專利名稱：多管臭氧發(fā)生器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是臭氧發(fā)生器及其制造方法，更具體地說涉及的是管結構的多管臭氧發(fā)生器，其中，多個臭氧發(fā)生管被嵌套在一起。本發(fā)明還涉及到制造臭氧發(fā)生器的方法，這是通過把多個臭氧發(fā)生管組合在一起并把它們連接起來構成緊湊的嵌套結構來實現的。
臭氧(O3)是氧的同素異性體，具有很強的氧化能力。由于它的高強的氧化性質而得到廣泛使用，其中包括在處理空氣、飲料和其他水源方面用作殺菌劑和消除病毒時，能夠迅速達到極其良好的效果。臭氧也廣泛用于污水處理以及其他能夠利用臭氧強有力的氧化性質的場合。
臭氧不能夠自然存在于需要使用的場合，也不能夠收集或貯藏起來，通常必須在使用它的地方大批量地生產。用于大量生產臭氧的基本方法通常是把氣體氧或空氣通過高電壓的交流電放電區(qū)域，引起靜電電弧或電暈放電。在這一過程期間，在通電的環(huán)境中，分子氧(O2)異化成原子氧，這就允許原子重新組合成O3(臭氧)的形式。
在現有技術中，各種臭氧發(fā)生器均運用靜電弧放電。這樣的發(fā)生器通常包括由一間隔隔開的一對電極，插在該間隔中的絕緣材料，間隔中的氣體氧或空氣，以及使得電流通過絕緣材料和氣體氧或空氣的電極之間的足夠的電壓。電極可以是平直的、管狀的、或者是相對著電極表面是平行的任何形狀。管狀的電極通常被用于多管發(fā)生器，這種發(fā)生器包括多根管子，這些管子通常被設置成直線形或組合形。雖然需要盡可能緊湊地把多根管子組合在多管發(fā)生器中，但是，在管子之間仍然需要有足夠的空間用作冷卻，當前存在著的多管臭氧發(fā)生器的緊湊性由構建這樣的發(fā)生器的方式所限制。
在現有的一種典型的臭氧發(fā)生器中，多根臭氧發(fā)生管由管板或端板支撐，端板上有多個容納管子端部的開口，在制作期間，多根管子的端部被裝在端板的開口中，并通過鍛造而被牢牢地固定住。對于這樣的結構，端板的各孔之間必須要留有某一最小的距離，以便提供足夠的強度，用來支撐這些管子。如果這些被組合在一起的管子的開口離得太近，那末，不松動其他的結合，端板就不會有足夠的強度來支撐這些鍛制的相鄰接的管子。另外，在這樣的結構中的多根管子能夠被相互組合或嵌套在一起的數量就會受到限制。
在別的多管臭氧發(fā)生器中，例如由Mechtersheimer在美國專利NO，5，009，858中所描述的，把多根管子組裝成一個殼體狀，在各管子之間的中空部份用熱導材料充填。另一種多管臭氧發(fā)生器也是由Mechtersheimer在美國專利NO.4，960，570中說明的，其中多根管子以直線狀被安排在兩塊隔開的金屬板之間。
盡管當前的現有技術中存在有各種各樣的多管發(fā)生器，但是，對于多管發(fā)生器，仍然有必要把最多的臭氧發(fā)生管嵌套在一起，而且，在這樣的管子之間仍然保持足夠的空間用作冷卻。
本發(fā)明涉及到多管臭氧發(fā)生器及其制造方法，并且還包括使得發(fā)生器的多根管子的嵌套容易的結構，并因此提供更緊湊有效的形狀。本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的結構，取消了在現有技術的臭氧發(fā)生器中的用于支撐多根管子的管板或端板。代之以，管子的端部被向外張開或擴成六邊形，用焊接或其他連接方式，把鄰接管子的向外張開或膨脹開的端部連接起來。這樣的結構能使各管子嵌套在一起，因此，導致更有效的管子的組裝，減少發(fā)生器的尺寸，在各根管子的中間部份之間仍然保持足夠的空間，使得冷卻液體容易通過。在管子的中間部份之間的空間的大小由管子的端部向外張開的程度來控制。
優(yōu)選的實施例使用多根普通的圓柱形管，其中每根管子的端部都向外張開成六邊形。然后，用焊接或類似的方法，把相鄰六邊形的互相配合的邊緣結合在一起，以緊湊的組合形式，把管子互相連接起來。這樣的結構使其構造得到加強，而且更加緊湊，并對每根管子進行嵌套安裝，而且也對管子提供有效的支撐，并且，為讓冷卻液通過，在管子之間還提供了有效的空間。
本發(fā)明的優(yōu)選的方法包括把多根管子中的每一個端部向外張開或擴成六邊形，并且沿它們對應的相配合的邊緣，連接向外展開的六邊形端部，從而構成緊湊的嵌套狀的臭氧發(fā)生器。
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種多管臭氧發(fā)生器，使管子相互之間易于有最多的嵌套管，而且仍然保持有足夠的冷卻液在各管之間通過。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種多管臭氧發(fā)生器，其中每一根管子包含有管狀的中間部份，以及與相鄰管子連接的向外張開或擴展的端部。
本發(fā)明的另外的目的是提供一種多管臭氧發(fā)生器，其中每一根管子通常為截面是圓環(huán)形的圓柱形管子，并且，為了與鄰接的管子連接，每一根管子的端部被向外張開成六邊形。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種制造上述類型的多管臭氧發(fā)生器的方法。
參考附圖，通過實施例及方法和權利要求書的說明，將會進一步明白本發(fā)明的上述目的和其他目的。


圖1是現有技術的臭氧發(fā)生器的頂視圖，為清楚起見，省略了臭氧發(fā)生元件;
圖2是沿圖1的2-2線作的圖1所示的現有技術的臭氧發(fā)生器的側視截面圖;
圖3是本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的頂視圖，為清楚起見，省略了臭氧發(fā)生元件;
圖4是沿圖3的4-4線作的本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的側視截面圖;
圖5是局部剖視圖，它說明本發(fā)明的一個臭氧發(fā)生管的向外張開的端部;
圖6是本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的側視截面圖，它示出了臭氧發(fā)生管中的臭氧發(fā)生元件;
圖7是沿圖6的7-7線作的圖6的臭氧發(fā)生管的頂視圖;
圖8是管結構部位的放大了的頂視圖，它說明了相鄰管子之間的連接;
圖9為頂視圖，它說明了臭氧發(fā)生管的其他替代的形狀。
首先，由圖1和圖2對現有技術的結構進行描述理解，這將有助于理解和描述圖3至圖8所揭示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例和方法。
在圖1和2中描述的現有技術的臭氧發(fā)生器包括多個細長的圓柱形的金屬管10，在金屬管的端部，用管板或端板11支撐這些金屬管10。在許多現有技術的結構中，端板11包括一塊普通的帶有若干孔的圓形金屬板，這些孔用以接納管子10的端部。在制作期間，管子10的端部被強制送入端板11的開孔中，或者用焊接或類似的方法把管子10的端部與端板11連接起來。對于這樣的結構，有必要在管板的各孔之間留一最小的距離12，以便提供足夠的強度能夠進行連接并支撐住管子10。如果開口靠得太近，那么端板11將不會有足夠的強度來支撐管子10。另外，在圖1和圖2所示的現有技術的結構中，在各根管子之間需要留有一個最小的距離12。這一必需的距離12必然限制可以進行組合或互相嵌套的管子10的數量。
參考圖3、4和5，就會明白本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的一般結構。圖3是與圖1相類似的視圖，但是，它說明了按照本發(fā)明配備的多個臭氧發(fā)生管14。本發(fā)明的臭氧發(fā)生器包括以嵌套形式連接在一起的多個管子14。每一根單獨的管子14均包括普通的細長的管狀中間部份16和向外張開或擴展的端部17。在優(yōu)選的實施例中，多根管子14的每一個端部均被向外張開或擴展成六邊形17，這樣，六邊形17的相配合的邊緣15就能夠與以這種形狀的相鄰的管子進行連接，這正如在圖3和4中所示的那樣。
下面更詳細地說明其理由。管子的中間部份16的優(yōu)選的形狀是圓環(huán)形橫截面。為了在一對電極之間保持間隙大小不變，這是最實際的一種形狀，當然也可以采用其他的形狀。另外，管子14由導電材料制成，最好是金屬材料，例如不銹鋼。本發(fā)明的管子的厚度大約為0.065英寸。
在較好的實施例中，每一根管子的向外張開的六邊形端部17的相配合的邊緣15，以圖3和8所示的方式，與相鄰管子的相配合的邊緣15連接。這種連接最好是用焊接或類似的方法進行，也可以考慮使用其他方法，例如滾壓、碾壓、粘接等等。在各鄰接管子14的中間部份16之間的區(qū)域確定了冷卻液的冷卻通道18。因此，最好在六邊形端部相配合的邊緣15之間進行連接，這足以構成用作冷卻通道的封閉區(qū)域，而本發(fā)明的原理能夠被用于制造具有任意數量管子的多管發(fā)生器，最緊湊的形式是具有7根、19根、37根、61根、91根或更多根管子的多管發(fā)生器。對管子數多于91根的發(fā)生器，最緊湊的形式是這樣的增加的管子數等于兩個具有相鄰接最大管子數的最緊湊形式的管子數量之間的差，再加上6。
本發(fā)明的另一要求是向外張開的或擴展的端部17的橫截面大于管子的中間部份16的橫截面。這就簡化了相鄰管子14的中間部份16之間的冷卻液通道18的形式。
圖6和7是本發(fā)明的單根管子的側視截面圖和頂視圖，它說明了臭氧發(fā)生元件的詳細的情況。如圖6和7的結構中所示的那樣，每一根管子14的內部均配有絕緣材料19，該絕緣材料是有一封閉口的玻璃或陶瓷管19，內部的電極20是金屬箔，對中機構21是為了將絕緣管19對中的，該管子中還有高電壓導管22。
在本發(fā)明的臭氧發(fā)生器中，管形元件14，尤其是中間部份16，構成臭氧發(fā)生系統中的電極之一，而導電的金屬箔電極20構成另一電極，在較好的實施例中，管子14用作接地電極，它與大地24相連接，而絕緣材料里面的金屬箔電極20被合適的導管22連接到高壓電源23。金屬箔電極20最好緊靠絕緣材料19的內表面，這樣與管子的中間部份16形成相對不變的空間，這就確定了在電極16和20之間的不變尺寸的間隙25。絕緣對中裝置21被裝在絕緣管19的外表面和管子14的內表面之間，在這兩個表面之間紿終保持一定的空間或間隙25，并且由此而保證電極16和20之間相對固定的空間。分隔裝置21是普通的現有技術，通常包括隔開的彈簧或其他的能夠保證一致空間的構件，同時也允許氣體自由通過間隙25。然而，也應注意到，對中機構21也可以用模制塑性材料結構。更好地，對中機構應該是非金屬的，這樣不會干擾在電極16和20之間的電壓。然而，如果是金屬制的，那么它應該與高壓電極20之間有足夠的間隔距離，防止電弧或其他干擾。
如上所述，較好的實施例注意到每根管子的中間部份16具有普通的圓環(huán)形橫截面形狀，然而也可以使用其他的橫截面形狀。例如，圖9所示的帶有中間部份16的管形結構，而中間部份16是普通的六邊形。對于這樣的結構，就要求絕緣材料19以及內部的高壓電極20都是六邊形，以便在兩個電極之間保持相對一定的間隙。因此，雖然向外張開的端部要求是普通的六邊形，而管子的中間部份16可以是圓形或其他各種形狀，并且，中間部份16的橫截面積小于向外張開的端部17的橫截面積。這就保證了在各相鄰管子的中間部份之間存在冷卻液流過的通道。
雖然沒有特別說明，但是現有技術中已知的臭氧發(fā)生器中的通用的結構是發(fā)生器的每個端部是腔室或導氣管，用以把空氣或分子氧引入到發(fā)生器的一端，而在發(fā)生器的另一端收集臭氧。也要注意到本發(fā)明的發(fā)生器也包括現有的臭氧發(fā)生器技術中已知的把冷卻液(例如水、乙二醇或類似物)通過冷卻通道18的裝置。
本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的運行過程已在圖6和圖7中作了很好的說明。在運行期間，在管子的一端供給分子氧或空氣，并使其流過在電極20和16之間的間隙25，從發(fā)生器的一端到另一端。在分子氧或空氣通過間隙25期間，分子氧或空氣中的氧氣承受在電極20和16之間的高電壓，從而使得分子氧被轉換成臭氧(O3)，這是現有技術已知的方法。為獲得優(yōu)化的轉換，通過該系統的氧氣或空氣的流速也是現有技術已知的。
本發(fā)明的方法包括把多根管子的每一端向外張開或擴展成為六邊形，然后把各相鄰管子的向外張開的端部的相配合的邊緣互相連接，構成緊湊組合的嵌套結構。如前面所述，這種連接最好用焊接或類似的方法進行，其中，相配合的邊緣形成一封閉空間，構成冷卻通道18。在優(yōu)化的方法中，通過把具有六方體外形的沖頭強制沖入普通的圓柱形管子中的方法，形成向外張開的端部，由此，使得向外張開的端部成為邊形。然而，應注意到使端部向外張開的其他方法也可以被使用。另外，優(yōu)選的實施例示出了兩個向外張開的管子端部，然而也可以應用僅有一個端部是向外張開的。
雖然優(yōu)選實施例和方法的說明是相當特殊的，但是，可能會有各種各樣的修改，但這不會偏離本發(fā)明所述的精神。另外，權利要求書也規(guī)定了本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種多管臭氧發(fā)生器，包括多根臭氧發(fā)生管，每根發(fā)生管包括中間管狀部份和向外張開的六邊形的端部，其中所述的管子沿著由所述的六邊形端部確定的邊緣被互相連接。
2.如權利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其中所述的六邊形端部確定多個相配合的邊緣，并且沿著所述管子的對應的相配合的邊緣把這些管子互相連接。
3.如權利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其中所述的中間管狀部份是細長的。
4.如權利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其中所述的中間管狀部份的橫截面積小于所述的六邊形端部的橫截面積。
5.如權利要求4所述的臭氧發(fā)生器，其中所述的中間管狀部份為普通的圓環(huán)形橫截面形狀。
6.如權利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其中每根管子包括沿著相鄰接管子的所述六邊形端部的對應邊緣進行的焊接。
7.如權利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其中每根管子均用導電材料構成。
8.如權利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其中每根管子包括臭氧發(fā)生裝置。
9.如權利要求8所述的臭氧發(fā)生器，其中所述的管子由形成第一電極的導電材料構成，其中所述的臭氧發(fā)生裝置包括絕緣元件和第二電極，所述第二電極裝在所述的絕緣元件里，并與所述的第一電極隔開。
10.如權利要求9所述的臭氧發(fā)生器，其中所述的臭氧發(fā)生裝置包括對中裝置，用作把所述的絕緣元件放在所述的中間管狀部份內的正中位置。
11.權利要求10所述的臭氧發(fā)生器包括把第一和第二電極中的一個電極連接到高壓電源的裝置。
12.如權利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其中各相鄰管子的中間管狀部份被互相隔開，從而使各相鄰管子之間形成冷卻通道。
13.如權利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其中臭氧發(fā)生管的個數等于7、9、37、61或者91。
14.如權利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其中所述管子的每一端都有一個向外張開的六角形的端部。
15.如權利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其中每根管子均與其他管子平行。
16.制造多管臭氧發(fā)生器的方法包括下列各步驟把多根臭氧發(fā)生管中的每根管子形成向外張開的六邊形的端部;以及沿著由所述六邊形端部確定的相對應的邊緣，把相鄰接的管子互相連接起來。
17.權利要求16所述的方法包括用焊接法把相鄰接的管子互相連接起來。
18.權利要求16所述的方法包括在所述多根臭氧發(fā)生管的每一端都形成一個向外張開的六邊形的端部。
19.如權利要求16所述的方法，其中通過把六邊體形的沖頭沖入所述的管子，形成所述的六邊形端部。
全文摘要
一種多管臭氧發(fā)生器包括彼此間非?？拷亟M裝或嵌套在一起的多根臭氧發(fā)生管，以有一個緊湊嵌套的形式，而且在各管之間仍有足夠的冷卻通道。每根管子有中間部分和擴大或向外張開的六邊形端部，沿六邊形的相配合的邊緣，把相鄰的向外張開的六邊形端部連接起來。本發(fā)明也涉及到制造這種臭氧發(fā)生器的方法。
文檔編號C01B13/11GK1070163SQ92105968
公開日1993年3月24日 申請日期1992年6月26日 優(yōu)先權日1991年6月26日
發(fā)明者道格拉斯L·奧爾森 申請人:奧斯莫尼克斯股份有限公司