專利名稱：制造臭氧的方法與設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于制造臭氧的方法和設備，它在電介質中使氧受到高壓高頻交流電。
臭氧在許多工業中的應用越來越廣泛，尤其在廢水處理中，在該處它可以破壞或除去例如復合有機分子；來自廢棄物中的氰化物和酚；來自造紙廠和染料廠的廢棄物；來自洗滌過程的表面活化劑與洗滌劑；來自廢水廠的臭味。
在最終階段用臭氧處理的廢水可毫無困難地用于洗滌、灌溉或消防。
臭氧可進一步用于預處理飲用水，大大地提高它的品質。
最后但不是不重要的是，在造紙工業中，臭氧可用作唯一能被接受的氯的代替品，以用于漂白紙漿。
因此，對臭氧的需要是很大的，而且是不斷增長的。
眾所周知，臭氧是用所謂的在氧氣或富氧氣體混合物中的暗放電或冷放電產生的。不過，目前知道的能以滿意的量和濃度生產用于工業的臭氧的設備都是體積龐大，難于使用和昂貴的。
已知的氧氣發生器常常做大的、氣密的、封閉的金屬容器，這使它們對濕氣非常敏感，不管是外部的還是所供給的、由其產生臭氧的氣體。在低溫氣含量下就已可能發生漏電，有產生電氣短路的危險，它將導致上述發生器組件損壞。
本發明的目的為增加臭氧制造過程的產出，減少設備的實際尺寸，降低對濕氣的靈敏度，將使用中的停車時間減至最小。
按照本發明，上述目的的實現在于將氧氣送入具有至少一個平面形壁的狹空間中，該壁用構成電介質的材料制造；用高壓將高頻交流電作用在該空間內的螺旋形電極上，該壁的反面側接地并被冷卻。
狹空間最好有兩個用構成電介質的材料制造的平面形壁。
在一個實施例中，含有冷卻介質的接地的金屬塊靠在壁上。
在另一個實施例中，接地的冷卻介質直接作用在壁上。這是這樣達到的，即每個都用具有內部電極的壁形成的發生器組件都浸沒在接地的冷卻介質中。
本發明將在下面參考附圖作更詳細的說明，在這些附圖中
圖1是按照本發明的第一實施例的臭氧發生器中的一個組件的基本結構的示意說明圖；圖2是圖1所示的臭氧發生器中所用的電極網的俯視圖；圖3是按照第一實施例的臭氧發生器的側視圖；圖4是按照本發明的臭氧發生器的第二實施例的俯視圖；圖5是按照圖4的實施例的側視圖；圖6是按照圖4和5的實施例的發生器組件的俯視圖；圖7是按照圖6的發生器組件的側視圖。
在圖1～3中示意地示出了按照本發明的第一實施例的臭氧發生器。
如圖1所示，臭氧發生器組件1包括用純氧化鋁或剛玉或一種陶恣材料做的兩塊板2。比較理想的是純度為99.9％或更高的氧化鋁。每塊這種板可例如具有長度160mm、寬度115mm和厚度0.65mm的尺寸。
在兩塊陶瓷板2之間設置了用耐酸不銹鋼或其類似物做的網形的金屬電板3。該網3如圖2所示用框架3′圍住，該框架用與板相同的材料制造并可具有0.5mm的厚度，它在兩個板2之間提供一具有相同高度的空間。板2和框架3′用例如玻璃作為粘結劑互相連接成不漏氣的組件。
作為在空間中提供一單獨的網的另一種方案是在板2的內表面上設置一螺旋形的電極材料。
每個發生器組件1都設有開口，用于使氧氣(O2)進行板2之間的空間，使在氧氣中形成的臭氧氣(O3)離開板2之間的空間，另外，對網3也有電氣連接。
為了冷卻發生器組件1并對網3在其中構成一個相的系統提供電氣接地，在發生器組件1的每一側都設置金屬塊4。每個金屬塊4上做有用于合適的冷卻介質的通路4′和用于使氣體進出發生器組件1的孔4″。該塊4接地，而網3則接在高壓電源上。在圖中既未示出液體連接，也未示出電氣連接。
經過金屬塊4循環的冷卻介質最好是水和乙二醇或其它乙醇的混合物。它用一壓縮機循環，其量與速度要使得介質在通過塊4時的溫升在所選擇的工作溫度為-5℃時約為1℃。
在所描述的系統中，當網3與交流電相連而塊4接地時，每塊板2起著電介質的作用。優選的正弦波交流電的電壓最好約為6000V，但是，如果在35000V這一級得到擊穿點時，在理論上可以用高至25000～30000V的電壓。交流電的頻率可以在2～100KHZ的范圍內，最好為2.5KHZ。
當將此電流作用在網3上時，可通過在直線形網狀部分與金屬塊4的接地表面之間的板2構成的電介質得到具有電暈放電效應的所謂冷放電。由此，相當一部分的經過發生器組件1輸送的氧氣被轉變成臭氧。在上面所描述的情況下，其結果是，在氧氣中可能有高至18～20％體積的臭氧，而在傳統的工藝中，只能得到3～11％體積的臭氧。具有臭氧含量超過18％的氧氣混合物可能會自然爆炸。
氧氣在送入發生器組件1時可以賦予一定的例如0.5bar的過壓，以便保證合適地從中通過。氧氣也可以被強迫沿著一曲折的路經通過發生器組件1的空間(通過設置內部的間壁)，以便增加氧氣在組件中的距離和時間。
最好將電介質的工作溫度保持為20℃，雖然也可能用較高的、最大為60～80℃的溫度。這時，所供給的電能約有80％轉變為必須被冷卻掉的熱。
在上述情況下，每個發生器組件的產量可以是約20g/h，這就意味著，為了制造1kg/h的臭氧，需要有50個發生器組件或元件。這個量可能是為清潔2000個左右的家庭的廢水所需要的。
圖3示出了一疊發生器組件1和塊4。這種堆疊可包含多個組件和塊，可比圖中所示的5組和6塊多很多。
圖4～7中示出了按照本發明的臭氧發生器的第二實施例。它與按照圖1～3的第一實施例的主要區別為在此情況下沒有金屬塊，以及在此情況下帶數字10的發生器組件都浸沒在液體中，該液體同時構成冷卻介質和電氣接地。
用于此實施例的發生器組件10示于圖6和7中。組件10本身在原理上與用于第一實施例的組件1并無區別。它包括兩塊構成電介質的板和位于其間的氣密空間中的一個電極網。組件10設有用于氧氣的入口11和用于臭氧和氧氣的混合物的出口12。它還設有用于電極網的電氣連接13。
可以將一疊這樣的發生器組件10懸掛在用于氧氣的進口管14和用于臭氧/氧氣的出口管15之間，將該堆疊浸沒在容器16的液體17中。還有一絕緣的電纜18，用于將交流電供給發生器組件10。在容器16中可以布置若干個例如6個這樣的堆疊，每個堆疊包含比較大的數目的發生器組件10；在所示的情況，組件的數目為19。為了清晰起見，只在圖5中用實線示出了一個進口管14。用虛線示出了一個出口管15。在圖4中，用箭頭示出了流向發生器組件10的堆疊的氧氣的流動和離開發生器10組件的堆疊的臭氧/氧氣的流動。
接地的或設有接地板的容器16中所用的液體17必須是高頻電壓下的優良導電體，它在此情況下為水。由于實用上的原因，可以采用與第一實施例中所用的冷卻介質相同的液體。保持容器16中的液體17作一定的運動可能是有益的。
對于數量相同的發生器組件來說，第二實施例的布置也許更有效，即消耗的能量較少。由于相鄰發生器組件10之間的距離可以保持得小至5m，因此它在體積上也比較小。
權利要求
1．一種使氧氣在電介質中受到高壓高頻交流電而制造臭氧的方法，其特征為，將氧氣送入具有至少一個平面形壁(2)的狹空間中，該壁用構成電介質的材料制造；以及用高壓將高頻電流作用在該空間內的螺旋形電極(3)上，該壁的反面側接地并被冷卻。
2．一種如權利要求1的方法，其特征為，狹空間有兩個用構成電介質的材料制造的平面形壁(2)。
3．一種如權利要求2的方法，其特征為，含有冷卻介質的接地的金屬塊(4)靠在壁(2)上。
4．一種如權利要求2的方法，其特征為，接近的冷卻介質(17)直接作用在壁(2)上。
5．一種使氧氣在電介質中受到高壓高頻交流電而制造臭氧的設備，其特征為，它有一狹的空間、一在空間中用于通電流的螺旋形電極(3)和一用于接地和冷卻壁的反面側的裝置，該空間至少有一用構成電介質的材料制造的平面形壁(2)。
6．一種如權利要求5的設備，其特征為，臭氧發生裝置組件(1)有兩個用陶瓷材料做的壁(2)和在這些壁的空間中的螺旋形電極(3)。
7．一種如權利要求6的設備，其特征為陶瓷材料為氧化鋁，電極(3)用耐酸不銹鋼制造。
8．一種如權利要求6的設備，其特征為，含有冷卻介質的接地的金屬塊(4)直接設置在發生器組件(1)的任一側。
9．一種如權利要求6的設備，其特征為，發生器組件(1)浸沒在接地的冷卻介質(17)中，
10．一種如權利要求9的設備，其特征為，若干個發生器組件(1)在接地的冷卻介質(17)中作為堆疊懸掛在用于氧氣的進口管(14)和用于臭氧/氧氣的出口管(15)之間。
全文摘要
使氧氣在電介質中受到高壓高頻交流電的作用而制造臭氧。氧氣送入兩塊用氧化鋁制造的板(2)之間的狹空間中,電流作用在位于空間中的電極網(3)上,而板的反面側則接地并被冷卻。
文檔編號H01T23/00GK1234781SQ96195128
公開日1999年11月10日 申請日期1996年6月26日 優先權日1995年6月28日
發明者揚·阿萊馬克 申請人:揚·阿萊馬克