203305. lajstromszámú szabadalom • Készülék ózon előállítására
HU 203305B 1 A találmány tárgya készülék ózon előállítására. Ismeretes, hogy az ózon erős oxidáló szer, amelyet mind szerves anyagokkal, mind szervetlen vegyületekkel kapcsolatban szoktak felhasználni, amelyek többszörös oxidációs fokú elemeket tartalmaznak. Az ózont a vegyiparban alkalmazzák túlnyomórészt, de újabban más ipari területen is igénylik. így például víztisztításnál is nagy mennyiségű ózon használnak. Az ózon előállítási költségei - magas beruházási költség és nagy üzemeltetési ráfordítás miatt - meglehetősen nagyok, ezért az alkalmazása emiatt még mindig korlátozott. Az ózon előállítására több lehetőség van. Ezek közül a nyugodt villamos kisülést alkalmazó eljárásnak és készüléknek van jelentősége. A találmány ismertetése szempontjából „nyugodt villamos kisülés” alatt a nagyfeszültségű villamos kisülések azon fajtáját értjük, amely szikramentes és koronakisüléssel sem jár, továbbá nem kíséri világító fényjelenség. A nyugodt villamos kisülést felhasználó ózon előállító készülékek két változata alakult ki. Az egyik változatnál egymással párhuzamos síklapú elektródákat alkalmaznak, a másik változat esetében az elektródák egymással koncentrikus csövek, vagy cső és ebben levő koncentrikus rúd. A találmány szerinti készülék az utóbb említett, koncentrikus csöves készülékek körébe tartozik. A 34 22 989 lsz. DE szabadalmi leírásból is ilyen rendszerű készülék ismerhető fel. Az e nyomtatványból kitűnő készüléknél csőalakú külső elektróda és ezzel koncentrikus belső elektróda van alkalmazva. Az elektródák egymástól egy dielektrikummal és egy gáztérrel vannak elválasztva. Üzem közben az elektródákra nagyfeszültséget, éspedig váltófeszültséget kapcsolnak. Emellett a gáztéren oxigént vagy oxigéntartalmú gázt áramoltatnak keresztül. Ilyen körülmények folytán az elektródák között szikramentes nagyfeszültségű kisülés jön létre, amelyet világító fényjelenség nem kísér. A kisülés révén képződik ózon, ami az egész készülék célja. A hivatkozott nyomtatvány ismertette készüléknél a belső elektróda több, huzalszerű hengeres fémrúdból áll. A belső elektróda legnagyobb átmérőjének viszonya a külső elektróda átmérőjéhez képest, kettőnél nagyobb. A belső elektródának több, hengeres fémrúdból való kialakítása azon a megfontoláson alapul, hogy a fémrudak viszonylag kis átmérővel fordítottan arányos a térerősség. Annak érdekében, hogy a kis átmérőjű hengeres fémrudak még elegendően nagy kisülési felületet biztosítsanak, alkalmaznak több huzalszerű fémrudat belső elektródaként. A vázolt szerkezeti felépítésű ismert készülékek több szempontból is hátrányosak. Az egyik hátrányt éppen az előbbiekben ismertetett belső elektródák jelentik. A több huzalszerű rúdból álló belső elektródák kialakítása ugyanis bonyolult, drága megoldást jelent. Egy további hátrányt az jelenti, hogy az említett felépítésű belső elektródák hatásos kisülési felülete kicsi. Az elektródát alkotó rudaknak ugyanis csak a kifelé néző felületrészei hatásosak, az oldalra és befelé néző felületrészek mentén kisülés nem alakul ki. Ez a hátrányos körülmény azáltal sem csökkenthe-2 tő, ha a belső elektródát képező hengeres fémrudak számát növelik. Az ismert készülékeknél az is hátrányos, hogy a külső és belső elektródák közötti távolság nagy. Ez az átmérők korábban említett viszonyszámából következik. Az elektródák közötti távolság nagysága azért kedvezőtlen, mert minél nagyobb ez a távolság, annál nagyobb térerősség szükséges a korábban említett nagyfeszültségű nyugodt villamos kisüléshez, vagy másképpen szólva, nagyobb vülamos feszültséget kell alkalmazni. A nagyobb feszültség viszont maga után vonja a szigetelési és egyéb problémák fokozódását, végső fokon drágábbá teszi a készüléket és az ózon előállítását. A találmány elé kitűzött cél az volt, hogy egyszerűbb és olcsóbb készüléket jelentsen az ismerteknél, továbbá hogy lehetőleg csökkentse az üzemelés energiaigényét, a szigetelési problémákat és mind emellett fokozza az ózongyártás hatásfokát. A találmány szerinti készülék a kitűzött cél elérését azáltal biztosítja, mert belső elektródaként egyetlen testet képező csövet vagy rudat alkalmaz, amelynek keresztmetszete olyan, hogy az elektróda külső részén több, legalább négy hosszanti ér képződjön, amely élekben találkozó lapok egymáshoz képesti hajlásszöge tompaszög, emellett a külső és belső elektróda átmérőinek viszonya kettőnél kisebb. A vázolt szerkezeti felépítésű készülékek esetében, vagyis a nyugodt villamos kisülést alkalmazó, belső elektródával, dielektrikummal és külső elektródával rendelkező csöves készülékeknek a hatásfokát meghatározó lényeges tulajdonságok a belső elektróda hatásos felületének nagysága, az elektródákra kapcsolt villamos feszültség, a kisülési tér alakja és nagysága, valamint a gáznak a kisülési térben való tartózkodási ideje. A találmány tárgyát képező készüléknél a kisülési térfogatra eső ózontermelés és az energia felhasználás azáltal javul, hogy a belső elektróda teljes hossza mentén, a felületi lapok által bezárt szögek tomapszögek. Az említett élek igen kis görbületi sugarúak, ezért nagy térerősség kialakulását biztosítják, ami azt jelenti, hogy kisebb villamos feszültséget kell alkalmazni a gázkisülés érdekében. További kedvező körülmény még, hogy az említett élek közötti felületek a kisülés szempontjából szintén hatásosak. A találmány szerinti készülék kialakítása folytán előáll még az az előny is, hogy egyenletes lesz a kisülés, ezáltal az ózon előállításához fajlagosan kisebb energia felhasználása válik szükségessé. Ezzel öszszefüggésben annak is jelentősége van, hogy a külső elektróda átmérőjének a belső elektróda legnagyobb átmérőjéhez képesti viszonya kettőnél kisebb. Ezáltal az elektródák közötti távolság, illetve rés kisebbre adódik, ami szintén kisebb feszültség alkalmazását és emellett is nagyobb térerősség kialakulását biztosítja. Említettük mát, hogy a belső elektróda keresztmetszetében sokszögletű rúd vagy cső lehet. Előnyös a hatszög keresztmetszetű cső, vagy tömör rúd alkalmazása. Az ilyen keresztmetszetű cső, illetve elektróda külső részén kialakuló éleknél a találkozó lapok között tompaszög alakul ki. Hatszög 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
