DE10220315A1

DE10220315A1 - Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon, Sauerstoff, Wasserstoff und/oder anderen Wasserelektrolyseprodukten

Info

Publication number: DE10220315A1
Application number: DE10220315A
Authority: DE
Inventors: Dirk Schulze; Wolfgang Beyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2022-05-08
Also published as: US20030007909A1; DE20107921U1; US6755947B2; DE10220315B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon, Sauerstoff, Wasserstoff und/oder anderen Wasserelektrolyseprodukten mit einer mit Wasser beaufschlagbaren Elektrolysezelle, wobei das Wasser in einer mit der Elektrolysezelle kommunizierenden Versorgungsleitung zu- und abgeführt wird, wobei zu der Versorgungsleitung eine Bypassleitung ausgebildet ist und die Elektrolysezelle über die Bypassleitung an die Versorgungsleitung anschließbar ist und mit Wasser aus der Versorgungsleitung beaufschlagbar ist und ein die Versorgungsleitung und die Bypassleitung erfassendes Ventil vorgesehen ist und mittels des Ventils die Versorgungsleitung und die Bypassleitung freigebbar und/oder verschließbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon, Sauerstoff, Wasserstoff und/oder anderen Wasserelektrolyseprodukten mit einer mit Wasser beaufschlagbaren Elektrolysezelle, wobei das Wasser in einer mit der Elektrolysezelle kommunizierenden Versorgungsleitung zu- und abgeführt wird.
Im Sinne der Erfindung wird unter Wasser, welches der Elektrolysezelle zugeführt wird, insbesondere vollentsalztes Wasser, Reinwasser oder Reinstwasser in entsprechender Qualität verstanden, welches z. B. in der Kosmetik- und Pharmaindustrie, Elektronik- und Halbleiterindustrie sowie Medizintechnik eingesetzt wird.

Vorrichtungen der eingangs genannten Art, bei denen mittels einer Elektrolysezelle in Wasser vorzugsweise Ozon und/oder Sauerstoff erzeugt wird, sind vielfältig bekannt, wozu nur beispielhaft auf die DE 196 06 606 A1/US 5,779,865 verwiesen wird. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise dazu verwendet, das zugeführte Wasser mit Ozon zu impfen, um das Wasser beispielsweise für Anwendungen in der Medizintechnik, wie Hämodialyse etc. nutzbar zu machen. Hierbei werden beispielsweise Durchflußraten von 1 bis 3 m³/h an Wasser mit dem in der Elektrolysezelle in an sich bekannter Weise erzeugten Ozon geimpft.

Beim Betrieb derartiger Elektrolysezellen ist jedoch eine regelmäßige Wartung notwendig, die bei den bisherigen Vorrichtungen stets eine aufwendige Demontage der Elektrolysezelle von der Versorgungsleitung für das Wasser notwendig machte und sodann auch der weitere Fluß von Wasser durch die Versorgungsleitung während der Dauer der Wartungsarbeiten unterbrochen werden mußte.

Die Erfindung hat sich von daher die Aufgabe gestellt, eine gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß eine Wartung der Elektrolysezelle ohne großen Montageaufwand durchführbar ist und darüber hinaus der Fluß von Wasser durch die Versorgungsleitung ungehindert aufrechterhalten werden kann.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zu der Versorgungsleitung eine Bypassleitung ausgebildet ist und die Elektrolysezelle über die Bypassleitung an die Versorgungsleitung anschließbar ist und mit Wasser aus der Versorgungsleitung beaufschlagbar ist und ein die Versorgungsleitung und die Bypassleitung erfassendes Ventil vorgesehen ist und mittels des Ventils die Versorgungsleitung und die Bypassleitung freigebbar und/oder verschließbar sind.

Erfindungsgemäß wird somit die Elektrolysezelle mit Wasser gespeist, welches aus der Versorgungsleitung über die Bypassleitung abgezweigt wird und nach der Erzeugung von Ozon und/oder Sauerstoff im Wasser dem Hauptstrom in der Versorgungsleitung wieder zugeführt wird, so daß die gewünschte Impfung (Anreicherung) des Wassers mit der entsprechenden Ozonmenge ermöglicht wird. Falls eine Wartung oder Unterbrechung des Betriebs der Elektrolysezelle erforderlich wird, ist es lediglich notwendig, die Bypassleitung zu unterbrechen, wobei ein ungehinderter weiterer Fluß des Wassers durch die Versorgungsleitung aufrechterhalten werden kann.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Ventil als Kegelhahn mit einem Gehäuse und einem um seine Längsachse drehbaren Hahnküken ausgebildet ist und das Hahnküken die Versorgungsleitung und die Bypassleitung durchdringt und in Abhängigkeit von der Drehposition des Hahnkükens unterschiedliche Schaltstellungen für die Freigabe oder den Verschluß der Versorgungsleitung und/oder der Bypassleitung aufweist.

Als Kegelhahn ausgebildete Ventile sind bekannt. Erfindungsgemäß wird nur ein einziges Ventil mit geringem baulichen Aufwand und geringem Platzbedarf eingesetzt, wobei durch die gleichzeitige Einwirkung des Hahnkükens auf die Versorgungsleitung und die Bypassleitung durch Betätigung des einzigen Ventils unterschiedliche Schaltstellungen, die für die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft sind, erzielt werden.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Gehäuse einen Durchströmkanal für die Versorgungsleitung und Bypasskanäle für die Bypassleitung sowie eine die Versorgungsleitung und die Bypassleitung durchsetzende Ausnehmung aufweist, welche das Hahnküken aufnimmt, und das Hahnküken eine Durchgangsbohrung und hiervon beabstandet Kanäle aufweist, und die Durchgangsbohrung und die Kanäle sich quer zur Längsachse des Hahnkükens erstrecken, und in Abhängigkeit von der Drehposition des Hahnkükens die Durchgangsbohrung des Hahnkükens mit dem Durchströmkanal des Gehäuses in Verbindung bringbar ist und die Kanäle des Hahnkükens mit den Bypasskanälen des Gehäuses in Verbindung bringbar sind.

Erfindungsgemäß ist eine erste Schaltstellung des Ventils ermöglicht, bei der die Versorgungsleitung und die Bypassleitung freigegeben sind, dies entspricht einer Betriebsstellung, bei der der Elektrolysezelle über die Bypassleitung Wasser zugeführt und durch die dort ablaufenden Prozesse Ozon und/oder Sauerstoff erzeugt wird, welches nachfolgend in den Hauptstrom von Wasser, welcher über die Versorgungsleitung geführt wird, eingebracht wird. Bei der erfindungsgemäßen zweiten Schaltstellung des Ventils sind sowohl die Versorgungsleitung als auch die Bypassleitung verschlossen, was z. B. zum Absperren der Versorgungsleitung genutzt werden kann. In einer erfindungsgemäßen dritten Schaltstellung des Ventils ist lediglich die Versorgungsleitung freigegeben, während die Bypassleitung verschlossen ist, so daß die Montage und Wartung der Elektrolysezelle ermöglicht ist, ohne daß der ungehinderte Strom von Wasser durch die Versorgungsleitung unterbrochen werden müßte.

Das Ventil kann auf vielfältige Art und Weise betätigt werden, wobei eine Handbetätigung mit einem Handgriff als vorteilhaft angesehen wird. Gleichwohl kann auch eine automatisierte Betätigung des Ventils mittels entsprechender Drehantriebe vorgesehen werden. Gemäß einem Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, daß das Hahnküken an seinem oberen Ende über das Gehäuse vorsteht und mit einem Handgriff für die manuelle Betätigung ausgerüstet ist.

Für den Fall, daß das Ventil handbetätigt wird, kann der Handgriff in den unterschiedlichen Schaltstellungen des Ventils mittels eines geeigneten Rastmechanismus verrastet werden, so daß die Schaltstellungen stets präzise aufgefunden werden können. Beispielsweise können die einzelnen Schaltstellungen des Ventils durch eine jeweils um 90° erfolgende Drehung des Hahnkükens um seine Längsachse und des darauf einwirkenden Handgriffes des Ventils aufgesucht werden, wobei diese 90°-Schritte durch die Rasterung exakt eingehalten werden können, was nachfolgend noch näher erläutert wird.

Ferner können Mittel zum Erfassen der Schaltstellung des Ventils vorgesehen sein, die die Schaltstellung an eine Steuerungseinrichtung der Elektrolysezelle weitergeben können.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Hahnküken an seinem mit dem Griff ausgerüsteten Ende gegenüberliegenden unteren Ende einen Anschlußflansch für die Befestigung der Elektrolysezelle aufweist.

In einer bevorzugten Ausbildung des Ventils ist vorgesehen, daß das Hahnküken an seinem unteren Ende eine offene Ausnehmung aufweist, die als Reservoirraum für das Wasser dient und die Kanäle des Hahnkükens in den Reservoirraum münden und der Reservoirraum einen Teilabschnitt der Bypassleitung innerhalb des Hahnkükens bildet.

Die Elektrolysezelle wird somit einfach an dem Hahnküken des Ventils befestigt und der zum Anschlußflansch hin offene Reservoirraum wird mit Wasser aus der Bypassleitung gespeist und der Reservoirraum des Hahnkükens kommuniziert mit der Elektrolysezelle. Dieser Reservoirraum dient somit der Zuführung des Wassers zur Elektrolysezelle, um die gewünschte Erzeugung von Ozon und/oder Sauerstoff darin zu bewirken, wobei durch den Reservoirraum stets eine ausreichende Menge an Wasser an der Elektrolysezelle vorgehalten werden kann.

Der Reservoirraum bildet bevorzugt einen Teilabschnitt der Bypassleitung, d. h. er wird von dem durch die Bypassleitung geführten Wasser durchströmt.

Hierzu wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Bypassleitung innerhalb des Gehäuses mit einem ersten von dem Durchströmkanal im Bereich des zulaufenden Wassers abzweigenden Bypasskanal, der bis zu der das Hahnküken aufnehmenden Ausnehmung durchgeht, und einem zweiten von dem Durchströmkanal im Bereich des ablaufenden Wassers abzweigenden Bypasskanal, der ebenfalls bis zu der das Hahnküken aufnehmenden Ausnehmung reicht, ausgebildet ist und das Hahnküken ausgehend von seinem Umfang mit dem Kanal für den Zulauf des Wassers in den Reservoirraum und mit dem Kanal für den Ablauf des Wassers aus dem Reservoirraum bis zum Umfang des Hahnkükens ausgebildet ist und je nach Schaltstellung des Ventils entsprechend der Drehposition des Hahnkükens um seine Längsachse die Bypasskanäle des Gehäuses mit den Kanälen des Hahnkükens kommunizieren, wodurch die Bypassleitung ausgebildet wird.

In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß der dem Ablauf des Wassers aus dem Reservoirraum dienende Kanal an der obersten Stelle des Reservoirraumes abgeht und der für den Zulauf des Wassers in den Reservoirraum ausgebildete Kanal im mittleren Bereich des Reservoirraumes in denselben eintritt.

Die Bypassleitung ist bevorzugt ebenso wie die Versorgungsleitung innerhalb des Gehäuses des Ventils ausgebildet. Die Bypassleitung umfaßt einen Abschnitt für den Zulauf des Wassers in Richtung Elektrolysezelle und einen Abschnitt für den Ablauf des mit Ozon und/oder Sauerstoff angereicherten Wassers aus der Elektrolysezelle, die mit jeweils unterschiedlichen Umfangsbereichen des Hahnkükens je nach dessen Stellung kommunizieren. Das Hahnküken seinerseits weist entsprechend einen Kanal für den Zulauf des Wassers zur Elektrolysezelle und zur Kommunikation mit einem Abschnitt der Bypassleitung in dem Gehäuse und einen weiteren Kanal für den Ablauf des von der Elektrolysezelle kommenden Wassers und zur Kommunikation mit dem weiteren Bypasskanal in dem Gehäuse auf, sowie einen die beiden Kanäle des Hahnkükens verbindenden, in dem Hahnküken ausgebildeten Reservoirraum. Der Reservoirraum des Hahnkükens kommuniziert direkt mit der Elektrolysezelle und das Wasser aus dem Reservoirraum beaufschlagt unmittelbar die Anode der Elektrolysezelle.

Die Elektrolysezelle kann einen an sich bekannten Aufbau aufweisen, wie er beispielsweise in der DE 196 06 606 A1 beschrieben ist. Bevorzugt ist erfindungsgemäß ein mehrteiliger Aufbau der Elektrolysezelle mit einer zwischen einer Anode und einer Kathode angeordneten Feststoffelektrolytmembran, wobei die Anode mit dem in den Reservoirraum des Hahnkükens des Ventils geleiteten Wasser in Kontakt ist.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist des weiteren vorgesehen, daß von der Bypassleitung, die von der Elektrolysezelle zur Versorgungsleitung für das ablaufende Wasser zurückführt, eine Abzweigleitung abgeht, die aus dem Gehäuse herausgeführt ist. Durch diese Abzweigleitung kann mit Ozon und/oder Sauerstoff angereichertes Wasser abgezweigt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung in weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a die Vorderansicht einer Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon, Sauerstoff und/oder Wasserstoff mit Ventil und Elektrolysezelle,
Fig. 1b die Rückansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1a,
Fig. 1c die Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1a,
Fig. 2 den Querschnitt CC durch die Vorrichtung gemäß den Fig. 1a bis 1c in der Betriebsstellung mit geöffneter Versorgungsleitung und geöffneter durchgängiger Bypassleitung,
Fig. 3 den Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 2, jedoch mit um 90° um die Längsachse gedrehtem Hahnküken, wobei die Versorgungsleitung und die Bypassleitung unterbrochen, d. h. geschlossen sind,
Fig. 4 den Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 2, jedoch mit um 180° um die Längsachse gedrehtem Hahnküken, wobei die Versorgungsleitung geöffnet ist und die Bypassleitung unterbrochen, d. h. geschlossen ist.
In den Fig. 1a bis 1c ist der Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon, Sauerstoff, Wasserstoff und/oder anderen Wasserelektrolyseprodukten dargestellt. Die Vorrichtung umfaßt ein Ventil 1, das in einem Gehäuse 3 untergebracht ist, das Gehäuse 3 wiederum ist in einer Halterung 33 befestigt. An dem oberen aus dem Gehäuse 3 herausragenden Ende des Ventils 1 ist ein Handgriff 10 angebracht, mit dem das Ventil 1 um seine Längsachse M2 verdrehbar ist, um verschiedene Schaltstellungen zu erreichen. Die Versorgungsleitung ist mit ihrem Zulauf Z an das Gehäuse 3 angeschlossen und wird über den Ablauf A von dem Gehäuse 3 abgeführt. Das Ventil 1 ragt an der Unterseite aus dem Gehäuse 3 mit einem Anschlußflansch 110 heraus, an dem die Elektrolysezelle 2, befestigt ist. Das Wasser wird über die Versorgungsleitung V in Pfeilrichtung P1 zugeführt und gelangt durch das Gehäuse 3, das Ventil 1 zur Elektrolysezelle 2 und von hier zum Ablauf A und wird in Pfeilrichtung P2 abgeführt.
In der Fig. 2 ist die Vorrichtung in dem vertikalen Schnitt CC gemäß Fig. 1c in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse 3; welches entlang einer horizontal verlaufenden Längsachse M1 den Durchströmkanal 30 für das Wasser aufweist, der Durchströmkanal 30 bildet einen Teil der Versorgungsleitung V. An den Durchströmkanal 30 schließt sich auf einer Seite die Zulaufleitung Z und auf der gegenüberliegenden Seite die Ablaufleitung A an. Durchströmkanal 30, Zulaufleitung Z und Ablaufleitung A bilden die Versorgungsleitung V, durch welche das Wasser in Richtung der Pfeile P1 zugeführt und in Richtung des Pfeiles P2 abgeführt wird. Die Versorgungsleitung ist beispielsweise als Ringleitung ausgebildet und führt zu den mit Ozon und/oder Sauerstoff angereichertem Wasser zu versorgenden Geräten. Die Vorrichtung umfaßt des weiteren das Ventil 1, das als Kegelhahn mit einem Hahnküken 11 ausgebildet ist, und das Hahnküken 11 ist in der das Gehäuse 3 senkrecht zu der Längsachse M1 des Durchströmkanals 30 ausgebildeten durchgehenden Ausnehmung 39 des Gehäuses 3 angeordnet. Das Gehäuse 3 bildet zugleich den Hahnkörper für das als Kegelhahn ausgebildete Ventil 1. Die Längsachse M2 des Hahnkükens 11 erstreckt sich senkrecht zu der Längsachse M1 des Durchströmkanals 30 in dem Gehäuse 3. Das Hahnküken 11 ragt mit seinem oberen Ende über das Gehäuse 3 vor und ragt ebenfalls mit seinem unteren Ende aus der Ausnehmung 39 des Gehäuses 3 vor, wobei am unteren Ende des Hahnkükens 11 ein vorstehender Anschlußflansch 110 ausgebildet ist.
Des weiteren ist das Hahnküken 11 mit einer Durchgangsbohrung 17 ausgebildet, die etwa im mittleren Bereich angeordnet ist und sich quer zur Längsachse M2 des Hahnkükens 11 erstreckt und achsparallel mit dem Durchströmkanal 30 des Gehäuses 3 verläuft. Die Mittelachse M3 der Durchgangsbohrung 17 liegt deshalb in der Ebene der Mittelachse M1 des Durchströmkanals 30 des Gehäuses 3. Das Hahnküken 11 ist des weiteren an seinem oberen aus dem Gehäuse 3 ragenden Ende mit einem Hebel oder Handgriff 10 ausgestattet. Mit dem Handgriff 10 kann das Hahnküken 11 um seine Längsachse M2 in dem Gehäuse 3 gedreht werden. Das dem Handgriff 10 gegenüberliegende Ende des Hahnkükens 11 weist an seinem stirnseitigen Ende den vorstehenden Anschlußflansch 110 auf. Ausgehend von dem stirnseitigen Ende mit Anschlußflansch 110 ist eine Ausnehmung 18 in dem Hahnküken 11 ausgebildet nach Art eines Trichters, die als Reservoirraum 18 für das Wasser dient. Von der Ausnehmung 18 gehen Kanäle 180, 181 ab, die in einer Schnittebene betrachtet an einander gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung 18 ausgebildet sind. Die Kanäle 180, 181 verlaufen im wesentlichen quer zur Längsachse M2 des Hahnkükens 11 und sind bis zum Außenumfang des Hahnkükens durchgeführt. Der eine Kanal 181, der als Ablaufkanal für das Ablaufen des mit Ozon und/oder Sauerstoff angereicherten Wassers aus dem Reservoir in die Versorgungsleitung dient, geht von dem tiefsten Bereich der Ausnehmung 18 ab, d. h. dem höchsten Punkt, während der andere Kanal 180, der dem Zulauf des Wassers aus der Versorgungsleitung in das Reservoir dient, ist etwa in einem mittleren Bereich der Ausnehmung 18 ausgebildet. Die Kanäle 180 und 181 sind in dem Hahnküken im Bereich zwischen der Durchgangsbohrung 17 und dem Anschlußflansch 110 ausgebildet. Das Hahnküken ist gegenüber der Ausnehmung 39 des Gehäuses mittels Dichtringen 37 abgedichtet.
An dem Anschlußflansch 110 des Hahnkükens 11 ist die Elektrolysezelle 2 befestigt, beispielsweise angeschraubt. Die Elektrolysezelle 2 zur Erzeugung von Ozon und/oder Sauerstoff im Wasser weist einen an sich bekannten mehrteiligen Aufbau auf und umfaßt als wesentliche Bauteile einen Anodenträger 20 zur Halterung einer Anode 21 sowie einen Jochkörper 24 zur Halterung einer Kathode 23, die gegeneinander verschraubt sind. Der Anodenträger 20 ist plattenförmig und im mittleren Bereich mit einer Vielzahl von Durchbrechungen 26 ausgebildet. Zwischen Anode 21 und Kathode 23 ist eine Feststoffelektrolytmembran 22 angeordnet, die die gewünschte Erzeugung von Ozon und/oder Sauerstoff im Wasser bewirkt, wenn die Elektrolysezelle 2 mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden wird. Der Jochkörper 24 ist nach außen mit einer Kathodenabdeckung 28 versehen. Durch die Kathodenabdeckung 28 führen die Bohrungen 27a und 27b, über die die Spannungsquelle für die Elektrolysezelle 2, die nicht dargestellt ist, mit jeweils einer entsprechenden Zuleitung an den Anodenträger 20 bzw. den Jochkörper 24 für die Kathode 23 angebracht werden kann. Man erkennt ferner eine Anschlußverschraubung 25, über welche bei der Elektrolyse in der Elektrolysezelle 2 z. B. entstehender Wasserstoff abgeführt werden kann. Die Elektrolysezelle 2 ist mit dem Anodenträger 20 an dem Anschlußflansch 110 des Hahnkükens 11 angeschraubt. Die Feststoffelektrolytmembran 22 kommuniziert über die Anode 21 und die Durchbrechungen 26 in dem Anodenträger 20 mit dem Reservoirraum 28 des Hahnkükens 11 bzw. dem in dem Reservoirraum 18 befindlichen Wasser. Die Elektrolysezelle wird somit mit Wasser aus dem Reservoirraum 18 beaufschlagt.
Für die Zuführung des in dem Gehäuse 3 in Pfeilrichtung P1 ankommenden Wassers zu der Elektrolysezelle 2 ist innerhalb des Gehäuses 3 eine Bypassleitung zu dem die Versorgungsleitung bildenden Durchströmkanal 30 für das Wasser ausgebildet. Die Bypassleitung umfaßt einen von dem Durchströmkanal 30 des Gehäuses 3 an die Zulaufleitung Z angrenzend abgezweigten Bypasskanal 31, der bis zu der Ausnehmung 39 in dem Gehäuse 3, in welcher das Hahnküken 11 sitzt, geführt ist, und einen weiteren von dem Durchströmkanal 30 nahe der Ablaufleitung A abgezweigten Bypasskanal 32, der ebenfalls zu der das Hahnküken 11 aufnehmenden Ausnehmung 39 des Gehäuses 3 geführt ist. Der für den Ablauf des Wassers ausgebildete Bypasskanal 32 ist in Flußrichtung P1 des Wassers durch die Versorgungsleitung nach dem Hahnküken 11 und der für den Zulauf des Wassers ausgebildete Bypasskanal 31 ist in Flußrichtung P1 des Wassers durch die Versorgungsleitung vor dem Hahnküken 11 ausgebildet.
In der in der Fig. 2 dargestellten Stellung des Ventils ist die Bypassleitung durchgängig, d. h. geöffnet. Die Bypassleitung wird hierbei von dem Bypasskanal 31 ausgehend von dem Durchströmkanal 30, dem Kanal 180 des Hahnkükens, dem Reservoirraum 18 des Hahnkükens, dem aus dem obersten Bereich des Hahnkükens abzweigenden Kanal 181 und dem hiermit kommunizierenden Bypasskanal 32, der wieder in den Durchströmkanal 30 mündet, gebildet. Die Einmündungen der Bypasskanäle 31 und 32 in die Ausnehmung 39, in welcher das Hahnküken 11 sitzt, sind so angeordnet, daß sie mit den Eintritten und Austritten der Kanäle 180 bzw. 181 des Hahnkükens, die zum Reservoirraum 18 führen, kommunizieren können, wie in der Fig. 2 ersichtlich. Das aus der Versorgungsleitung und dem Durchströmkanal 30 abgezweigte Wasser fließt nun in Pfeilrichtung P1' durch die Bypassleitung und gelangt in den Reservoirraum 18, von wo es in Kontakt mit der angeschlossenen Elektrolysezelle 2 kommt. Der hierbei entstehende Ozon und/oder Sauerstoff steigt durch das Wasser des Reservoirs 18 an die oberste Stelle und wird nun zusammen mit Wasser wieder durch den Kanal 181 und den Bypasskanal 32 in Pfeilrichtung P2' in den Durchströmkanal 30 und die Versorgungsleitung eingeführt und kann nun in Pfeilrichtung P2 zu den gewünschten Geräten geleitet werden.
Zur Aufrechterhaltung des Flusses in Richtung P1, P2 in der Versorgungsleitung V ist eine hier nicht dargestellte, der Versorgungsleitung zugeordnete Pumpe vorgesehen.
Das in der Versorgungsleitung V in Pfeilrichtung P1 dem Gehäuse 3 zugeführte Wasser wird durch Abzweigung aus der Versorgungsleitung über die Bypassleitung der Elektrolysezelle 2 zugeführt und nach Anreicherung mit Ozon und/oder Sauerstoff wieder zurück in die Versorgungsleitung im Kreislauf weitergeführt.
Die Bypassleitung wird also von dem Bypasskanal 31 in dem Gehäuse 3, dem Zulaufkanal 180 des Hahnkükens, dem Reservoirraum 18, dem Ablaufkanal 180 des Hahnkükens und dem Bypasskanal 32 in dem Gehäuse zum Durchströmkanal 30 gebildet. Wasser wird somit aus der Versorgungsleitung über den Bypasskanal 31 abgezweigt und nach Impfung mit Ozon und/oder Sauerstoff über den Bypasskanal 32 dem Durchströmkanal 30 und der Versorgungsleitung V wieder zugeführt.
In der Fig. 1 und Fig. 2 ist die Schaltstellung des Ventils und Hahnkükens 11 dargestellt, bei der mit der Vorrichtung fortlaufend Wasser mit in der Elektrolysezelle 2 erzeugtem Ozon und/oder Sauerstoff angereichert wird. Dies ist die normale Operation bei geöffnetem Ventil, die als erste Schaltstellung bezeichnet wird.
Zur Unterbrechung der Bypassleitung 31, 180, 18, 181, 32 oder Unterbrechung des Durchströmkanals 30 muß die Stellung es Hahnkükens 11 in dem Gehäuse 3 durch Verdrehen des Hahnkükens um seine Längsachse M2 geändert werden. Zur Veränderung der Schaltstellungen ist das Hahnküken 11 um seine Längsachse M2 drehbar im Gehäuse 3 gelagert. Über das obere aus dem Gehäuse 3 ragende Ende des Hahnkükens 11 ist daher eine erste untere Nockenscheibe 15 und hierauf eine zweite obere Nockenscheibe 14 gelegt und gegen den Druck einer darüber angeordneten Druckfeder 12 mit einer Hutmutter 13 gegen das Gehäuse 3 verschraubt. Damit ist das Hahnküken 11 um seine Längsachse M2 drehbar befestigt. Für die manuelle Betätigung des Hahnkükens ist ein Handgriff 10 vorgesehen, der über Schrauben 150 mit der oberen und unteren Nockenscheibe 14, 15 fest verbunden ist.
Wird nun der Handgriff 10 gemäß der Position von Fig. 2 um 90° gedreht und damit das Hahnküken 11 ebenfalls um 90° um seine Längsachse M2 gedreht, erhält man die Betriebsposition gemäß Fig. 3. Fig. 3 zeigt das Ventil 1 in geschlossener Stellung, d. h. der Durchströmkanal 30 ist unterbrochen, des weiteren ist auch die Bypassleitung unterbrochen, d. h. die Kanäle 180 und 181 kommunizieren nicht mehr mit den Bypasskanälen 31, 32 des Gehäuses 3.
Wird der Handgriff 10 gemäß Fig. 2 um 180° gedreht und damit ebenfalls das Hahnküken 11 um 180° um seine Längsachse M2 gedreht, erhält man die dritte Schaltstellung und Position gemäß Fig. 4. Fig. 4 zeigt das Ventil in geöffneter Position, d. h. der Durchströmkanal 30 ist offen und das Wasser kann durch die Versorgungsleitung V durch das Gehäuse 3 und das Ventil hindurchfließen in Pfeilrichtung P1, P2. Jedoch ist die Bypassleitung unterbrochen, d. h. es kann kein Wasser über die Bypassleitung 31 abgezweigt werden, da die Bypassleitung im Bereich des Hahnkükens 11 unterbrochen und verschlossen ist.
Bei geöffnetem Ventil ist die Durchgangsbohrung 17 des Hahnkükens 11 so ausgerichtet, daß sie mit ihrer Längsachse M2 mit der Längsachse M1 des Durchströmkanals 30 fluchtet und ein Durchströmen des Wassers durch den Durchströmkanal 30 der Versorgungsleitung V gemäß Pfeilen P1 und P2 ermöglicht ist.
In dieser dritten Schaltstellung gemäß Fig. 4 ist jedoch die Bypassleitung unterbrochen, da der Zulaufkanal 180 und der Ablaufkanal 181 des Hahnkükens 11 nicht mehr mit dem Bypasskanal 31 bzw. dem Bypasskanal 32 kommunizieren. Die über den Reservoirraum 18 geführte Bypassleitung ist gemäß Fig. 4 unterbrochen und folglich wird die Elektrolysezelle 2 nicht weiter mit Wasser beaufschlagt. In dieser Schaltstellung gemäß Fig. 4 ist damit ein nach wie vor ungehinderter Durchfluß des Wassers durch den Durchströmkanal 30 der Versorgungsleitung ermöglicht, jedoch ist die Elektrolysezelle 2 gegenüber der Beaufschlagung mit Wasser über die Bypassleitung abgedichtet, so daß beispielsweise Wartungsarbeiten an der Elektrolysezelle 2 durchgeführt werden können, ohne daß es zu einem Austritt von Wasser aus der Versorgungsleitung kommt.
In der Fig. 3 ist eine zwischen den Schaltstellungen gemäß Fig. 2 und Fig. 4 liegende zweite Schaltstellung dargestellt, bei der das Hahnküken 11 um jeweils 90° (nach rechts oder links) gegenüber den Schaltstellungen gemäß Fig. 2 und Fig. 4 gedreht ist. In dieser dargestellten Schaltstellung ist nicht nur die Bypassleitung zwischen dem Bypasskanal 31 und dem Bypasskanal 32 unterbrochen, sondern auch die Durchgangsbohrung 17 des Hahnkükens 11, welche dem Durchströmkanal 30 der Versorgungsleitung zugeordnet ist, erstreckt sich quer zur Längsachse M1 derselben, so daß kein Durchtreten von Wasser durch den Durchströmkanal 30 der Versorgungsleitung ermöglicht ist. In dieser in der Fig. 3 dargestellten Schaltstellung ist demnach sowohl der Durchfluß von Wasser durch den Durchströmkanal 30 der Versorgungsleitung als auch durch die Bypassleitung unterbrochen, so daß die gesamte Vorrichtung außer Funktion gesetzt ist.
Die vorangehend erläuterten unterschiedlichen Schaltstellungen, die allesamt durch jeweils 90°-Drehungen des Hahnkükens 11 um seine Längsachse M2 aufeinanderfolgend erreichbar sind, werden zusätzlich durch einen Rastmechanismus kenntlich gemacht, so daß der Handgriff 10 zur Betätigung des Hahnkükens 11 in jeder der gezeigten Schaltstellungen einrastet. Zu diesem Zweck ist die untere Nockenscheibe 15 mit insgesamt vier auf einer gemeinsamen Kreislinie liegenden und jeweils 90°-Winkel einschließenden Bohrungen 155 versehen, in die mit Federn 16a belastete Rastkugeln 16 beim Erreichen einer gewünschten Schaltstellung einrasten. Die federbelasteten Rastkugeln 16 sind hierzu oberseitig in das Gehäuse 3 in entsprechende Sacklochbohrungen 16b eingebracht. Zusätzlich können auch hier nicht näher dargestellte Schalteinrichtungen vorgesehen sein, z. B. Mikroschalter, die die jeweils aktivierte Schaltstellung des Ventils 1 erfassen und an eine Steuerung der Elektrolysezelle 2 weitermelden können, so daß beispielsweise in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Ventils 1 die Elektrolysezelle 2 mit elektrischer Spannung beaufschlagt werden kann oder nicht.
Des weiteren ist eine Abzweigleitung 4 vorgesehen, siehe Figuren, die von dem Bypasskanal 32 abgeht. In dem Bypasskanal 32 wird das mit Ozon und/oder Sauerstoff angereicherte Wasser wieder der Versorgungsleitung zugeführt. Somit ist es möglich, an dieser Stelle mit Ozon und/oder Sauerstoff angereichertes Wasser aus dem Bypasskanal 32 abzuzweigen und einer andere Verwendung als der Versorgungsleitung V zuzuleiten.
Die Abzweigleitung 4 führt von dem Bypasskanal 32 durch das Gehäuse 3 und endet in einem Anschluß 40, siehe Fig. 1b, für eine nicht dargestellte Leitung mit einer kleinen Abzweigpumpe. Von dem Anschluß 40 wird das über die Abzweigleitung 4 abgeführte Wasser mit Ozon und/oder Sauerstoff, beispielsweise einem Puffertank oder einem Sterilisationsgerät zugeführt. Auch wenn die Versorgungsleitung V abgestellt wird, ist es möglich, mit Ozon und/oder Sauerstoff angereichertes Wasser aus der Abzweigleitung 4 mittels einer Abzweigpumpe zu entnehmen.
Die gesamte Vorrichtung ist mittels einer am Gehäuse 3 angeschraubten rahmenartigen Halterung 33 z. B. auf einer Unterlage oder einer Wand in der gewünschten Einbaulage universell befestigbar.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können insbesondere vollentsalztes Wasser, Reinwasser bzw. Reinstwasser oder auch andere Wasserqualitäten je nach Art der eingesetzten Elektrolysezelle z. B. für Anwendungen in der kosmetischen, pharmazeutischen, Elektronik- oder Halbleiterindustrie sowie der Medizintechnik behandelt werden. Auch sind Anwendungen für Prozesswasser, Trinkwasser, Brauchwasser und Abwasser denkbar.

Claims

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon, Sauerstoff, Wasserstoff und/oder anderen Wasserelektrolyseprodukten mit einer mit Wasser beaufschlagbaren Elektrolysezelle, wobei das Wasser in einer mit der Elektrolysezelle kommunizierenden Versorgungsleitung zu- und abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Versorgungsleitung eine Bypassleitung ausgebildet ist und die Elektrolysezelle über die Bypassleitung an die Versorgungsleitung anschließbar ist und mit Wasser aus der Versorgungsleitung beaufschlagbar ist und ein die Versorgungsleitung und die Bypassleitung erfassendes Ventil vorgesehen ist und mittels des Ventils die Versorgungsleitung und die Bypassleitung freigebbar und/oder verschließbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (1) als Kegelhahn mit einem Gehäuse (3) und einem um seine Längsachse (M2) drehbaren Hahnküken (11) ausgebildet ist und das Hahnküken (11) die Versorgungsleitung und die Bypassleitung durchdringt und in Abhängigkeit von der Drehposition des Hahnkükens (11) unterschiedliche Schaltstellungen für die Freigabe oder den Verschluß der Versorgungsleitung und/oder der Bypassleitung aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) einen Durchströmkanal (30) für die Versorgungsleitung und Bypasskanäle (31, 32) für die Bypassleitung sowie eine die Versorgungsleitung und die Bypassleitung durchsetzende Ausnehmung (39) aufweist, welche das Hahnküken (11) aufnimmt, und das Hahnküken (11) eine Durchgangsbohrung (17) und hiervon beabstandet Kanäle (180, 181) aufweist, und die Durchgangsbohrung (17) und die Kanäle (180, 181) sich quer zur Längsachse (M2) des Hahnkükens (11) erstrecken, und in Abhängigkeit von der Drehposition des Hahnkükens (11) die Durchgangsbohrung (17) des Hahnkükens (11) mit dem Durchströmkanal (30) des Gehäuses in Verbindung bringbar ist und die Kanäle (180, 181) des Hahnkükens (11) mit den Bypasskanälen (31, 32) des Gehäuses in Verbindung bringbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Schaltstellung des Ventils die Versorgungsleitung und die Bypassleitung freigegeben sind, in einer zweiten Schaltstellung des Ventils die Versorgungsleitung und die Bypassleitung verschlossen sind und in einer dritten Schaltstellung des Ventils die Versorgungsleitung freigegeben und die Bypassleitung verschlossen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hahnküken (11) an seinem oberen Ende über das Gehäuse vorsteht und mit einem Handgriff (10) für die manuelle Betätigung ausgerüstet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Handgriff (10) des Ventils in den verschiedenen Drehpositionen, die den unterschiedlichen Schaltstellungen des Ventils entsprechen, verrastbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Erfassen der Schaltstellung des Ventils und zur Weitergabe an eine Steuerungseinrichtung vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Hahnküken (11) an seinem mit dem Griff ausgerüsteten Ende gegenüberliegenden unteren Ende einen Anschlußflansch (110) für die Befestigung der Elektrolysezelle aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Hahnküken (11) an seinem unteren Ende eine offene Ausnehmung (18) aufweist, die als Reservoirraum (18) für das Wasser dient und die Kanäle (180, 181) des Hahnkükens (11) in den Reservoirraum (18) münden und der Reservoirraum (18) einen Teilabschnitt der Bypassleitung innerhalb des Hahnkükens (11) bildet.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassleitung innerhalb des Gehäuses (3) mit einem ersten von dem Durchströmkanal (30) im Bereich des zulaufenden Wassers abzweigenden Bypasskanal (31), der bis zu der das Hahnküken (11) aufnehmenden Ausnehmung (39) durchgeht, und einem zweiten von dem Durchströmkanal (30) im Bereich des ablaufenden Wassers abzweigenden Bypasskanal (32), der ebenfalls bis zu der das Hahnküken (11) aufnehmenden Ausnehmung (39) reicht, ausgebildet ist und das Hahnküken (11) ausgehend von seinem Umfang mit dem Kanal (180) für den Zulauf des Wassers in den Reservoirraum (18) und mit dem Kanal (181) für den Ablauf des Wassers aus dem Reservoirraum (18) bis zum Umfang des Hahnkükens ausgebildet ist und je nach Schaltstellung des Ventils (1) entsprechend der Drehposition des Hahnkükens (11) um seine Längsachse (M2) die Bypasskanäle (31, 32) des Gehäuses (3) mit den Kanälen (180, 181) des Hahnkükens (11) kommunizieren, wodurch die Bypassleitung ausgebildet wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Ablauf des Wassers aus dem Reservoirraum (18) dienende Kanal (181) an der obersten Stelle des Reservoirraumes (18) abgeht und der für den Zulauf des Wassers in den Reservoirraum (18) ausgebildete Kanal (180) im mittleren Bereich des Reservoirraumes (18) in denselben eintritt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß von der Bypassleitung, die von der Elektrolysezelle (2) zur Versorgungsleitung für das ablaufende Wasser führt, eine Abzweigleitung (4) abgeht, die aus dem Gehäuse (3) herausgeführt ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolysezelle (2) einen mehrteiligen Aufbau mit einer zwischen einer Anode (21) und einer Kathode (23) angeordneten Feststoffelektrolytmembran (22) aufweist und die Anode (21) mit dem in den Reservoirraum (18) des Hahnkükens (11) eingeleiteten Wasser in Kontakt ist.