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CN107428530A - 具有位置相关放电分布的臭氧发生器 - Google Patents

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CN107428530A CN201680011387.8A CN201680011387A CN107428530A CN 107428530 A CN107428530 A CN 107428530A CN 201680011387 A CN201680011387 A CN 201680011387A CN 107428530 A CN107428530 A CN 107428530A
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Abstract

本公开涉及一种臭氧发生器，包括高电压电极(5)和至少一个对电极(1)，所述高电压电极(5)和至少一个对电极(1)限定间隙，至少一个电介质(2)布置在所述间隙内，并且气体沿流动方向流动通过所述间隙，所述高电压电极(5)与所述至少一个对电极(1)与电压源(7)连接，以在表面位置产生无声放电，并且所述高电压电极(5)和所述至少一个对电极(1)之间的平均间距以及平均点火距离恒定，而发生无声放电的所述表面位置的数量沿流动方向减少。

Description

具有位置相关放电分布的臭氧发生器
技术领域
本公开涉及一种具有方案1的特征的臭氧发生器和设置有该臭氧发生器的臭氧生产装置。
背景技术
通用臭氧发生装置包括多个臭氧发生器，该多个臭氧发生器以管束式热交换器的形式彼此平行地布置在两个管板之间。管件内部形成有空心阴极形式的放电室。具有电介质的阳极棒布置在这些放电室中，操作过程中，高电压冲击阳极棒并且使阳极棒和管件之间产生无声放电。氧化气体或纯氧通过该间隙。无声放电将氧分子转化为氧化气体中的臭氧分子。通过这种方式浓缩为臭氧的气流能够用于例如消毒目的。
大部分供应至臭氧发生器的电功率转化为废热。该废热通过冷却方式消散，例如外电极的液体冷却。其中，冷却水随着它通过管束被加热，然后在回路中通过冷却单元内的热交换器降温至几摄氏度的温度。
影响臭氧发生装置的效率的机制在于：在冷却水入口和冷却水出口之间沿着管件升高的不可避免的温度梯度。
臭氧发生装置的效率高度依赖于放电间隙的温度。臭氧的形成优选在低温下发生。另外，臭氧随着温度升高而越来越多地分解。这种温度感应的臭氧损耗降低了臭氧发生装置的整体效率。因此，为了升高臭氧产量，需要对沿臭氧发生器的有效反应温度进行针对性控制。
从日本专利申请JP-H-0881205已知一种臭氧发生器，该臭氧发生器具有与电介质接触的锥形外电极，在第一实施方式中，锥形外电极的厚度沿臭氧发生器的长度增大，在第二实施方式中，锥形外电极厚度恒定。这些结构的共同点在于输入气隙的功率在臭氧发生器的整个长度上连续减小。通过这种方式，降低了在臭氧发生器的整个长度上的温度增幅，从而有效反应温度能够保持基本恒定。这种方式的弊端在于外电极和电介质的制造相对复杂且成本高昂。
发明内容
本公开的目的是提供一种臭氧发生器，该臭氧发生器通过降低供给至沿气体流动方向的电极表面单元的电功率，以增加效率，其中该臭氧发生器能够以最简单和最低廉的方式构造。
该目的通过具有方案1的特征的臭氧发生器实现。
相应地，提供一种臭氧发生器，包括高电压电极和至少一个对电极，所述高电压电极和至少一个对电极限定中间空间，至少一个电介质布置在所述中间空间内，并且气体沿流动方向流动通过所述中间空间，其中所述高电压电极和所述至少一个对电极与电压源连接，以在表面位置发生无声放电，并且其中所述高电压电极和所述至少一个对电极之间的平均间距以及平均点火距离(sparking distance)恒定，其中发生无声放电的所述表面位置的数量沿流动方向减少。表面位置的这种变化能够影响引入的电功率，从而影响有效反应温度。每单位长度的表面位置的数量减少。由于高电压电极和至少一个对电极之间的平均间距和平均点火距离恒定，因此所述臭氧发生器制造简单且成本低廉地制造。
优选地，适于发生放电的表面位置的数量连续减少。
在一种实施方式中，允许表面位置由高电压电极的轮廓形成。然而，也允许由电介质和/或高电压电极的轮廓来形成。此外，对电极内侧的轮廓也可以实现同样的效果。
优选地，表面位置由金属丝编织物形成。在此情况下，所述金属丝编织物尤其可以形成高电压电极本身或者为高电压电极的一部分。
优选地，所述臭氧发生器具有单个对电极，并且所述电介质布置为与所述对电极邻接。因此，所述臭氧发生器构造为单独的管系统。在此情况下，点火距离被限定为位于所述电介质和所述高电压电极之间的间距。
所述臭氧发生器可以构造为管状或板状的臭氧生产装置。在板状的臭氧生产装置中，所述高电压电极和所述至少一个对电极为板状。
进一步地，由于上述技术优点，在消毒水或在纸生产中用于漂白木浆、化学浆或纸浆中使用和生产具有至少一个具备其中一个上述特征的臭氧发生器的臭氧生产装置是有利的。
附图说明
下文将结合附图对本公开的优选实施方式进行详细说明，其中：
图1示出现有技术的电极布置的立体图；
图2示出根据本公开的金属丝编织物的示意图。
具体实施方式
图1示出了德国专利申请DE 10 2011 008 947A1中已知的臭氧发生器(ozonegenerator)的电极布置。这种臭氧发生器在单个臭氧发生装置(ozoniser)中组合使用。其中臭氧发生器以管束式热交换器的形式彼此平行地布置在两个管板之间，并且并联电连接。图中所示的臭氧发生器具有管状外电极1、相似的管状电介质2和内部杆件3，其中，各个零件沿轴向被截断并分开示出。该电极布置呈旋转对称状。外电极1、电介质2和内部杆件3彼此同轴排列。外电极1和电介质2之间有用于填充间隙的金属丝网4。电介质2和内部杆件3之间设置有也用于填充间隙的编织金属织物5。外电极1形成为不锈钢管件。生产臭氧产生的废热通过冷却水冷却，冷却水经过管板之间的外电极的外侧。电介质2为玻璃管。金属丝网4和5优选为类似的不锈钢金属丝网制成的已知的圆形空心线。设置在电极布置的中心的内部杆件3为绝缘体，例如由玻璃或其他与氧和臭氧相容的材料制成。内部杆件3能够为实体设计。操作过程中，氧化供给气体冲击电极布置，并且沿箭头方向6流经金属丝网4和5。图中示意性地示出电压源7的一端与外电极1接触，另一端与金属丝网5接触。电压源7提供的操作电压在电极1、5和电介质2之间的空间中引发无声放电，从而由沿箭头方向6流经金属丝网4和5的氧气生成臭氧。
在图示的结构中，内电极仅由金属丝网5形成，而内部杆件3作为绝缘体起到支撑作用，同时确保金属丝网5能够填充电介质2的内部。间隙宽度或点火距离(strikingdistance)d为电极和电介质之间的距离。电压源10为臭氧发生器提供正弦电压。电极的形状导致体积叠加与表面放电。
与具有固定间隙宽度的臭氧发生器相比，因为高电压电极5的成型能够产生发生无声放电的特定表面位置。
气隙处的温度尤其依赖于壁温(冷却剂温度)和引入的电功率。引入的电功率又依赖于触发间隙宽度(ignited gap width)和放电次数。
根据本公开，适于放电的表面位置沿臭氧发生器变化，以使得引入的电功率沿气体的流动方向减小。在这种情况下，平均间隙宽度基本保持恒定，并且每单位长度的放电次数减少。
在此情况下，表面位置可以实施为连续变化或非连续变化。
沿臭氧生产装置的每单位长度的放电次数受发生放电的表面位置的分布变化影响。外电极和内电极的平均间距以及平均点火距离保持恒定。
在第一实施方式中，允许通过改变其中一个电极的轮廓来形成表面位置的分布。电极的轮廓形成了发生放电的特定的表面位置的分布。电极的其余表面不适于发生放电。由于沿气体流动方向改变轮廓或表面位置，使得每单位长度的放电次数减少。一种可能的变形方式是改变金属丝编织电极5的网格宽度W、W’，如图2所示。其中网格宽度W、W’沿流动方向S增大，从而沿流动方向S的每单位长度的放电次数减小。
高电压电极为导电材料，优选为具有异型曲面(profiled surface)的不锈钢。高电压电极可能为金属丝编织物(wire braiding)、针织织物(knitted fabric)、编织织物(woven fabric)、金属丝绕线物(wire winding)或使表面粗糙化制成的(granulateapplied to a surface)。如羊毛织物(fleece)或毛毡(felt)等的纤维结构通过机械处理或涂覆的方式同样适于施加于电极的结构。在此情况下，优选沿电极的长度方向和周向以随机的或周期的方式分布成型。在一种实施方式中，高电压电极与电介质延伸地一样长，也就是说，存在金属丝编织物或编织织物等与电介质邻接的位置。
然而，也可以代替成型电极来成型电介质，从而能够取得同样的效果。
根据本公开的臭氧发生器不限于管状电极布置。该臭氧发生器能够用于管状和板状的通用臭氧发生装置。在此情况下，提供了单柱及多柱系统的应用。电极的导电材料可以通过或不通过载体材料引入放电空间中。
由于根据本公开的发生放电的表面位置的变化，因此能够使供给电极表面单元的电功率沿气体流动方向减小，从而影响放电间隙内的气体温度并提高臭氧发生器的效率。由于电极布置的几何结构十分简单，因此该臭氧发生器能够易于制造，成本低廉。

Claims (8)

1.一种臭氧发生器，包括高电压电极(5)和至少一个对电极(1)，所述高电压电极(5)和至少一个对电极(1)限定间隙，至少一个电介质(2)布置在所述间隙内，并且气体沿流动方向流动通过所述间隙，其中所述高电压电极(5)和所述至少一个对电极(1)与电压源(7)连接，以在表面位置发生无声放电，并且其中所述高电压电极(5)和所述至少一个对电极(1)之间的平均间距以及平均点火距离恒定，其特征在于，发生无声放电的所述表面位置的数量沿所述流动方向减少。
2.根据权利要求1所述的臭氧发生器，其特征在于，发生无声放电的所述表面位置的数量沿所述流动方向连续减少。
3.根据权利要求1或2所述的臭氧发生器，其特征在于，所述表面位置布置在所述高电压电极(5)上。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的臭氧发生器，其特征在于，所述表面位置由金属丝编织物(5)形成。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的臭氧发生器，其特征在于，所述臭氧发生器具有单个对电极(1)，并且所述电介质(2)布置为与所述对电极(1)邻接。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的臭氧发生器，其特征在于，所述高电压电极(5)与所述至少一个对电极(1)形成为板状并且形成板状的臭氧生产装置。
7.一种用于消毒水的通用臭氧发生装置，其特征在于，包括至少一个根据前述权利要求中任意一项所述的臭氧发生器。
8.一种用于漂白木浆、化学浆或纸浆的臭氧生产装置，其特征在于，包括至少一个根据权利要求1至6中任意一项所述的臭氧发生器。
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