多管臭氧发生器及其制造方法

专利名称：多管臭氧发生器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及的是臭氧发生器及其制造方法，更具体地说涉及的是管结构的多管臭氧发生器，其中，多个臭氧发生管被嵌套在一起。本发明还涉及到制造臭氧发生器的方法，这是通过把多个臭氧发生管组合在一起并把它们连接起来构成紧凑的嵌套结构来实现的。
臭氧(O3)是氧的同素异性体，具有很强的氧化能力。由于它的高强的氧化性质而得到广泛使用，其中包括在处理空气、饮料和其他水源方面用作杀菌剂和消除病毒时，能够迅速达到极其良好的效果。臭氧也广泛用于污水处理以及其他能够利用臭氧强有力的氧化性质的场合。
臭氧不能够自然存在于需要使用的场合，也不能够收集或贮藏起来，通常必须在使用它的地方大批量地生产。用于大量生产臭氧的基本方法通常是把气体氧或空气通过高电压的交流电放电区域，引起静电电弧或电晕放电。在这一过程期间，在通电的环境中，分子氧(O2)异化成原子氧，这就允许原子重新组合成O3(臭氧)的形式。
在现有技术中，各种臭氧发生器均运用静电弧放电。这样的发生器通常包括由一间隔隔开的一对电极，插在该间隔中的绝缘材料，间隔中的气体氧或空气，以及使得电流通过绝缘材料和气体氧或空气的电极之间的足够的电压。电极可以是平直的、管状的、或者是相对着电极表面是平行的任何形状。管状的电极通常被用于多管发生器，这种发生器包括多根管子，这些管子通常被设置成直线形或组合形。虽然需要尽可能紧凑地把多根管子组合在多管发生器中，但是，在管子之间仍然需要有足够的空间用作冷却，当前存在着的多管臭氧发生器的紧凑性由构建这样的发生器的方式所限制。
在现有的一种典型的臭氧发生器中，多根臭氧发生管由管板或端板支撑，端板上有多个容纳管子端部的开口，在制作期间，多根管子的端部被装在端板的开口中，并通过锻造而被牢牢地固定住。对于这样的结构，端板的各孔之间必须要留有某一最小的距离，以便提供足够的强度，用来支撑这些管子。如果这些被组合在一起的管子的开口离得太近，那末，不松动其他的结合，端板就不会有足够的强度来支撑这些锻制的相邻接的管子。另外，在这样的结构中的多根管子能够被相互组合或嵌套在一起的数量就会受到限制。
在别的多管臭氧发生器中，例如由Mechtersheimer在美国专利NO，5，009，858中所描述的，把多根管子组装成一个壳体状，在各管子之间的中空部份用热导材料充填。另一种多管臭氧发生器也是由Mechtersheimer在美国专利NO.4，960，570中说明的，其中多根管子以直线状被安排在两块隔开的金属板之间。
尽管当前的现有技术中存在有各种各样的多管发生器，但是，对于多管发生器，仍然有必要把最多的臭氧发生管嵌套在一起，而且，在这样的管子之间仍然保持足够的空间用作冷却。
本发明涉及到多管臭氧发生器及其制造方法，并且还包括使得发生器的多根管子的嵌套容易的结构，并因此提供更紧凑有效的形状。本发明的臭氧发生器的结构，取消了在现有技术的臭氧发生器中的用于支撑多根管子的管板或端板。代之以，管子的端部被向外张开或扩成六边形，用焊接或其他连接方式，把邻接管子的向外张开或膨胀开的端部连接起来。这样的结构能使各管子嵌套在一起，因此，导致更有效的管子的组装，减少发生器的尺寸，在各根管子的中间部份之间仍然保持足够的空间，使得冷却液体容易通过。在管子的中间部份之间的空间的大小由管子的端部向外张开的程度来控制。
优选的实施例使用多根普通的圆柱形管，其中每根管子的端部都向外张开成六边形。然后，用焊接或类似的方法，把相邻六边形的互相配合的边缘结合在一起，以紧凑的组合形式，把管子互相连接起来。这样的结构使其构造得到加强，而且更加紧凑，并对每根管子进行嵌套安装，而且也对管子提供有效的支撑，并且，为让冷却液通过，在管子之间还提供了有效的空间。
本发明的优选的方法包括把多根管子中的每一个端部向外张开或扩成六边形，并且沿它们对应的相配合的边缘，连接向外展开的六边形端部，从而构成紧凑的嵌套状的臭氧发生器。
因此本发明的一个目的是提供一种多管臭氧发生器，使管子相互之间易于有最多的嵌套管，而且仍然保持有足够的冷却液在各管之间通过。
本发明的另一个目的是提供一种多管臭氧发生器，其中每一根管子包含有管状的中间部份，以及与相邻管子连接的向外张开或扩展的端部。
本发明的另外的目的是提供一种多管臭氧发生器，其中每一根管子通常为截面是圆环形的圆柱形管子，并且，为了与邻接的管子连接，每一根管子的端部被向外张开成六边形。
本发明还有一个目的是提供一种制造上述类型的多管臭氧发生器的方法。
参考附图，通过实施例及方法和权利要求书的说明，将会进一步明白本发明的上述目的和其他目的。


图1是现有技术的臭氧发生器的顶视图，为清楚起见，省略了臭氧发生元件;
图2是沿图1的2-2线作的图1所示的现有技术的臭氧发生器的侧视截面图;
图3是本发明的臭氧发生器的顶视图，为清楚起见，省略了臭氧发生元件;
图4是沿图3的4-4线作的本发明的臭氧发生器的侧视截面图;
图5是局部剖视图，它说明本发明的一个臭氧发生管的向外张开的端部;
图6是本发明的臭氧发生器的侧视截面图，它示出了臭氧发生管中的臭氧发生元件;
图7是沿图6的7-7线作的图6的臭氧发生管的顶视图;
图8是管结构部位的放大了的顶视图，它说明了相邻管子之间的连接;
图9为顶视图，它说明了臭氧发生管的其他替代的形状。
首先，由图1和图2对现有技术的结构进行描述理解，这将有助于理解和描述图3至图8所揭示的本发明的优选实施例和方法。
在图1和2中描述的现有技术的臭氧发生器包括多个细长的圆柱形的金属管10，在金属管的端部，用管板或端板11支撑这些金属管10。在许多现有技术的结构中，端板11包括一块普通的带有若干孔的圆形金属板，这些孔用以接纳管子10的端部。在制作期间，管子10的端部被强制送入端板11的开孔中，或者用焊接或类似的方法把管子10的端部与端板11连接起来。对于这样的结构，有必要在管板的各孔之间留一最小的距离12，以便提供足够的强度能够进行连接并支撑住管子10。如果开口靠得太近，那么端板11将不会有足够的强度来支撑管子10。另外，在图1和图2所示的现有技术的结构中，在各根管子之间需要留有一个最小的距离12。这一必需的距离12必然限制可以进行组合或互相嵌套的管子10的数量。
参考图3、4和5，就会明白本发明的臭氧发生器的一般结构。图3是与图1相类似的视图，但是，它说明了按照本发明配备的多个臭氧发生管14。本发明的臭氧发生器包括以嵌套形式连接在一起的多个管子14。每一根单独的管子14均包括普通的细长的管状中间部份16和向外张开或扩展的端部17。在优选的实施例中，多根管子14的每一个端部均被向外张开或扩展成六边形17，这样，六边形17的相配合的边缘15就能够与以这种形状的相邻的管子进行连接，这正如在图3和4中所示的那样。
下面更详细地说明其理由。管子的中间部份16的优选的形状是圆环形横截面。为了在一对电极之间保持间隙大小不变，这是最实际的一种形状，当然也可以采用其他的形状。另外，管子14由导电材料制成，最好是金属材料，例如不锈钢。本发明的管子的厚度大约为0.065英寸。
在较好的实施例中，每一根管子的向外张开的六边形端部17的相配合的边缘15，以图3和8所示的方式，与相邻管子的相配合的边缘15连接。这种连接最好是用焊接或类似的方法进行，也可以考虑使用其他方法，例如滚压、碾压、粘接等等。在各邻接管子14的中间部份16之间的区域确定了冷却液的冷却通道18。因此，最好在六边形端部相配合的边缘15之间进行连接，这足以构成用作冷却通道的封闭区域，而本发明的原理能够被用于制造具有任意数量管子的多管发生器，最紧凑的形式是具有7根、19根、37根、61根、91根或更多根管子的多管发生器。对管子数多于91根的发生器，最紧凑的形式是这样的增加的管子数等于两个具有相邻接最大管子数的最紧凑形式的管子数量之间的差，再加上6。
本发明的另一要求是向外张开的或扩展的端部17的横截面大于管子的中间部份16的横截面。这就简化了相邻管子14的中间部份16之间的冷却液通道18的形式。
图6和7是本发明的单根管子的侧视截面图和顶视图，它说明了臭氧发生元件的详细的情况。如图6和7的结构中所示的那样，每一根管子14的内部均配有绝缘材料19，该绝缘材料是有一封闭口的玻璃或陶瓷管19，内部的电极20是金属箔，对中机构21是为了将绝缘管19对中的，该管子中还有高电压导管22。
在本发明的臭氧发生器中，管形元件14，尤其是中间部份16，构成臭氧发生系统中的电极之一，而导电的金属箔电极20构成另一电极，在较好的实施例中，管子14用作接地电极，它与大地24相连接，而绝缘材料里面的金属箔电极20被合适的导管22连接到高压电源23。金属箔电极20最好紧靠绝缘材料19的内表面，这样与管子的中间部份16形成相对不变的空间，这就确定了在电极16和20之间的不变尺寸的间隙25。绝缘对中装置21被装在绝缘管19的外表面和管子14的内表面之间，在这两个表面之间绐终保持一定的空间或间隙25，并且由此而保证电极16和20之间相对固定的空间。分隔装置21是普通的现有技术，通常包括隔开的弹簧或其他的能够保证一致空间的构件，同时也允许气体自由通过间隙25。然而，也应注意到，对中机构21也可以用模制塑性材料结构。更好地，对中机构应该是非金属的，这样不会干扰在电极16和20之间的电压。然而，如果是金属制的，那么它应该与高压电极20之间有足够的间隔距离，防止电弧或其他干扰。
如上所述，较好的实施例注意到每根管子的中间部份16具有普通的圆环形横截面形状，然而也可以使用其他的横截面形状。例如，图9所示的带有中间部份16的管形结构，而中间部份16是普通的六边形。对于这样的结构，就要求绝缘材料19以及内部的高压电极20都是六边形，以便在两个电极之间保持相对一定的间隙。因此，虽然向外张开的端部要求是普通的六边形，而管子的中间部份16可以是圆形或其他各种形状，并且，中间部份16的横截面积小于向外张开的端部17的横截面积。这就保证了在各相邻管子的中间部份之间存在冷却液流过的通道。
虽然没有特别说明，但是现有技术中已知的臭氧发生器中的通用的结构是发生器的每个端部是腔室或导气管，用以把空气或分子氧引入到发生器的一端，而在发生器的另一端收集臭氧。也要注意到本发明的发生器也包括现有的臭氧发生器技术中已知的把冷却液(例如水、乙二醇或类似物)通过冷却通道18的装置。
本发明的臭氧发生器的运行过程已在图6和图7中作了很好的说明。在运行期间，在管子的一端供给分子氧或空气，并使其流过在电极20和16之间的间隙25，从发生器的一端到另一端。在分子氧或空气通过间隙25期间，分子氧或空气中的氧气承受在电极20和16之间的高电压，从而使得分子氧被转换成臭氧(O3)，这是现有技术已知的方法。为获得优化的转换，通过该系统的氧气或空气的流速也是现有技术已知的。
本发明的方法包括把多根管子的每一端向外张开或扩展成为六边形，然后把各相邻管子的向外张开的端部的相配合的边缘互相连接，构成紧凑组合的嵌套结构。如前面所述，这种连接最好用焊接或类似的方法进行，其中，相配合的边缘形成一封闭空间，构成冷却通道18。在优化的方法中，通过把具有六方体外形的冲头强制冲入普通的圆柱形管子中的方法，形成向外张开的端部，由此，使得向外张开的端部成为边形。然而，应注意到使端部向外张开的其他方法也可以被使用。另外，优选的实施例示出了两个向外张开的管子端部，然而也可以应用仅有一个端部是向外张开的。
虽然优选实施例和方法的说明是相当特殊的，但是，可能会有各种各样的修改，但这不会偏离本发明所述的精神。另外，权利要求书也规定了本发明的保护范围。
权利要求
1.一种多管臭氧发生器，包括多根臭氧发生管，每根发生管包括中间管状部份和向外张开的六边形的端部，其中所述的管子沿着由所述的六边形端部确定的边缘被互相连接。
2.如权利要求1所述的臭氧发生器，其中所述的六边形端部确定多个相配合的边缘，并且沿着所述管子的对应的相配合的边缘把这些管子互相连接。
3.如权利要求1所述的臭氧发生器，其中所述的中间管状部份是细长的。
4.如权利要求1所述的臭氧发生器，其中所述的中间管状部份的横截面积小于所述的六边形端部的横截面积。
5.如权利要求4所述的臭氧发生器，其中所述的中间管状部份为普通的圆环形横截面形状。
6.如权利要求1所述的臭氧发生器，其中每根管子包括沿着相邻接管子的所述六边形端部的对应边缘进行的焊接。
7.如权利要求1所述的臭氧发生器，其中每根管子均用导电材料构成。
8.如权利要求1所述的臭氧发生器，其中每根管子包括臭氧发生装置。
9.如权利要求8所述的臭氧发生器，其中所述的管子由形成第一电极的导电材料构成，其中所述的臭氧发生装置包括绝缘元件和第二电极，所述第二电极装在所述的绝缘元件里，并与所述的第一电极隔开。
10.如权利要求9所述的臭氧发生器，其中所述的臭氧发生装置包括对中装置，用作把所述的绝缘元件放在所述的中间管状部份内的正中位置。
11.权利要求10所述的臭氧发生器包括把第一和第二电极中的一个电极连接到高压电源的装置。
12.如权利要求1所述的臭氧发生器，其中各相邻管子的中间管状部份被互相隔开，从而使各相邻管子之间形成冷却通道。
13.如权利要求1所述的臭氧发生器，其中臭氧发生管的个数等于7、9、37、61或者91。
14.如权利要求1所述的臭氧发生器，其中所述管子的每一端都有一个向外张开的六角形的端部。
15.如权利要求1所述的臭氧发生器，其中每根管子均与其他管子平行。
16.制造多管臭氧发生器的方法包括下列各步骤把多根臭氧发生管中的每根管子形成向外张开的六边形的端部;以及沿着由所述六边形端部确定的相对应的边缘，把相邻接的管子互相连接起来。
17.权利要求16所述的方法包括用焊接法把相邻接的管子互相连接起来。
18.权利要求16所述的方法包括在所述多根臭氧发生管的每一端都形成一个向外张开的六边形的端部。
19.如权利要求16所述的方法，其中通过把六边体形的冲头冲入所述的管子，形成所述的六边形端部。
全文摘要
一种多管臭氧发生器包括彼此间非常靠近地组装或嵌套在一起的多根臭氧发生管，以有一个紧凑嵌套的形式，而且在各管之间仍有足够的冷却通道。每根管子有中间部分和扩大或向外张开的六边形端部，沿六边形的相配合的边缘，把相邻的向外张开的六边形端部连接起来。本发明也涉及到制造这种臭氧发生器的方法。
文档编号C01B13/11GK1070163SQ92105968
公开日1993年3月24日 申请日期1992年6月26日 优先权日1991年6月26日
发明者道格拉斯L·奥尔森 申请人:奥斯莫尼克斯股份有限公司