr über die gesamte Fläche gewährleistet ist. Die Zuleitung und die Ableitung des gasförmigen oder flüssigen Kühlmediums erfolgt durch die Anschlüsse 15 im Deckel 13. Ferner sind Oeffungen 17 im Deckel und auch in denjenigen Stegen 11, welche am Deckel 13 anliegen, vorgesehen.

Durch diese Oeffnungen erfolgt die Entlüftung der durch die Stege 11 gebildeten Kühlmittelkanäle. Die nach aussen führenden Oeffnungen 17 sind mit einer Schraube 16 dicht verschlossen und können bei Bedarf für die Entlüftung geöffnet werden. Die Entlüftungsöffnungen 17 in den Stegen 11 dienen während des gesamten Betriebes der Verhinderung von sogenannten Luftsäcken in den Kühlmittelkanälen. Auf dem Deckel 13 ist ein Bügel 14 vorgesehen, der zwei Funktionen hat. Er dient zum Aufhängen der gekühlten Elektrode in der gesamten Anordnung gemäss Figur 3 auf den Sammelleiter 25. Ferner ist der Bügel 14 für eine gute Kontaktgabe mit dem Sammelleiter 25 verantwortlich, der mit dem anderen Pol einer nicht dargestellten Hochspannungsquelle verbunden ist. An dieser Stelle sei erwähnt, dass normalerweise dieser Sammelleiter 25 der gesamten Anordnung gemäss Figur 3 an Masse bzw. Erde gelegt worden ist.

Die Figur 3 zeigt die Anordnung von mehreren Hochspannungselektrodenpaketen 9 und gekühlten Elektroden 30 in teilweiser Schnittdarstellung und teilweiser Seitenansicht innerhalb eines Ozonerzeugers. Auf der Grundplatte 21 ist die Sammelschiene 23 mittels einer Hochspannungs-

609851/0665

*· 25A1973

durchführung angeordnet. Ferner weist die Grundplatte 21 zwei Anschlüsse 24 für den Kühlmedium-Verteiler, von dem in der Figur 3 nur einer teilweise geschnitten dargestellt ist, auf. Wie bereits erwähnt, ist der Sammelleiter 25 mit seinem einen Ende ebenfalls in der Grundplatte 21 befestigt. Der Kollektor 26, welcher von den verschiedenen Hochspannungselektrodenpaketen 9 über die Oeffnungen 34 das Ozon sammelt, ist mit seinem Anschlussstück 27 in der Grundplatte 21 befestigt. Gemäss Figur befindet sich jedes Hochspannungselektrodenpaket 9 zwischen zwei gekühlten Elektroden 30. Jedes Paket 9 ist über die Leitung 3 mit der Hochspannungs-Sammelschiene 23 verbunden. Die genaue Anordnung der Leitung 3 unter Berücksichtigung der genauen Einhaltung der Luftabstände zu geerdeten Teilen ist aus Figur 1 b ersichtlich. Die gekühlten Elektroden 30 sind, wie bereits im Zusammenhang mit der Figur 2 er-

wähnt, mittels Bügel 14 an den Sammelleiter 25 aufgehängt.

Wegen der besseren Uebersichtlichkeit ist nur ein Bügel mit der Bezugszahl 14 bezeichnet. Ferner kann der Figur 3 entnommen werden, dass jede gekühlte Elektrode 30 einen Anschluss 15 für die Verbindungsleitung 31 zum Verteiler 24 besitzt. Wegen der besseren Uebersicht ist nur eine Verbindungsleitung 31 eingezeichnet worden. Infolge der besonderen Leitungsführung der Verbindungsleitungen 31 um den Sammelleiter 25 (Fig. 4) können die gekühlten Elektroden 30 zum Zwecke der Wartungsarbeiten seitlich herausgeschwenkt werden. Zu diesem Zwecke ist das Lösen von irgendwelchen Verbindungen nicht erforderlich. Die gleiche Vereinfachung der Wartungsarbeiten gilt auch für die Hochspannungselektrodenpakete 9, welche durch einfaches Lösen der wenigen Enden der Zuleitungen 3, die an der Sammelschiene 23 angeordnet sind (Fig. 3 und 4),

ebenfalls seitlich herausziehbar sind. In der Grundplatte 21 ist ein Anschluss 32 vorgesehen (Fig. 4), durch welchen Luft bzw. reiner Sauerstoff in das Gehäuse

609851/0665

der gesamten Anordnung, welches durch die Grundplatte und durch die Haube 22 gebildet wird, eingeführt wird. Die Luft im Gehäuse der gesamten Anordnung gelangt dann über die Oeffnungen 7 des oberen Formstücks (Fig. 1 a) in die Entladungsräume, welche durch die dielektrischen Platten 1 und die Elektrodenplatte 2 gebildet werden. Das Ozongas wird aus diesen Entladungsräumen über die Schlitze 71 des unteren Formstücks 5 (Fig. Ib) und über die korrespondierenden Oeffnungen 34 des Kollektors 26 (Fig. 3) und über den Anschluss 27 abgeführt zur weiteren Verwendung.

In den Figuren 3 und 4 sind die Spannmittel 28, 29, 33 dargestellt, welche die gesamte Anordnung der Pakete 9 und der gekühlten Elektroden 30 dicht zusammenpressen. Diese Spannmittel bestehen aus einem Spannhebel 28, dessen eine Seite in einem Organ angeordnet ist, welches Organ am Kollektor 26 befestigt ist, und dessen anderes Ende mittels einer Druckfeder 29 am Sammelleiter 25 angeordnet ist. Diese Druckfeder 29 sorgt dafür, dass der Spannhebel 28 über die Presszwischenlage 33 die gesamte Anordnung dicht zusammenpresst. Da die gesamte Anordnung aus verschiedensten Materialien mit den unterschiedlichsten Temperaturkoeffizienten besteht, ergeben sich unvermeidliche Wärmeausdehnungen, deren Auswirkungen durch diese besondere Anordnung beseitigt werden. Die verlangte Dichtheit der Entladungsräume wird während des gesamten Betrieben durch die elastischen Formstücke 5 und durch die Dichtlippen 8 zum Kollektor 26 gewährleistet.

Die Figur 4 zeigt die Seitenansicht der in Figur 3 dargestellten Gesamtanordnung. Da es sich um die gleichen Bauelemente handelt, sind auch die gleichen Bezugszahlen gewählt worden. Die Seitenansicht der Figur *i ist von dem Spannhebel 28 in Richtung Grundplatte 21.

609851/0665

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon durch stille elektrische Entladungen zwischen plattenförmigen, durch ein Dielektrikum getrennte Elektroden, welche Elektroden an einer Hochspannungsquelle angeschlossen sind, wobei die am Dielektrikum anliegende Elektrode durch ein flüssiges oder gasförmiges Medium gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungselektrode (2), Abstandhalter (4) aus Isoliermaterial, welche die Hochspannungselektrode (2) an ihren Schmalseiten in einem bestimmten Abstand zu den breitseitig angeordneten Dielektrika (1) halten und die Dielektrika (1) zu einem Hochspannungselektrodenpaket (9) durch elastische Formstücke (5) zusammengefasst sind, welche Formstücke (5) Oeffnungen (7, 71) für den Zutritt von Luft und den Austritt von Ozon sowie auf ihrer Aussenseite wulstförmige Dichtlippen (8) zum Abdichten des Hochspannungselektrodenpakets (9) gegen den das Ozon sammelnden Kollektor (26) aufweisen.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Formstücke (S) an einer Seite Mittel (6) aufweisen zum Führen und Halten der gekühlten Elektrode (30).

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Medium gekühlte Elektrode (30) als dünnwandiges Gehäuse (12, 13, 18 ) mit innen liegenden und wechselweise unterbrochenen Stegen 11 zur Führung des Kühlmediums ausgebildet ist, wobei das Gehäuse (12, 13, 18) einen Bügel (14) zum Aufhängen der genannten Elektrode 30 im Ozonerzeuger und für den elektrischen Anschluss der genannten Elektrode an die Hochspannungsquelle aufweist.

609851/0665

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (13) des Gehäuses Anschlüsse (15) für die Zuleitung und Ableitung des Kühlmediums enthält.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (13) des Gehäuses der gekühlten Elektrode (30) und die Stege (11), die an der Innenseite des Deckels (13) liegen, Oeffnungen (17) zum Entlüften aufweisen.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hochspannungselektrodenpaket (9) zwischen zwei gekühlten Elektroden (30) angeordnet ist, welches Hochspannungselektrodenpaket (9) über Leitung (3) mit einer Sammelschiene (23) für den einen Pol der Hochspannungsquelle und welche gekühlte Elektrode (30) über den Bügel (14) mit einem Sammelleiter (25) für den anderen Pol der Hochspannungsquelle so verbunden sind, dass das Hochspannungselektrodenpaket (9) und . die gekühlte Elektrode (30) den durch Wärmeausdehnungen bedingten Bewegungen folgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochspannungselektrodenpaket (9) mit seinem, die Austrittsöffnungen (71) enthaltenden Formstück (5) durch sein Eigengewicht auf eine korrespondierende Oeffnung (34) des Kollektors (26) für das Ozon aufliegt, wobei die wulstartigen Dichtlippen (8) des Formstücks

(5) die Dichtung zwischen dem Hochspannungselektrodenpaket (9) und dem Kollektor (26) herstellt.

609851/0665

-VL-

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer, durch eine Haube (22) druckdicht abgeschlossenen Grundplatte (21) die Sammelschiene (23), die Verteiler (24) für das Kühlmedium der Sammelleiter (25) und der Kollektor (26) derart angeordnet sind, dass eine Anzahl von Hochspannungselektrodenpaketen (9) und gekühlten Elektroden (30) angeordnet und durch Spannmittel (28, 29, 33) federelastisch dicht aneinandergepresst sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Anschlusses (32) in der Grundplatte

(21) für den Einlass der Luft in den durch die Grundplatte (21) und die Haube (22) gebildeten Innenraum und für die Versorgung der in den Hochspannungselektrodenpaketen (9) gebildeten Entladungsräumen mit Luft über die Oeffnungen (7) der Formstücke (5).

16.7.1975
Gp/gmd/li

609851/0665

Leerseite