Benutzer:BAETZ/SC - Ionisationsröhre
Eine SC – Ionisationsröhre ist ein Luftionisationsgerator in Form einer Isolator-Röhre aus Glas, in deren Hohlraum sich eine hülsenförmige Innenelektrode und außerhalb eine hülsenförmige Außenelektrode befindet. Durch Anlegen von Hochspannung zwischen 1.500 - 2.850 Volt entstehen Koronaren, die eine diffuse Elektronenemission an die Luft abgegeben und zur Bildung von Sauerstoff – Cluster (SC) führen. Diese Sauerstoffmoleküle in der Luft dienen der Luftdesinfektion und der Luftaufbereitung im Sinne der Bioklimatik. Bei diesem Vorgang wird kein Ozon erzeugt.
Begriff
Während der Begriff Ozonröhre nach hergebrachtem Alltagssprachgebrauch für die Bezeichnung „Ladungsänderungen“ verwendet wurde, wird in der modernen fach-sprachlichen Verwendung des Wortes Ionisationsröhre, ganz differenziert auf das Verfahren zum Erzeugen von Koronarentladungen und die Bildung von Sauerstoff-Clustern in der Luft abgestellt. Wobei die Elektroden mit einem zwischen diesen angeordneten Isolator ebenso an Hochspannung angelegt werden. Das durch eine Ionisationsröhre, mit gelochter Hülse als Innenelektrode und einem netzartigen Zylinder als Aussenelektrode unter Anwendung von Hochspannung bei 2.850 Volt Wechselspannung Koronaren erzeugt werden, welche durch eine diffuse Elektronenemission zur Bildung von Sauerstoff-Clustern von 10 – 80 Sauerstoffmolekülen pro 1cm³ in Luft führen, ohne dabei Ozon zu erzeugen.
Geschichte
Die erste Ozonröhre wurde bekanntlich 1880 durch Werner v. Siemens entwickelt und diente der Ozonerzeugung, um im großtechnischen Stil die Trinkwasserqualität sicher zu stellen und Krankheiten zu vermeiden.
Die vermeintlich erste „Ionisationsröhre“ stammte ebenso aus der Hand Werner von Siemens und war jedoch eine Elektronenröhre die als Vakuummessröhre in der Messtechnik eingesetzt.
Die erste Ionisationsröhre, die als Isolatorröhre zur Erzeugung von Koronaren Entladungen in Luft entwickelt wurde, geht auf eine Technikidee / Fragestellung von Albert Einstein zurück. Bereits 1908 stellte sich in seinen Studienkreis „Berner Akademie“ die Frage nach sauberer Bioklimatik und den Eigenschaften von guter Luft. 1910 lies er den bekannten Potentialmultiplikator von seinem Freund Paul Habicht bauen und forschte gemeinsam mit Conrad Habicht an diesem Gerät. Der Sohn von Conrad Habicht, John Habicht wiederum entwickelt ca. 40Jahre später, also 1950 - 1960 an der TH Zürich die heute bekannte Ionisationsröhre und definierte die Besonderheiten im Hinblick auf die Bioklimatik von Luft.
Aufbau
Mechanischer Aufbau
Die klassische SC – Ionisationsröhre besteht aus einem dünnwandigen Glaskolben in welchem sich die Anode in Form eines Lochbleches als Hülse Inwandig anlehnt. Die Hochspannung gelangt vom Trafo über einen Gewindezapfen in der Abschlusskappe und einem Stehbolzen mit stirnseitigem Kontaktfederkranz zur Anode.
Diese stabile und geschlossene Bauform minimiert die innere Oxidation der Einbauteile und ermöglicht den langlebigen Einsatz auch bei hoher Luftfeuchtigkeit.
Die äußere Kathode ist eine Hülse und bestand anfangs aus einer Drahtmatte die längsseitig als scharfkantige Naht punktgeschweißt wurde.
Von der Inneren Anode gelangt die Hochspannung zur äußeren Kathode und erzeugt im Gitternetz der Anode das Koronare Plasma welches gar elektrisch grün leuchtet.
Im Laufe der Jahrzehnte wurden vielerlei Änderungen an der Ionisationsröhre vorgenommen. Parallel zu dieser Bauart haben sich auch andere Materialkombinationen bewährt.
Moderner Aufbau
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Funktionsweise
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Ionisationsröhre
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Trafo
Ionisationsröhren der verschiedensten Hersteller mögen oftmals optisch identisch erscheinen, jedoch ist die Leistungsabgabe immer auch an den vom jeweiligen Hersteller verwendeten Trafo gebunden. Die Eingangsspannung variiert hierbei von 12Volt bis 230V und ist für Fachfirmen (Trafohersteller) unproblematisch. Die Ausgangsspannung des Trafo in seiner ganzen Bauart bestimmt jedoch in Verbindung mit der Fläche der jeweiligen Ionisationsröhre, die Korona und somit die Ionisationsleistung. Der Input in die Röhre, die Bauart und der zu messende Output (Ionisationleistung) + max. Spannungsabfall über die Kathode, definieren das Maximum an Ionisationsenergie, welches dieses Paar erzeugen kann.
Versierte Hersteller von Transformatoren können natürlich das Optimum der Ionisationsleistung einer Ionisationsröhre bei 2.850V überspringen und Transformatoren mit 6.000V liefern, jedoch wird hiernach aus einer Ionisationsröhre eine Ozonröhre.
Einsatzgebiete
Die meisten Ionisationsröhren mit einer Arbeitsspannung von 2.850Volt Wechselspannung werden in der Lüftungstechnik von Gebäuden, Räumen und Anlagen zur Entkeimung, der Geruchsneutralisation und zum Abbau von Schadstoffen eingesetzt. Die klassischen Geräte mit der Kombination von Trafo und Ionisationsröhre bildet kein Ozon und sind in der Handhabung unproblematisch. Das Hauptziel der Luftentkeimung und der verbesserten Luftqualität ist überall möglich.
Ionisationsröhren die mit 3.000 und mehr Volt betrieben werden, sind Hochspannungsröhren zur Ozongewinnung und werden zumeist in technischen Anlagen eingesetzt. Ozon ist das stärkste Oxydationsmittel in Luft, und kann Schadstoffe im ppm-Bereich minimieren. Sicherheitstechnik ist hierbei vorgeschrieben und auch zwingend notwendig. Ozon greift aber auch die Anlage selbst an.
Es gibt zahlreiche Steuersystem zur Ionisationsröhre / Hochleistungsröhre die als Gleichrichter- oder Pulsbetriebssteuerung funktionieren und Spannung von 1.500 bis 6.000Volt realisieren. Der Übergang von einer Ionisationsröhre zu einer Ozonröhre ist hierbei fließend und nur durch moderne Sensorik oder Gutachter belegbar.
Vergleiche zu ähnlichen Röhren
Ozonröhren gleicher / ähnlicher Bauart die mit 3.000 bis 6.000 Volt Wechsel- oder Gleichspannung betrieben werden, sind Ozongeneratoren die analog einer UV-C-Röhre mit 185 Nm spezifisches Ozon erzeugen welches dadurch eine indirekte, ebenfalls Keimtötende und Schadstoff abbauende Wirkung aufweist.
Ozonröhren gleicher oder ähnlicher Bauart, die mit >10.000Volt zum industriellen Schadstoffabbau sind gleichfalls Ozongeneratoren die große Ozonmengen produzieren und Zielgerichtet zur Abluftreinigung einsetzen.
Ionisationsröhrentypen
Ionisationsröhren definieren ihre Leistungsabgabe über die Fläche der Korona auf dem Isolatorkolben, in der Kathode. Verschieden Längen werden unter verschiedenen Typenbezeichnungen definiert. Ein zweiter Aspekt, ist der Durchmesser des Isolatorkolben, da auch dieser die Fläche der Koronaren und somit die Leistungsabgabe beeinflusst. Ein dritter Aspekt sind unterschiedliche Gewindezapfen in der Abschlußkappe der Ionisationsröhre die je nach Hersteller Metrisch M5 oder M6 sein können.
Ionisationsröhren mit einer Abschlußkappe verfügen über einen Anodenanschluß und einer losen Kathodenklemme. Ionisationsbipolröhren mit zwei Abschlußkappen verfügen beidseitig über einen Anodenanschluß und einen Kathodenanschluß.
Qualität - Zielsetzung der Röhre entscheidet über den Hersteller Typ.
Lebensdauer
Ionisationsröhren jedweder Bauform verlieren im Dauerbetrieb an Ionisationsleistung, da die innere Anode aus rein physikalischen Gründen in Lösung geht. Bei neueren Ionisationsröhren wurde zunehmend statt einem reinen Aluminium-Lochblech, ein Verbundmetall aus Edelstahl und Alumminium für die innere Anode verwendet und somit die Lebensdauer der Ionisationsröhre auf sichere 24.000 bis 48.000 Betriebsstunden verlängert.
Silbern bedampfte Hochleistungsröhren sind ebenso ein Versuch, die Lebensdauer zu verlängern.
Das äußere Gitter einer Ionisationsröhre, die Kathode ist aus einem Edelstahlgestrick welches langlebig und unempfindlich ist.
Der Hauptausfallgrund einer Ionisationsröhre ist der Glasbruch des dünnen Isolatorglaskolben der die Anode von der Kathode trennt, und schon bei kleinsten Haarrissen zum elektrischen Kurzschluss führt. Verunreinigungen im Glas sind sehr selten, können jedoch auch zu einem punktuellen Durchschlag führen. Herkömmliche Quarzgläser alter in ihrer Struktur, neuere Industriegläser sind auf Langlebigkeit ausgerichtet.
Die Lebensdauer der Ionisationsröhre hängt also im Wesentlichen vom Handling des Glaskolbens vor dem eigentlichen Einbau ab. Während dem elektrischen Dauerbetrieb wirken Schwingungen der Ionisationsröhre, durch Luftströmung an der Ionisationsröhre ebenso ein, wie der Umgang mit der Ionisationsröhre bei der Wartung durch das Servicepersonal.
Aspekte wie Feuchtigkeit, Fettablagerungen und Schmutz aus der Ionisationsröhre verursachen Griechströme bis in das Ionisationsgerät und zerstören ebenso die Ionisationsröhre. Der Kurzschluß im Trafo, zerstört diesen ebenso.
Siehe auch
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Literatur
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Patente
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Weblinks
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Quellen
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