DE2340992C2 - Koronareaktor mit mehreren zwangsgekühlten Koronareaktorzellen - Google Patents

Description

3. Koronareaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkante der Abstandsdichtung (23) sich jeweils nicht über die Elektrodenumfänge hinaus erstreckt

4. Koronareaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsdichtungen (23) aus einem Fluorsiiikonwerkstoff bestehea

5. Koronareaktor nacvi einem, der Ansprüche 1 bis

hält und welche zwischen ihrer Innenseite sowie den gegenüberliegenden Innenseiten der Elektroden eine gasdicht abgeschlossene Korona-Entladungskammer bildet, welche mit einem Druckmittel-Einlaß und einem Druckmittel-Auslaß für das zu behandelnde Gas versehen ist, wobei ferner in der Korona-Entladungskammer ein dielektrischer Werkstoff zwischen den Innenseiten der Elektroden angeordnet ist

Ein derartiger Koronareaktor ist bekannt aus der DE-OS 20 26 622. Der bekannte Koronagenerator enthält mehrere durch eine Einspannvorrichtung zusammengehaltene Zellen, die durch einen unter den Zellen angeordneten, nach oben abblasenden Lüfter gekühlt werden. Es hat sich aber gezeigt, daß es schwierig ist, auf !5 diese Weise alle Zellen gleichzeitig zu kühlen, da die aus dem Lüfter austretende Luft nicht überall eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit hat und daher manche Zellen stärker, manche schwächer gekühlt werden, so daß die Gefahr besteht, daß einzelne Zellen ther-

häuse (1) eine dielektrische Flüssigkeit (24) die Kcro- 20 misch überlastet werden. Außerdem sind zur gegenseitig nareaktorzeJIsn (12) voll umgibt und mit deren gen Isolation der einzelnen Elektroden und auch der einAußenseiten in Wärmetauschbeziehung steht zelnen Zellen entsprechende Isoliermaßnahmen erfor-2. Koronareaktor nach Anspruch 1, dadurch ge- deriich, um Überschläge zu vermeiden, und diese Isokennzeichnet, daß ein Flüssigkeitskreislauf (5, 6) liermaßnahmen verteuern Herstellung, Montage und zwischen dem Gehäuse (1) und einem Kühler (4) 25 Reparatur, das sie mit großer Sorgfalt durchgeführt wervorgesehen ist den müssen.

Man kennt ferner aus der US-PS 14 03 759 einen Ozongenerator, dessen Elektroden hohl ausgebildet sind, wobei die Hohlräume in den Elektroden mit öl gefüllt sind, das ggf. auch zur Kühlung umgewälzt werden kana Dieses OI hat dabei u. a. die Funktion eines hochohmigen Widerstands, welcher mit er Korona-Entladungskammer in Reihe geschaltet ist (Zum Betrieb des Ozongenerators wird bei dieser bekannten Anordnung

4, dadurch gekennzeichnet daß in der Korona-Ent- 35 eine Gleichspannung verwendet). Es treten hier jedoch ladungskammer (29) wenigstens t π Stützkörper (30) die gleichen Schwierigkeiten auf, wie sie eingangs für angeordnet ist, dessen Dicke mindestens nahezu der die Anordnung nach der DE-OS 20 26 622 erläutert wur-Dicke der Abstandsdichtung (23) derselben Ko- den, da die einzelnen Elektroden gegeneinander nur rona-Entladungskarnmer (29) entspricht, um so die durch Luftstrecken isoliert sind und zur Vermeidung Elektroden (10,11) in ihrem Abstand zu halten und « eines Überschlags an den Kanten der Elektroden dort eine gleichförmigere Gasströmung durch die Ko- Isolierschichten vorgesehen werden müssen, die sehr rona-Entladungskammer (29) zu erzielen. empfindlich sind und bei Herstellung, Montage und Re-

6. Koronareaktor nach Anspruch 5, dadurch ge- paratur höchste Präzision und Sorgfalt erfordern,
kennzeichnet, daß der wenigstens eine Stützkörper Ferner kennt man aus der US-PS 18 03 600 einen (30) jeweils zwei flache Seiten aufweist, von denen 45 Ozongenerator mit sehr kompliziertem Aufbau. Die jede gegen eine der beiden Innenseiten der Elektro- dort verwendeten Masseelektroden sind als Gußteile den (10, 11) der zugeordneten Koronareaktorzelle ausgebildet und haben Hohlräume, die mit Wasser ge-(12) anliegt kühlt sind, während die Hochspannungselektroden nur

7. Koronareaktor nach Anspruch 5 oder 6, da- von der zu ozonisierenden Luft gekühlt werden. Diese durch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine so Luft strömt oben am Ozongenerator in einen Verteiler, Stützkörper (30) ungefähr zwischen 1/30 und 1/200 von dort durch Schlitze nach unten zwischen die Hochdes Volumens der Korona-Entladungskammer (29) Spannungselektroden, erwärmt sich dabei und strömt aufweist dann in die einzelnen Korona-Entladungskammern, die

8. Koronareaktor nach einem der Ansprüche 5 bis jeweils durch zwei Glasscheiben seitlich begrenzt sind. 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (30) 55 Will man also die Hochspannungselektroden stark kühaus demselben Werkstoff hergestellt ist wie die Ab- len, so erhält man eine niedrige Ozonkonzentration;

wünscht man aber eine hohe Ozonkonzentration zu erhalten, so wird notwendigerweise die Luftkühlung schlecht Außerdem treten auch hier genau dieselben eingangs geschilderten Isolationsprobleme zwischen den einzelnen Elektroden auf und machen es erforder-

Die Erfindung betrifft einen Koronagenerator mit lieh, daß die bereits erwähnten, zur Isolation dienenden mehreren zwangsgekühlten Koronareaktorzellen, Glasscheiben seitlich beträchtlich über die Ränder der welche in einem Gehäuse angeordnet sind und jeweils Elektroden überstehen. Dies erschwert aber Montage zwei im Abstand voneinander angeordnete, flächige 65 und Reparatur in gleicher Weise.
Elektroden aufweisen, zwischen welchen im Bereich Die DE-AS 10 82 886 zeigt zwei Varianten eines Ozo-

ihrer Peripherie eine Abstandsdichtung angeordnet ist, nisators, welche beide zwei zueinander konzentrische welche die Elektroden in einem vorgegebenen Abstand Hohlelektroden aufweisen, deren Inneres von einem

Standsdichtung (23).

flüssigen Kühlmedium (Saizsole oder Transformatorenöl) durchströmt ist Da auch hier die Elektroden nur durch Luftstrecken gegeneinander isoliert sind, ist die innere Elektrode jeweils als Halbleiter ausgebildet und länger als die Außenelektrode, Dadurch soll offenbar an den Kanten eine günstigere Potentialverteilung erreicht werden. Dies geht aber auf Kosten der Leistungsfähigkeit eines solchen Koronagenerators. Außerdem sind die Kühleinrichtungen sehr kompliziert und erfordern für Montage und Wartung einen sehr hohen Aufwand.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen Koronagenerator zu schaffen, welcher einen einfachen Aufbau hat, dessen Zellen effektiv gekühlt sind, bei dem Überschläge zwischen spannungsführenden Teilen unterschiedlicher Potentiale vermieden werden, und welcher in der Lage ist, größere Ozonmengen zu liefern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 angebenen Maßnahmen. Man erreicht so auf sehr einfache Weise zweierlei:

a) die einzelnen Zellen werden durch die dielektrische Flüssigkeit sehr wirkungsvoll und gleichmäßig gekühlt, so daß die Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Zellen nur sehr klein sind und man alle Zellen mit relativ hoher Leistung betreiben kann;

b) an den Kanten der Elektroden wirkt die dielektrische Flüssigkeit als Isolator und verhindert Oberschläge, ohne daß hierzu spezielle feste Dielektriken vorgesehen werden müßtea

Die einzelnen Zellen können dabei, da sie allseits geschlossen sind, mit einem Oberdruck von wenigstens 0_ 2,1 bar betrieben werden, wodurch auch bei eventuellen Undichtigkeiten sicher vermieden wird, daß dielektrische Flüssigkeit in das Innere der Zellen eindringt

Die vorliegende Erfindung löst also eine Problemstellung, die der Fachwelt schon seit vielen Jahren bekannt war, in überraschend einfacher und eleganter Weise.

Zur Verbesserung der Kühlung geht man dabei in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mit Vorteil so vor, daß ein Flüssigkeitskreislauf zwischen dem Gehäuse und einem Kühler vorgesehen ist

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich ferner dadurch aus, daß die Außenkante der Abstandsdichtung sich jeweils nicht über die Elektrodenumfänge hinaus erstreckt Dies erleichtert die Montage und etwaige Reparaturen wesentlich, da die Abstandsdichtungen hierbei nicht überzustehen brauchen und folglich die Elektroden der Zellen leicht an ihren Rändern abgestützt werden können. Im Hinblick auf die Beständigkeit der Abstandsdichtungen ist dabei eine Lösung sehr vorteilhaft, bei welcher die Abstandsdichtungen aus einem Fluorsilikonwerkstoff bestehen.

Vorteilhaft ist bei Einsatz des wenigstens einen Stützkörpers gemäß Anspruch 5, daß man bei gleichbleibendem elektrischen Leistungsbedarf bedeutend mehr Ozon erzeugt Zweckmäßigerweise ist der Stützkörper als Zylinder mit im Ausgangszustand kreisförmigem Querschnitt ausgebildet

Die Ausbildung des wenigstens einen Stützkörpers gemäß Anspruch 6 gewährleistet eine sichere Positionierung und Stützwirkung des Stützkörpers bezüglich der zugehörigen Elektroden.

Die Volumenverhälinisse gemäß Anspruch 7 wirken sich günstig auf die Ausbeute des Koronareaktors aus.

Die Werkstoffwahl gemäß Anspruch 8 gewährleistet einen störungsfreien Betrieb.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigen:

F i g. 1 eine zum Teil nur schematisch dargestellte Draufsicht auf einen in eine isolierende Flüssigkeit eingetauchten Koronareaktor und
F i g. 2 einen Teilschnitt durch eingetauchte benachbarte Koronareaktorzellen.

Bei dem Koronareaktor gemäß den F i g. 1 und 2 sind Koronareaktorzellen 12 völlig in eine dielektrische Flüssigkeit 24, z.B. Transformatorenöl, eingetaucht Diese Flüssigkeit hat zwei Funktionen: Sie kühlt die

Elektroden 10 und 11, und sie verhindert einen Oberschlag zwischen den Kanten der Elektrodea

Ehe das in Flüssigkeit eingetauchte System im einzelnen beschrieben wird, erscheinen einige Vorbemerkungen angebracht Der Koronareaktor gemäß der DE-OS 20 26 622 hat schon als solcher den Vorteil, daß er große Mengen von hochkonzentriertem Ozon erzeugen kann, wobei man lediglich eine Ziisngskühlung mit Luft benötigt und nicht die umständliche und sehr teure Wasserkühlung wie bei den „wärmebegrenzten" Ozonerzeugern nach dem Stand der Technik. Da jedoch der erfindungsgemäße Koronareaktor — anders als die kommerziellen Ozonerzeuger nach dem Stand der Technik — nicht „wärmebegrenzt" ist, können die erfindungsgemäßen Zellen zwischen etwa 1,4 und 4,5 kp

3ύ Ozon pro Tag und Zelle erzeugen, wobei sie etwa 12 bis 16 Liter Kühlflüssigkeit pro Minute und Zelle verbrauchen. Wegen ihrer höheren Wärmekapazität kann naturgemäß eine Flüssigkeit weit mehr Wärme von den Zellen abführen als ein Gas. Bei dem System nach der vorliegenden Erfindung wird aber nicht diejenige Flüssigkeit verwendet, die sich asi besten zur Wärmeübertragung eignet, sondern errindungsgemäß wird eine dielektrische, also isolierende Flüssigkeit verwendet, wodurch sich der zusätzliche Vorteil ergibt, daß diese Flüs-

sigkeit auch einen Oberschlag zwischen den beiden Elektrodenkanten der einzelnen Zellen verhindern kann. Diese Isolierfunktion ermöglicht es, die Zellen preiswerter herzustellen als bisher, da die besonderen, bislang erforderlichen Maßnahmen, z. B. Glasplatten,

zum Verhindern eines Oberschlags entfallen können, die naturgemäß in der Verarbeitung und Montage ganz besondere Sorgfalt erfordern.

Die F i g. 1 und 2 zeigen ein in eine isolierende Flüssigkeit eingetauchtes mit einem Gehäuse 1, das vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl hergestellt ist, einem Koronareaktorkern 2, der in geeigneter Weise in einer Kernkammer 3 des Gehäuses 1 angeordnet ist, einem Kühler 4, einer Pumpe S und den erforderlichen Rohrleitungen 6. Das System weist ferner eine Zuführleitung 7 zur Zufuhr eines Sauerstoff enthaltenden Gases und eine Auslaßleitung 8 für Ozon enthaltendes Gas p.uf. Eine geeignete elektrische Anschlußleitung 9 durchdringt die Wand des Gehäuses 1 und ist mit den Elektroden 10 und 11 (F i g. 2) der einzelnen Koronareaktorzellen 12 des Kerns 2 verbunden.

Der Kühler 4 ist ein geeigneter Wärmetauscher, z. B. von der Art, wie sie für Autokühler verwendet werden; ihm ist vorzugsweise ein Lüfter zugeordnet Die Pumpe 5 ist von geeigneter Bauart und braucht deshalb nicht näher beschrieben zu werden.

Der Kern 2 weist vorzugsweise zwei Moduln bzw. Baugruppen 13 und 14 auf, von denen jede mehrere Zellen 12 enthält, welche alternierend mit gewellten

Distanzstücken IS und 16 angeordnet sind, z. B. in der in der DE-OS 20 26 622 gezeigten Art. Zum Vermeiden von Längen in der Beschreibung und Zeichnung zeigt Fig. 1 z.B. nicht sämtliche Einzelheiten der Distanzstücke 15, 16 zwischen den einzelnen Zellen 12 Nicht dargestellte Leitbleche o. dgl. können in der Kernkammer 3 angeordnet werden, um den Strom von kühlender isolierender Flüssigkeit durch Kanäle 17 und 18 in den Distanzstücken 15, 16 zu leiten. Die Gasanschlüsse an die einzelnen Zellen 12 können im wesentlichen so ausgebildet sein, wie dies in der DE-OS 20 26 622 beschrieben ist. Die Zuführleitung 7 ist an eine Zuführ-Sammelleitung 19 angeschlossen, und die Auslaßleitung 8 ist an eine Auslaß-Sammelleitung 20 angeschlossen. Jede Koronareaktorzelle 12 hat ein mit der Zufuhr-Sammelleitung 19 verbundenes Einlaßrohr 21 und ein mit der Auslaß-Sammelleitung 20 verbundenes Auslaßrohr 22, wie dies ebenfalls in der DE-OS 20 26 622 beschrieben ist

Wie F i g. 2 zeigt, sind die Zellen 12 identisch mit den in der DE-OS 20 26 622 beschriebenen luftgekühlten Zellen mit der Ausnahme, daß die dortige Glas-Silikonkautschuk-Abstandsdichtung, die etwa die Form eines Bilderrahmens hat und sowohl als Dichtung wie als Abstandshalter zwischen den Elektroden jeder Zelle fungiert, bei der flüssigkeitsgekühlten Zelle 12 ersetzt ist durch eine einstückige umlaufende Abstandsdichtung 23 aus Fluorsilikonkautschuk, die ebenfalls diese Bilder rahmenform hat Ein Glaskern wird hier in der Abstandsdichiung 23 zum Beherrschen des Kantenüberschlages zwischen den Elektroden 10,11 nicht benötigt, da die isolierende Flüssigkeit 24, z. B. Transformatorenöl oder eine dielektrische Silikonflüssigkeit, diese Aufgabe übernimmt Anstelle von Silikonkautschuk wie bei der luftgekühlten Ausführung wird hier in bevorzugter Weise Fluorsilikon verwendet, da es eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen Transformatorenöl aufweist Naturgemäß können für die Abstandsdichtung 23 auch andere geeignete Werkstoffe verwendet werdea Mit 25 und 26 sind schweißraupenartige Dichtungen aus einem geeigneten Dichtungsmittel bezeichnet, die von außen zwischen dielektrischen Überzügen 27 und 28 der Elektroden 10, 11 und der Abstandsdichtung 23 angeordnet sind.

Die bevorzugte Isolierflüssigkeit ist Transformatorenöl mit einer Dielektrizitätskonstanten von etwa 3. Naturgemäß kann man auch andere auf dem Markt erhältliche Isolierflüssigkeiten verwenden, z. B. isolierende Silikonflüssigkeiten.

Innerhalb der Abstandsdichtung 23 und der Überzüge 27, 28 ist eine Korona-Entladungskammer 24 definiert, in der zur Mittenabstützung ein Stützkörper 30 angeordnet ist. Bei der in öl eingetauchten Zelle 12 stellt man diesen Stützkörper 30 vorzugsweise aus Fluorsilikonkautschuk her. Der Stützkörper 30 soll dieselbe Dicke haben wie die äußere Abstandsdichtung 23.

Der Stützkörper 30 ist vorzugsweise in der Mitte der Korona-Entladungskammer 29 angeordnet, ist •zweckmäßig als Zylinder mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet und kann bei einer Zelle 12 mit einer Fläche von etwa 322 cm² zweckmäßig einen Durchmesser in

ts der Größenordnung von etwa 1,9 cm haben. Baut man einen solchen Stützkörper 30 ein, so erzeugt dieselbe Zelle 12 in unerwarteter Weise signifikant mehr Ozon bei gleichbleibendem Leistungsbedarf; dies ist vermutlich die Folge einer gleichmäßigeren, also stärker lami-

M naren oder gleichförmigen Gasströmung durch die Korona-Entladungskammer ohne Wirbel oder sonstige Störungen oder Ungleichmäßigkeiten der Strömung. Auch trägt der Stützkörper 30 dazu bei, die Elektroden 10,11 parallel zueinander zu halten, wenn der Druck in der Korona-Entladungskammer 29 kleiner ist als ihr Umgebungsdruck. Der Stützkörper 30 kann andere Formen haben, kann größer oder kleiner sein, und es können anstatt eines Stützkörper 30 auch mehrere verwendet worden. Es hat sich gezeigt, daß das Volumen des Stützkörpers etwa zwischen 1/30 und 1/200 des Volumens der Korona-Entladungskammer 29 liegen sollte, wobei der Wert 1 It 00 ein bevorzugter Wert ist

Obwohl der bevorzugte Anwendungsfall die Erzeugung von Ozon ist, können auch andere Reaktions-Strömungsmittel in den Koronareaktorkern 2 geleitet und einer Koronareaktion unterworfen werden, um in an sich bekannter Weise andere Reaktionsprodukte zu erzeugen.
Ferner brauchen nicht beide Elektroden 10 und 11 mit dem dielektrischen Überzug 27,28 versehen zu sein; die eine Elektrode kann mit einem dielektrischen Überzug versehen sein und die andere Elektrode freiliegen, was jedoch auf Kosten der Ozonausbeute geht

Art und Zusammensetzung der Überzüge 27, 28 sind

im einzelnen der älteren Anmeldung P 22 22 300.3-41 der Anmelderin zu entnehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Koronareaktor mit mehreren zwangsgekühlten Koronareaktorzellen, die in einem Gehäuse angeordnet sind und jeweils zwei im Abstand voneinander angeordnete, flächige Elektroden aufweisen, zwischen welchen im Bereich ihrer Peripherie eine Abstandsdichtung angeordnet ist, welche die Elektroden in einem vorgegebenen Abstand hält, und welche zwischen ihrer Innenseite sowie den gegenüberliegenden Innenseiten der Elektroden eine gasdicht abgeschlossene Korona-Entladungskammer bildet, welche mit einem Druckmittel-Einlaß und einem Druckmittel-Auslaß für das zu behandelnde Gas versehen ist, wobei ferner in der Korona-Entladungskammer ein dielektrischer Werkstoff zwischen den Innenseiten der Elektroden angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,daß im Ge-