DE3043176A1 - Vorrichtung und verfahren zur erzeugung von ozon - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur erzeugung von ozon

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Description

Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Ozon
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon mit zwei im Abstand voneinander angeordneten und Zuleitungen für den Anschluß .an eine Spannungsquelle wechselnder Amplitude aufweisenden Elektroden und mit mindestens einer zwischen diesen Elektroden angeordneten, elektrisch isolierenden Trennwand, vorzugsweise aus Glas, auf deren- einer Seite ein Ozonisierraum vorgesehen ist, der mit einem Einlaß für ein sauerstoffhaltiges Medium, insbesondere Luft und mit einem Auslaß für das ozonangereicherte Medium verbunden ist, sowie auf ein Verfahren zur Erzeugung von Ozon mittels einer derartigen Vorrichtung.
Ozon wird ganz allgemein durch Einwirkung von Sauerstoffatomen auf Sauerstoffmoleküle dargestellt. Die Spaltung eines Sauerstoffmoleküls kann z.B. durch Zufuhr elektrischer, optischer, chemischer oder thermischer Energie erreicht werden. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf. die Sauerstoffspaltung mittels elektrischer Energie, wobei die■ zwi schon den beiden Elektroden (Elektrode und Gegenelektrode) anliegende Spannung eine sich zeitlich ändernde Amplitude hat, z.B. also eine Wechselspannung oder eine' pulsierende Gleichspannung ist.
Die bekannten Vorrichtungen der eingangs genannten Art gehen zumeist auf den "Siemensschen Ozonisator" zurück. Dieser besteht im Prinzip aus zwei ineinandergestellten, koaxialen Glasrohren, zwischen denen ein schlauchartiger Ozonisierraum ausgebildet wird. Auf mindestens einer vom Ozonisierraum abgewandten Seite einer Trennwand befindet sich Wasser.
Obwohl derartige, inzwischen weiter verbesserte Vorrichtungen großtechnisch zur Wasseraufbereitung von Trinkwasser, zur Reinigung und Entkeimung von Schwimmbädern, zur Erzeugung von Sauerstoffträgern für Raketentreibstoff usw. umfang-
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reich eingesetzt werden, ist ihr Wirkungsgrad noch nicht zufriedenstellend und liegt derzeitig selbst bei den besten Anlagen noch unter 5o % des theoretisch erreichbaren Wirkungsgrades, wenn man von einem nach der Theorie möglichen Energieverbrauch von etwa 2,4 W»h pro Gramm Ozon ausgeht. Typischerweise liegt der Wirkungsgrad bekannter Vorrichtungen der eingangs genannten Art bei etwa 25 %. Der größte Anteil der eingesetzten Energie wird dabei in Wärme umgesetzt, die über Kühlwasser abgeführt werden muß. Eine Temperaturerhöhung des am Einlaß des Ozonisierraunis eintretenden, sauerstoffhaltigen Mediums auf Werte über 38 Grad Celsius am Auslaß muß verhindert werden, da mit steigender Temperatur auch die Wahrscheinlichkeit des Zerfalls des Ozons ansteigt.
Weiterhin liegen die Zünd- und Betriebsspannungen der bekannten Vorrichtungen bei relativ hohen Werten, insbesondere häufig über zwanzig Kilovolt, um die Ausbeute im angegebenen Rahmen möglichst groß zu machen. Bei derartig hohen Zünd- und Betriebsspannungen treten Isolationsprobleme auf, die durch das Vorhandensein von Kühlwasser und Wasserdampf noch erhöht werden. Nachteilig ist zudem die Bildung von Stickoxyden, die bekanntlich bei Betriebsspannungen über .15 Kilovolt einsetzt und insbesondere bei der Wasseraufbereitung mittels Ozon stört, da sich salpetrige Säure und später Salpetersäure bilden kann, wenn das Ozon zusammen mit den unerwünscht gebildeten Stickoxyden in Wasser eingeleitet wird. Auch Korrosionsprobleme entstehen dabei.
Schließlich ist die auf die Fläche bezogene Leistung der Ozonerzeugung bei den bekannten Vorrichtungen gering, so daß diese relativ groß ausfallen. Dies wiederum erhöht die Herstellungskosten und die Kosten beim praktischen Einsatz.
Es ist bereits bekannt, an einen Siemensschen Ozonisator anstelle einer normalerweise verwendeten Wechselspannung
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eine Spannung mit sich ändernder Amplitude, insbesondere eine impulsförmige Spannung anzulegen. Dabei wurde festgestellt, daß aufgrund der höheren Anzahl von elektrischen Anregungsvorgängen pro Zeiteinheit insgesamt auch die Ausbeute an Ozon erhöht wird. Die höhere Anzahl der Anregungsvorgänge bewirkt dabei möglicherweise eine höhere Bildungswahrscheinlichkeit von Ozon oder eine längere Verweildauer der gespaltenen Sauerstoffmoleküle im atomaren Zustand. Der Einsatz von Spannungen mit Frequenzen im Niederfrequenzbereich führte jedoch bei den bekannten Vorrichtungen zu hohen elektrischen Verlusten, insbesondere in der Vorrichtung zur Ozonerzeugung selbst, so daß insgesamt höhere Frequenzen der an den Elektroden anliegenden Spannung keinen Gewinn brachten. Ozonisiergeräte mit Wechselspannungsbetrieb oder für Betrieb an pulsierender Gleichspannung konnten sich da-.her nicht durchsetzen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der Vorrichtungen zur Erzeugung von Ozon der eingangs genahnten Art und ebenso die Nachteile der bekannten Betriebsverfahren zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, die einen erhöhten Wirkungsgrad aufweist, sich bei ausreichend geringen und sicheren Zünd- und Betriebsspannungen effektiv betreiben läßt, die kompakt ausgebildet werden kann und zuverlässig im Dauereinsatz ist, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auf der anderen Seite der Trennwand ein Glimmentladungsraum ausgebildet ist, in dem sich die zugehörige Elektrode befindet und der mit einem mittels des angelegten Spannungsfeldes ionisierbaren Gases gefüllt ist.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Erzeugung von Ozon gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode eine Spannung mit impulsartigcsm Vorlauf und mit einer Impulsfrequenz im Kilohertz-
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bereich, vorzugsweise von zehn bis sechzig KHz verwendet wird. Besonders vorteilhaft hat sich ein Binärsignal erwiesen, also unipolare Impulse mit Rechteckform, wobei die Anstiegstlanke. möglichst steil ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine sehr geringe Kapazität zwischen den beiden Elektroden aus, und zwar sowohl bei einer Gleichspannungsmessung wie auch im vorgesehenen Betrieb mit einer Spannung höherer Frequenz. Die geringere Kapazität ergibt'sich dabei rein rechnerisch durch einen relativ großen Abstand und zudem durch eine relativ große Entfernung zwischen den beiden Elektroden. Diese geringe Kapazität ist ein wesentlicher·Vorteil der Erfindung und ermöglicht es, daß die elektrischen Verluste auch bei höheren Frequenzen gering bleiben.
Beim praktischen Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet sich innerhalb des Glimmentladungsraumes eine Gasentladung aus, das im Glimrnentladungsraum bei Unterdruck befindliche Gas nimmt den Zustand eines Plasmas ein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich deshalb auch so beschreiben, daß mindestens eine Elektrode als Plasmaelektrode ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine ungewöhnlich hohe Ausbeute aus. Dies ist angesichts der langen Entwicklung im Bereich der Ozonisiervorrichtungen über-^ raschend, da die bisher erreichten Wirkungsgrade als eine Art Schwelle angesehen wurden. Die einzelnen, sich im Glimmentladungsraum und der angrenzenden, dielektrischen Trennwand abspielenden, physikalischen Vorgänge sind noch nicht im einzelnen verstanden. Es wird vermutet, daß der überraschend hohe Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der sich insbesondere bei Betriebsspannungen im Kilohertzbereich einstellt, durch ein Resonanzphänomen im Plasma und möglicherweise auch im Sauerstoff zu erklären ist. Eventuell
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spielen auch Phasenverschiebungen zwischen Anregungsspannung und tatsächlich über dem Ozonisierraum anfallender Spannung eine entscheidende Rolle. Hierdurch ließe sich auch der verminderte Energiebedarf bei gleich großer Menge an erzeugtem Ozon im Vergleich mit den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik erklären. Inwieweit Molekülschwingungen im Sauerstoff und ggf. im Plasma eine Rolle spielen ist noch ungeklärt.
Sehr vorteilhaft ist die wesentlich geringere Wärmeproduktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere fällt wesentlich weniger Wärme an den Elektroden an, als dies bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik bekannt ist.. Dadurch entfallen bei kleineren Anlagen die Kühlvorrichtungen. Weiterhin ist das Elektrodenmaterial bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung unkritisch, da es nicht mit dem' zu ozonisierenden Medium in Kontakt kommt, was zumindest für eine Elektrode gilt. Diese ist dadurch gegen Berührungen und Oxydation geschützt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Aufbau und Wartung sehr einfach und kostengünstig. Sie hat ein sehr geringes Gewicht und eignet sich ebenso für Kleirtstanlagen (Zimmerozonisator) wie für großtechnische Anlagen. Die einfache Herstellung und Wartung wird dadurch begünstigt, daß im Glimmentladungsraum praktisch kein Gas verbraucht wird, so daß dieser hermetisch abgeschlossen werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise aus Rohren aufgebaut, da sich hierdurch ein permanent abgeschlossener oder über einen Vakuumhahn zugänglicher, bei Unterdruck befindlicher Gasentladungsraum am einfachsten und günstigsten ausbilden läßt. Insbesondere kann dadurch die Wandstärke der Trennwand sehr klein gewählt werden, was die Ausbeute weiter erhöht. Die im Glimmentladungsraum befindliche Elektrode - die im folgenden als "Elektrode" bezeichnet wird, während die andere Elektrode als "Gegenelektrode" bezeichnet wird -
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ist nur so groß, daf3 die Gasentladung sicher auf rocht erhalten wird/ bewährt haben sich netzartige Elektroden. Die Zuleitung der Elektrode ist durch eine entlegene Stelle der Trennwand hindurchgeführt, bei der vorzugsweisen Ausbildung der Trennwand aus einem Glasrohr ist die Zuleitung durch eine Zylinderfläche des abgeschlossenen Glimmentladungsraums herausgeführt. Die Gegenelektrode befindet sich entwodnr in geringem Abstand von der Außenwand dieses den Glimmentladungsraum umschließenden Rohrs oder ist unmittelbar auf die Außenwand des Rohres, ggf. auch auf eine, auf diesem Rohr sitzende Isolationsschicht, aufgebracht. Im letzteren Fall hat die Elektrode zwangsläufig Durchlässe, sie ist netzartig, als Schraubenlinie, in Art eines Lochblechs oder dergleichen ausgebildet.
In kinematischer Umkehr kann auch der zylindrische Innenraum der rohrförmigen Trennwand als Ozonisierraum ausgebildet sein. Dabei befindet sich der Glimmentladungsraum außerhalb der rohrförmigen Trennwand, vorzugsweise in einer ring- bzw. schlauchartigen Kammer. Bei dieser Ausbildung kann auch an die Außenwand dieser schlauchartigen Kammer ein Ozonisierraum angrenzen. Dann werden zwei Gegenelektroden benötigt, einmal für den Ozonisierraum im Inneren des schlauchartigen Glimmentladungsraums und einmal für den Ozonisierraum außerhalb dieses Raums. Beide Gegenelektroden können zusammengeschaltet werden, besonders vorteilhaft ist es aber, an dio eine Gegenelektrode nur positive Impulse und an die andere Gegenelektrode nur negative Impulse anzulegen.
Entscheidend für den Betrieb der erfindungsgamäßen Vorrichtung ist eine relativ hohe Frequenz der angelegten Betriebsspannung. Frequenzen um dreißig bis vierzig KIIz haben sich besonders vorteilhaft erwiesen. Obwohl auch der Einsatz von Wechselspannungen und gleichgerichteten Wechselspannungen möglich ist, werden Impulsfolgen mit rechteckförmigen Einzelimpulsen bevorzugt, da sie höhere Ausbeuten liefern.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert und unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
In dieser zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung, die teilweise in Richtung der Längsachse aufgeschnitten ist,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf den prinzipiellen-Aufbau einer Vorrichtung mit zwei Glimmentladungsräumen , teilweise aufgeschnitten,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung mit auf die Trennwand aufgebraditer Gegenelektrode,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel mit ringförmigem Glimmentladungsraum und
Fig. 6 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der an den Elektroden angelegten Spannung.
Aus Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erkennen: In einem hermetisch abgeschlossenen Glimmontladunqsraum 2o befindet sich eine plattenfö'rmige Elektrode 21, sie ist über eine Zuleitung 22 an einen Pol 23 einer Spannungsquelle angeschlossen. Der Glimmentladungsraum 2o ist nach außen durch eine als Rohr 24 ausgebildete Trennwand abgeschlossen. Die Wandstärke des Glases liegt unter einem Millimeter, das Rohr 24 ist oben und unten dicht abgeschlossen, oben ist in einen Hals 25 die Zuleitung 22 eingeschmolzen.
Die so gebildete Einheit wird von einer ebenfalls als Rohr ausgebildeten Gegenelektrode 26 so umgriffen, daß zwischen der Außenwand des Rohrs 24 und der Innenwand der Gegenelektrode "26 ein schlauchartiger Raum, der Ozonisierraum 27, frei bleibt. Die rohrförmige Gegenelektrode 26 ist über eine Zuleitung 28 mit dem zweiten Pol 29 der Spannungsquelle verbunden.
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Der lichte Abstand zwischen der Innenwand der Gegenelektrode
26 und der Außenwand des Rohrs 24 liegt unter einem Millimeter, im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt er o,3 mm. Ein zu ozonisierendes Medium, im Ausführungsbeispiel Luft, tritt von unten durch einen Einlaß 3o in den Ozonisierraum
27 ein und verläßt ihn oben durch einen Auslaß 31 in Form eines ozonangereicherten Gemische. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 handelt es sich um eine Kloinst.voir j chi unq Γϋτ· Ozonerzeugung, bei dieser reicht die geringfügige Erwärmung der Luft zwischen Einlaß 3o und Auslaß 31, die einen Kamineffekt bewirkt, aus um ausreichenden Luftdurchsatz durch den Ozonisierraum 27 zu gewährleisten. Die Gegenelektrode 26 kann auch als rohrförmig gebogenes Netz ausgebildet sein. Diese Gegenelektrode 26 befindet sich auf Massepotential, damit die Vorrichtung berührungssicher ist.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist für größere Anlagen einsetzbar, seine Länge und seine anderen geometrischen Abmessungen sind entsprechend dem Einsatzzweck gewählt. Dabei entspricht diese Vorrichtung im grundsätzlichen Aufbau dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.
Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung jedoch vollständig aus Glas, insbesondere aus Glasrohren aufgebaut. In dem relativ langen, die Trennwand bildenden Rohr 24, das oben und unten hermetisch abgeschlossen ist, befindet sich eine aus einem metallischen Netz gefertigte, zylinderförmige Elektrode 21, die sich praktisch über die gesamte Länge dieses Rohrs 24 erstreckt. Das Rohr 24 wird von einem Außenrohr 32 umschlossen, das nur einen geringfügig größeren Innendurchmesser, hat als der Außendurchmeseer des Rohres 24 beträgt. Dadurch ist die lichte Weite des Ozonisierraums 27 ebenfalls gering,' so daß eine hohe Anreicherung der Luft an Ozon erzielt wird. Diese Luft strömt durch einen als Rohrstutzen ausgebildeten Einlaß 3o in den Ozonisierraum 27 ein und verläßt ihn unten durch einen ebenfalls als Rohrstutzen ausgebildeten Auslaß 31. Mittels eines Vakuumhahns 33 kann
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der Unterdruck im Glimmentladungsraum 2o, der mehrere hundert Pascal beträgt, kontrolliert und aufrecht erhalten werden, weiterhin kann Gas entnommen oder nachgefüllt werden, um die jeweils besten Betriebsparameter einstellen zu können. Im praktischen Betrieb wird der Gasdruck'so eingestellt, daß sich ein optimaler Wirkungsgrad bei den vorgegebenen Betriebsbedingungen einstellt. Voraussetzung hierfür ist eine stabile Glimmentladung.
Die Gegenelektrode 26 ist ebenfalls wie Elektrode 21 aus einem metallischen Netz gefertigt und" als Zylinder ausgebildet. Sie liegt eng an der Innenwand des Außenrohrs 32 an. In geänderter Ausführung kann sie auch am Außenmantel des Rohrs 24 anliegen oder sich zwischen beiden Rohren 24 und befinden.
Aufgrund der gitterförmigen Ausbildung der Elektroden 21, ist die Kapazität der Vorrichtung klein, so daß auch die elektrischen Verluste gering sind.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem zusätzlich zu dem innenseitigen Glimmentladungsraum 2o der vorangegangenen Ausführungsbeispiele die rohrförmige Gegenelektrode 26 von einem zweiten, ringförmigen und außenliegenden Glimmentladungsraum 34 umgeben ist. Zwischen den beiden Elektroden ' 21, 26befindet sich neben der ersten, als Rohr 24 ausgebildeten Trennwand eine zweite Trennwand 35, die ebenfalls als Rohr ausgebildet ist, das das Rohr 24 konzentrisch umgibt. Nach außen wird der zweite Glimmentladungsraum 34 durch ein Außenrohr 32 luftdicht abgeschlossen.
Der Ozonisierraum 27 befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel zwischen den beiden Trennwänden 24, 35, beide Elektroden 21, 26 sind als Plasmaelektroden ausgebildet. Dadurch ist die Kapazität zwischen diesen beiden Elektroden 21, 26 auch bei höheren Frequenzen ausgesprochen gering, so daß auch die elektrischen Verluste gering bleiben. Weiterhin sind beide
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Elektroden 21, 26 vollständig abgekapselt, damit berüln uiigssicher und vor Oxydation usw. geschützt. Die Vorrichtung nach Fig. 3 eignet sich daher auch für die Verwendung an sich aggressiver, ozonhaltiger Medien.
In geänderter Ausführung gegenüber dem Ausführungsbeiypiel nach Fig. 3 ist konzentrisch zu den Rohren 24, 32, 35 im Ozonisierraum 27 und damit zwischen den Rohren 24 und 32 eine zylinderförmige Gegenelektrode angeordnet, die beispielsweise wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ausgebildet sein kann. Beide in den Glimmentladungsräumen 2o und 34 untergebrachten Elektroden arbeiten gegen diese Gegenelektrode, evtl. gleichphasig, wozu sie miteinander, verbunden sind, oder gegenphasig, was bevorzugt wird.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist eine Gegenelektrode 26 gezeigt, die unmittelbar auf den Auf3enmantel des als Trennwand dienenden Rohrs 24 aufgebracht ist. Sie ist netzartig ausgebildet, so daß das elektrische Feld auch nach außen treten kann. Derartige Gegenelektroden 26 werden beispielsweise auf den Außenmantel des Rohres 24 aufgedampft oder aufgetragen. In geänderter Ausführung wird zunächst eine entsprechend der Gegenelektrode 26 geformte, also ebenfalls durchbrochene Isolationsschicht auf die Außenwand des Rohrs 24 aufgetragen, auf diese Schicht wird die eigentliche Gegenelektrode 26 aufgebracht. Diese Ausbildungen der Gegenelektrode 26 führen zu weiterhin gesteigerten Wirkungsgraden der Gesamtvorrichtung.
Im Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 5 ist der Glimmentladungsraum 2o als Ringraum ausgebildet. Auf boiden Seilen ciicser. Ringraums befindet sich der Ozonisicrraum 27, der entsprechend der eingezeigten Strömungspfeile 36 durchströmt wird. Dabei tritt die Luft in einem als Rohrstutzen ausgebildeten Einlaß 3o ein, der tangential zur äußeren, rohr- -förmigen Wand angeordnet ist und sich in einem sehr kloinen, spitzen Winkel zur Längsachse der Vorrichtung befindet. Dadurch wird eine schraubenlinig umlaufende Strömung erreicht,
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insgesamt wird die Verweilzeit der zu ozonisierenden Luft erhöht, so daß die Ozondichte am Auslaß 31 relativ groß ist. Bei hohem Staubanfall der am Einlaß 3o eingedrückten Luft kann durch geeignete Ausbildung der Wandungen des Ozonisators nach Fig. 5 eine Abscheidewirkung wie bei einem Zyklon erreicht werden.
Die Vorrichtung nach Fig. 5 ist größtenteils aus Metall gefertigt, insbesondere bestehen die beiden Gegenelektroden 26 aus zwei Metallrohren 37, 38. In das äußere Metallrohr 37 ist der tangential einmündende Einlaß 3o unten eingesetzt, das innere Metallrohr 38 ist am entgegengesetzten Ende des Metallrohrs 37 an einem Deckel 39 befestigt, durch den das Metallrohr 37 abgeschlossen ist. Innen im inneren Metallrohr 38 wird die Zuleitung 22 der Elektrode geführt, sie durchtritt isoliert den Deckel 39 mittels einer Durchführung 4o.
Der als Rohrstutzen ausgebildete Auslaß 31 ist unten in einen ringartigen unteren Abschluß (in der Fig. 5 nicht zu erkennen) des Metallrohrs 37 eingesetzt und ragt in dessen Innenraum. Auf das obere, freie Ende dieses Auslasses 31 ist der aus Glas gefertigte Glimmentladungsteil aufgesetzt, der durch zwei endseitig miteinander verbundene Rohre 24 begrenzt wird, die eine gitterförmig ausgebildete Elektrode umschließen. Der Glimmentladungsteil· ist am oberen, freien Ende des Auslasses 31 befestigt.
In Fig. 6 ist eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der an den Elektroden 21, 26 anliegenden Spannung gezeigt. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen erfordern eine sich relativ häufig ändernde Speisespannung, bevorzugt wird ein Verlauf, wie er aus Fig. 6 ersichtlich ist. Dort sind schmale Rechteckimpulse (Binärsignal) gezeigt, die in gleichen oder variierenden Zeitabständen aufeinander folgen. Eine unipolare Spannung, wie in Fig. 6 dargestellt, hat sich als zweckmäßig erwiesen, da sie elektrisch einfach zu realisieren ist. Hierzu wird auf die DE-OS 29 42 5o6 verwiesen.
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Die Impulshöhe liegt unter 6"Kilovolt. Dies verdeutlicht noch einmal einen Vorteil der Erfindung, der in der geringen Betriebs- und Zündspannung liegt (ca. fünffach geringer). .
Der Glimmentladungsrautn 2o ist vorzugsweise mit einem . atomaren Gas gefüllt, als vorteilhaft haben sich Kdolq.ir.e, insbesondere Neon erwiesen. Die Betriebsparametcr sind von der verwendeten Art des Gases abhängig, ebenso von seinem Druck usw.
Neben Glas, wie oben beschrieben, ist als Material für die Trennwand grundsätzlich jedes isolierende Material geeignet, das nicht von Ozon und dem glimmenden Gas, sowie weiteren, ggf. vorhandenen Gasen angegriffen wird. Vorteilhaft ist jedoch eine Trennwand mit sehr hoher' Dielektrizitätskonstanten, z.B. keramische Massen, wie sie für Konsendatoren verwendet werdend
Das Glimmlicht der Glimmentladung läßt sich dann zur optischen Erzeugung von Ozon heranziehen, wenn es kurzwelliger als 25o nm ist und die Trennwand entsprechend für diese Strahlung durchlässig ist.
Eine Kühlung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen, z.B. mittels Luft oder Wasser, ist bei größeren Anlagen erforderlich und erfolgt in bekannter, konventioneller Weise.
Durch einen äußeren, die gesamte Vorrichtung umschließenden Faraday-käfig wird verhindert, daß Störstrahlung nach außen treten kann.
Die Steuerung der erzeugten Ozonmenge und damit der Konzentration im Medium ist erfindungsgemäß dadurch besonders einfach, daß die Häufigkeit der Impulse pro Zeiteinheit besonders einfach variiert werden kann. Eine derartige Steuerung ist bei den bekannten Vorrichtungen aufgrund deren höherer Kapazität nicht möglich gewesen.
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Claims (14)

Ansprüche
1.. Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon mit zwei im Abstand voneinander angeordneten und Zuleitungen für den Anschluß an eine Spannungsquelle wechselnder Amplitude aufweisenden Elektroden und mit mindestens einer zwischen diesen Elektroden angeordneten, elektrisch isolierenden Trennwand, vorzugsweise aus Glas, auf deren einer Seite ein Ozonisierraum vorgesehen ist, der mit einem Einlaß für ein sauerstoffhaltiges Medium, insbesondere Luft und mit einem Auslaß für das ozonangereicherte Medium verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der anderen Seite der Trennwand (Rohr 24) ein Glimmentladungsraum (2o) ausgebildet ist, in dem sich die zugehörige Elektrode (21) befindet und der mit einem mittels des angelegten Spannungsfeldes ionisierbaren Gas gefüllt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand zumindest überwiegend als ein Rohr (24) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (24) den Glimmentladungsraum (2o) und die zugehörige Elektrode (21) umschließt und daß die Gegenelektrode (26) in geringem Abstand von der Außenwand des Roh'rs (24) unter Freilassung eines schlauchartigen, den Ozonisierraum (27) bildenden Raums das Rohr (24) umgreift.
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4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (24) den Glimmentladungsraum (2o) und die zugehörige Elektrode (21) umschließt, daß die Gegenelektrode (26) direkt oder unter Zwischenlage einer Isolationsschicht auf der Außenwand des Rohrs (24) befestigt ist und mit Durchbrüchen versehen ist, insbesondere netzartig ausgebildet ist, und daß der Ozonisierraum (27) durch ein Außenrohr (32) nach außen begrenzt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Elektroden (21, 26) zusätzlich zur ersten Trennwand (Rohr 24) eine zweite Trennwand (35) vorgesehen ist, daß sich der Ozonisierraum (27) zwischen diesen beiden Trennwänden (Rohr 24, 35) befindet und daß auf der vom Ozonisierraum (27) abge-
■ wandten, anderen Seite der zweiten Trennwand (35) ein zweiter, die zugehörige Gegenelektrode (26) einschließender Glimmentladungsraum (34) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Glimmentladungsraum (2o) als Ringraum ausgebildet ist und von zwei konzentrischen Rohren (24) begrenzt ist, auf deren jeweils vom Glimmentladungsraum (2o) angewandten Seite' sich der Ozonisierraum (27) befindet.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Trennwand (Rohr 24; 35) aus einem Material mit einer sehr hohen Dielektrizitätskonstanten, insbesondere Keramik, gefertigt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7; dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Trennwand (Rohr 24; 35) für eine Strahlung kürzer als 25o Nanometer durchlässig ist und daß im Glimmentladungsraum (2o; 34) ein Gas eingeschlossen ist, daß eine Strahlung kürzer als 25o Nanometer emittiert.
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9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadutch gekennzeichnet, daß der Einlaß (3o) einen Rohrstutzen aufweist, der tangential in den Ozonisierraum (27) mündet und vorzugsweise in einem spitzen Winkel zur Achse des Ozonisierraums (27) angestellt ist,-
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, daduieh gekennzeichnet, daß die Trennwand (Rohr 24; 35) eine Wanddicke unter einem Millimeter aufweist, vorzugsweise o,3 mm dick ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß der Glimmentladungsraum (2o, 34) hermetisch abgeschlossen ist und über einen Vakuumhahn (33) zugänglich ist.
12. Verfahren zur Erzeugung von Ozon nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode eine Spannung mit impulsartigem Verlauf, insbesondere ein Binär.signal, mit einer Impulsfrequenz im Kilohertzbereich, vorzugsweise zehn bis sechzig KHz angelegt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impuls mit möglichst steiler Anstiegsflanke und flachem Plateau verwendet wird. '
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Ozonproduktion die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit bei ungeänderter Impulsform verändert wird.
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