DE19515243A1 - Ozongenerator mit einer Kondensatorenanordnung aus zwei Elektroden und mit einem Kühlmedium - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ozongenerator mit einer Kondensato­ ranordnung aus a) zwei Elektroden, die an die Pole einer Hochspannungs­ quelle anschließbar sind, mit b) einem zwischen diesen beiden Elektroden angeordneten, vorzugsweise rohrförmig ausgebildeten Dielektrikum und mit einem Raum, durch den zu ozonisierendes, sauerstoffenthaltendes Gas strömt, und der sich auf einer Seite des Dielektrikums befindet, sowie mit einem Kühlmedium.

Ein Problem bei Ozongeneratoren besteht in der ausreichenden Kühlung. Es muß vermieden werden, daß das zu ozonisierende oder bereits teilweise ozonisierte Gas in Kontakt mit zu heißen Flächen, beispielsweise zu heißen Elektroden oder einem zu heißen Dielektrikum kommt. Grundsätzlich gilt, daß bei geringerer Temperatur die Ausbeute an Ozon erhöht wird. Insoweit ist eine Kühlung günstig und sind bei zutreffender Auslegung die Maßnah­ men, die für eine Kühlvorrichtung und eine Kühlung notwendig sind, wirt­ schaftlich.

Bei Ozongeneratoren nach dem Stand der Technik, z. B. DE 34 22 989 C2 und DE 38 19 304 C2 ist eine Kühlung zwar vorgesehen, sie erfolgt allerdings nicht mit der ausreichenden, gewünschten Wirkung. Hier setzt die Erfin­ dung ein. Sie hat es sich zum Ziel gesetzt, die Kühlung zu verbessern und sicherzustellen, daß mit einfachen Mitteln eine sehr wirkungsvolle Kühlung erreicht werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe ausgehend von dem Ozongenerator mit den Merkmalen der eingangs genannten Art dadurch, daß sich das Kühlmedium in unmittelbarem Kontakt mit derjenigen Fläche des Dielektrikums befin­ det, die von dem genannten Raum abgewandt ist, gegebenenfalls unter Zwi­ schenschaltung einer dünnen, flächigen, metallischen Elektrodenschicht zwischen dem Dielektrikum und dem Kühlmedium.

Die Erfindung schlägt also vor, das Kühlmedium, das eine Flüssigkeit oder ein Gas sein kann, in unmittelbaren Kontakt mit dem Dielektrikum zu brin­ gen. Zwischen dem Kühlmittel und dem Dielektrikum soll allenfalls eine dünne, auf dem Dielektrikum haftende metallische Elektrodenschicht vor­ handen sein. Diese Elektrodenschicht ist im wesentlichen flächig, also zweidimensional, sie hat eine Dicke unter 0,1 mm. Aufgrund ihrer metalli­ schen Wärmeleitfähigkeit bewirkt diese Elektrodenschicht praktisch keine thermische Trennung zwischen dem Kühlmedium und dem Dielektrikum.

Erfindungsgemäß wird also das Dielektrikum unmittelbar und direkt ge­ kühlt. Das Dielektrikum hat die Temperatur des Kühlmediums. Dadurch wird eine bisher nicht erreichte, sehr wirkungsvolle Kühlung des Dielektrikums erreicht.

Erfindungsgemäß ist das Kühlmedium in elektrischer Verbindung mit einer Elektrode. Um keine Isolationsprobleme usw. auftreten zu lassen, wird in einer bevorzugten Weiterbildung vorgeschlagen, das Kühlmedium auf Erdpo­ tential zu legen.

Verwendet man ein elektrisch leitfähiges Kühlmedium, so kann dieses zu­ gleich zur Stromleitung eingesetzt werden. Hierzu kann ein Kühlmedium durch geeignete Zusätze leitfähig gemacht werden oder bereits von Hause aus ausreichend leitfähig sein, wie beispielsweise Quecksilber oder eine wäßrige NaCl-Salzlösung.

Bei einem gasförmigen Kühlmittel stellen sich Isolationsprobleme nicht oder nur in verminderter Form gegenüber einem flüssigen Kühlmedium. Bei derartigen gasförmigen Kühlmedien ist daher die Möglichkeit gegeben, auch eine in ihrem Potential hochliegende Elektrode zu kühlen.

Die Erfindung eignet sich sowohl für plattenförmige als auch für rohrför­ mige Kondensatoranordnungen. Sie ist nicht beschränkt auf irgendeine Form für Kondensatoranordnungen.

In einer bevorzugten Weiterbildung sind mehrere, vorzugsweise baugleiche Kondensatoranordnungen in Kontakt mit ein und demselben Kühlmittel.

Anders ausgedrückt können in einen großen, mit einer Flüssigkeit als Kühlmittel gefüllten Tank viele Rohre eingebracht werden, die an ihrer Außenwand oder an ihrer Innenwand in direktem Kontakt mit dem Kühl­ medium stehen und das Dielektrikum bilden. Ebenso kann bei einem gas­ förmigen Kühlmittel verfahren werden.

In bevorzugter Ausbildung wird das Kühlmedium ständig umgewälzt, um zu vermeiden, daß lokale Erwärmungen auftreten. Vorzugsweise läuft das Kühlmedium in einem geschlossenen Kreislauf um, hierbei ist im Kreislauf eine Kühlvorrichtung vorgesehen, die das Kühlmedium stets wieder auf eine erwünschte Ausgangstemperatur herunterkühlt.

Es ist vorteilhaft, ein Dielektrikum mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit zu verwenden. Auch ist es günstig, ein möglichst dünnes Dielektrikum, über dessen Dicke sich ein nur geringer Temperaturgradient ausbilden kann, einzusetzen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, die unter Bezugnah­ me auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigt:

Fig. 1: eine perspektivische Darstellung in schnittbildlicher Ansicht von schräg von oben auf einen Behälter, in dem eine Kühlflüssigkeit unterge­ bracht ist und in dem sich zwei Ozongeneratoren befinden,

Fig. 2: die Anordnung gemäß Fig. 1 in gleicher Darstellung, jedoch in geän­ derter Ausführung,

Fig. 3: eine perspektivische Darstellung eines rohrförmigen Behälters, in dem sich ein Ozongenerator befindet und

Fig. 4: eine Draufsicht auf zwei plattenförmige Ozongeneratoren, zwischen denen sich ein flüssiges Kühlmedium befindet.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung zwei baugleiche Ozongenerato­ ren. Sie haben jeweils eine Kondensatoranordnung aus zwei Elektroden 20, 22 zwischen denen sich ein Dielektrikum 24 befindet, daß Innenausführun­ gen nach den Fig. 1 und 3 rohrförmig ist. Zwischen dem Dielektrikum 24 und der Innenelektrode 22 befindet sich ein Raum 26, durch den zu ozoni­ sierendes, Sauerstoff enthaltendes Gas strömt, die Gasströmung ist durch die Pfeile 28 dargestellt.

Die Innenelektrode 22 ist nicht detailliert dargestellt, in der praktischen Ausführung kann sie aus mehreren, dünnen, stabförmigen Einzelprofilen, aus einem Vieleckprofil oder anderweitig ausgebildet sein.

Beide Ozongeneratoren befinden sich innerhalb eines aufgeschnitten darge­ stellten Behälters 30, der mit einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit, bei­ spielsweise Wasser, dem Kochsalz zugegeben wurde oder dergleichen, ge­ füllt ist. Die Flüssigkeit hat eine möglichst hohe Wärmekapazität. Die Leit­ fähigkeit der Flüssigkeit muß nicht metallischer Leitfähigkeit entsprechen, da die fließenden Ströme relativ gering sind. Der Fachmann kennt für kon­ krete Ozonanordnungen die typischerweise fließenden Ströme und wird die Leitfähigkeit der Flüssigkeit durch ihm bekannte Maßnahmen in der geeig­ neten Weise einstellen. Vermieden werden soll, daß über die Flüssigkeit ein zu großer Spannungsabfall auftritt. Die Flüssigkeit stellt das Kühlmittel 32 dar.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Flüssigkeit 32 in unmittelbarem Kontakt mit der Außenfläche der rohrförmigigen Dielektrika 24. Weiterhin ist die Flüssigkeit 32 in Kontakt mit dem aus Metall ausgeführten Behälter 30. Dieser ist an dem negativen Pol einer Hochspannungsquelle angeschlos­ sen, die Innenelektrode 22 ist an dem positiven Pol angeschlossen.

Die Flüssigkeit 32 bildet die Außenelektrode 20. Es ist also nicht notwen­ dig, das Dielektrikum 24 mit einer metallischen Schicht zu versehen, wie sie bei manchen rohrförmigen Ozongeneratoren die Außenelektrode bildet. Durch den allseitigen Kontakt mit der Flüssigkeit 32 wird das Dielektrikum 24 gekühlt, es nimmt die Temperatur des Kühlmittels 32, also der Flüssig­ keit, an.

Um lokale Aufwärmungen zu verhindern, wird das Kühlmittel 32 umgewälzt, wie durch Pfeile 34 dargestellt ist. Hierfür ist der Behälter 30 mit einem Einlaß 36 und einem Auslaß 38 versehen und in einem geschlossenen Kreis­ lauf mit einer Pumpe 40 und einem Wärmetauscher 42 versehen. Dadurch wird erreicht, daß sich die Temperatur des Kühlmittels 32 auf konstantem, gewünschtem Niveau hält.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 stimmt weitestgehend mit demjenigen nach Fig. 1 überein, allerdings ist nun auf der Außenfläche des rohrför­ migen Dielektrikums 24 eine Elektrodenschicht 44 aufgetragen, beispiels­ weise aufgedampft oder chemisch abgeschieden. Sie ist im wesentlichen flächig. Ihre Dicke liegt unter 0,1 mm. Sie besteht aus einem Metall. Sie ist im gezeigten Ausführungsbeispiel vollflächig, kann aber auch netzförmig sein. Sie ist über einen federnd anliegenden Kontakt, der durch eine Blatt­ feder realisiert ist, mit dem Minuspol verbunden. Aufgrund er Elektroden­ schicht 44 werden Spannungsunterschiede entlang des Dielektrikums 24 verhindert.

Weiterhin ist die Innenelektrode 22 innen hohl, auf diese Weise kann, ent­ sprechend der Pfeile 46, ein Kühlmittel durch die Innenelektrode 22 ge­ schickt werden, beispielsweise ein Gas.

In der Anordnung gemäß Fig. 3 ist der Behälter 30 durch ein Rohr darge­ stellt. Zentrisch in diesem Rohr befindet sich ein Ozongenerator der in Fig. 2 gezeigten Ausführung. Auf der Außenseite des Dielektrikums 24 ist eine Elektrodenschicht 44 aufgebracht, sie steht mit dem Minuspol eine Hochspannungsquelle (nicht dargestellt) in Verbindung. Durch den Behälter 30 strömt entlang der Pfeile 34 ein gekühltes Gas, das das Kühlmittel 32 bildet. Dadurch wird das Dielektrikum 24 gekühlt. Es kann sich beispiels­ weise um das Gas aus einer Verflüssigungsanlage handeln.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 schließlich sind zwei plattenförmige, an sich bekannte Ozongeneratoren dargestellt, die im Gegensinn zueinander angeordnet sind, also mit Elektroden gleicher Potentiale benachbart sind. Die Elektrode 20 ist jeweils auf Erdpotential, also mit dem Minuspol ver­ bunden. Zwischen den beiden Elektroden 20 befindet sich das Kühlmittel 32, das entsprechend den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ausge­ führt ist, beispielsweise als umgewälzte Flüssigkeit oder als Gas.

Claims (9)

1. Ozongenerator mit einer Kondensatoranordnung aus a) zwei Elektroden, die an die Pole einer Hochspannungsquelle anschließbar sind, mit b) ein­ em zwischen diesen beiden Elektroden (20, 22) angeordneten, vorzugswei­ se rohrförmig ausgebildeten Dielektrikum (24) und mit einem Raum (26), durch den zu ozonisierendes, sauerstoffenthaltendes Gas strömt, und der sich auf einer Seite des Dielektrikums (24) befindet, sowie mit einem Kühlmedium (32), dadurch gekennzeichnet, daß sich das Kühlmedium (32) in unmittelbarem Kontakt mit derjenigen Fläche des Dielektrikums (24) befindet, die von dem genannten Raum (26) abgewandt ist, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer dünnen, flächigen, metallischen Elektro­ denschicht zwischen dem Dielektrikum (24) und dem Kühlmedium.

2. Ozongenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elek­ trodenschicht innig mit einer Fläche des Dielektrikums (24) verbunden ist, insbesondere durch Aufdampfen oder durch flächiges Auftragen her­ gestellt ist.

3. Ozongenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl­ medium (32) eine Flüssigkeit ist, vorzugsweise eine leitfähige und/oder durch Zusätze leitfähig gemachte Flüssigkeit, z. B. ein Elektrolyt, ist.

4. Ozongenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl­ medium (32) ein Gas, insbesondere ein stark abgekühltes Gas, z. B. aus einer Verflüssigungsanlage, ist.

5. Ozongenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl­ medium (32) sich auf Erdpotential befindet.

6. Ozongenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Elektrodenschicht (44) flächig geschlossen und/oder netzförmig ausgebil­ det ist.

7. Ozongenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl­ mittel (32) eines Ozongenerators in Kontakt ist mit mehreren anderen, vorzugsweise mit baugleichen Ozongeneratoren.

8. Ozongenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl­ medium aktiv bewegt wird und am Dielektrikum (24) entlang strömt.

9. Ozongenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Behäl­ ter (30) für das Kühlmedium (32) vorgesehen ist, der einen Einlaß (36) und einen Auslaß (38) und/oder eine Pumpe (40) aufweist.