УСТРОЙСТВО С НЕСАМОСТОЯТЕЛЬНЫМ РАЗРЯДОМ ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ОЗОНА И КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 1995 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к технике несамостоятельного газового разряда, нашедшего широкое применение в электроионизационных лазерах и используемого в генераторах озона с несамостоятельным разрядом, и может обеспечить комплексную очистку сточной и питьевой вод.

Основным параметром, определяющим эффективность работы генераторов озона, является энергетический выход озона, т.е. количество озона, получаемого за счет расхода единицы энергии.

По этому показателю лучшие параметры у озонаторов с использованием пучков быстрых электронов (до 7 эВ/молек.), но с учетом эффективности преобразования энергии от первичного ее источника, составляющей 10-30% технической сложности и дороговизны создания ускорителей электронов с большой выходной мощностью предпочтительно генерирование озона в несамостоятельном разряде, контролируемом электронным пучком [1-3]
Известна установка для генерации озона на основе несамостоятельного разряда, контролируемого электронным пучком [4] Установка содержит устройство ионизации (УИ) ускоритель электронов, разрядный промежуток газоразрядную камеру (ГРК) с продольным разрядом, перфорированные отверстиями электроды разрядного промежутка, пропускающие рабочий газ, а со стороны катода электронный пучок УИ. Напряжение разряда приложено к аноду ГРК. Исследования разряда на этой установке показали, что выход озона резко возрастает при напряженностях поля в ГРК Е/р>10 кВ/см.

Однако для промышленного генератора озона на основе несамостоятельного разряда необходимо прикладывать на электроды ГРК напряжение в несколько десятков киловольт, а для повышения электропрочности профилировать электроды. Все это усложняет конструкцию ГРК и системы питания разряда. Кроме того, использование установки с несамостоятельным разрядом, контролируемым электронным пучком, для очистки воды только озонированием представляется недостаточным.

Целью изобретения является повышение производительности и надежности работы, радиационная обработка воды.

Для этого в устройстве с несамостоятельным разрядом для генерации озона и комплексной очистки воды, содержащем устройство ионизации, выполненное в виде ускорителя электронов, газоразрядную камеру с электродами и диэлектрическими стенками, электроды выполнены из набора решеток, пропускающих рабочий газ и электронный пучок, подключенных попарно к противоположным полюсам источника питания с заземленной средней точкой, установленных своими плоскостями параллельно потоку рабочего газа и поперек оси электронного пучка, при этом выводное фольговое окно ускорителя снабжено заземленной, пропускающей электроны решеткой, а торец газоразрядной камеры выполнен в виде заземленной стенки канала для транспортирования воды.

В устройстве электроды разрядного промежутка могут быть выполнены из набора решеток, установленных своими плоскостями параллельно потоку рабочего газа и параллельно оси электронного пучка.

В устройстве электроды разрядного промежутка могут быть выполнены из набора решеток, установленных своими плоскостями перпендикулярно потоку рабочего газа и параллельно оси электронного пучка.

К отличительным признакам предлагаемого изобретения можно отнести: использование многоэлектродной системы разряда с напряжением относительно заземленных элементов конструкции вдвое меньше, чем между электродами и общим небольшим напряжением источника питания, поперечную ионизацию газа при продольном по потоку газа разряде между электродами, а также транспортировку очищаемой воды под воздействием жесткого рентгеновского излучения.

На фиг.1-6 схематично показаны различные варианты выполнения устройства.

Устройство содержит газоразрядную камеру, состоящую из предохранительной решетки 1, диэлектрических стенок 3 и стенки канала 4 для транспортировки воды, а также устройство ионизации, выполненное в виде ускорителя 2 электронов, герметично состыкованное с предохранительной решеткой 1 и диэлектрическими стенками 3. Также герметично состыкована с диэлектрическими стенками 3 стенка канала 4 транспортировки воды. Электродные решетки 5 закреплены в диэлектрических стенках 3 и попарно подсоединены к противоположным полюсам источника питания разряда с заземленной средней точкой 6. Герметичная система прокачки рабочего газа, смеситель воды и озона и другие элементы устройства для комплексной очистки воды на фиг.1-6 не показаны.

Устройство работает следующим образом. Широкоапертурный пучок ускоренных электронов из ускорителя 2, проходя предохранительную решетку 1 и электродные решетки 5, производит ионизацию рабочего газа в каждом разрядном промежутке. От приложенного к электродным решеткам 5 напряжения между ними загорается несамостоятельный объемный разряд. Неравновесность, необходимая для генерации озона, создается как быстрыми электронами, так и разрядом.

Необходимым условием высокой производительности установки для продуцирования озона является напряженность электрического поля разряда, превышающая 10 кВ/см. В сравнительно небольшом промежутке в поле, приближенном к электрическому полю плоского конденсатора, эта цель достигается легче. К тому же вполне возможно обойтись источником питания на сравнительно низкое напряжение. Сочетание плюса и минуса на средних электродных решетках 5 позволяет удвоить напряжение между электродами по сравнению с необходимым по изоляции на землю. Предохранительная решетка 1 замыкает разрядную зону до фольги ускорителя электронов. Жесткое тормозное рентгеновское излучение воздействует на биологические составляющие очищаемой воды. При установке дополнительной заземленной решетки перед стенкой канала для транспортировки воды возможно ламинарное истечение очищаемой воды под прямым воздействием пучка электронов, что позволяет углубить процесс очистки воды.

Использование: в системах очистки и обеззараживания сточной и питьевой воды. Сущность изоретения: в устройстве с несамостоятельным разрядом для генерации озона и комплексной очистки воды, содержащем устройство ионизации-ускоритель электронов, разрядный промежуток-газоразрядную камеру, электроды разрядного промежутка и диэлектрическую структуру, электроды разрядного промежутка выолнены из набора решеток, пропускающих рабочий газ и электронный пучок, подключенных попарно к противоположным полюсам источника питания с заземленной средней точкой, установленных своими плоскостями параллельно потоку газа и поперек оси электронного пучка либо параллельно потоку рабочего газа и параллельно оси электронного пучка, либо перпендикулярно потоку рабочего газа и параллельно оси электронного пучка; при этом выводное фольговое окно ускорителя снабжено заземленной пропускающей электроны решеткой, а торец газоразрядной камеры выполнен в виде заземленной стенки канала для транспортировки воды. 2 з.п. ф-лы 6 ил.

1. УСТРОЙСТВО С НЕСАМОСТОЯТЕЛЬНЫМ РАЗРЯДОМ ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ОЗОНА И КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ, содержащее устройство ионизации, выполненное в виде ускорителя электронов, газоразрядную камеру с электродами и диэлектрическими стенками, отличающееся тем, что электроды выполнены из набора решеток, пропускающих рабочий газ и электронный пучок, подключенных попарно к противоположным полюсам источника питания с заземленной средней точкой, установленных своими плоскостями параллельно потоку рабочего газа и поперек оси электронного пучка, при этом выводное фольговое окно ускорителя снабжено заземленной пропускающей электроны решеткой, а торец газоразрядной камеры выполнен в виде заземленной стенки канала для транспортировки воды. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электроды разрядного промежутка выполнены из набора решеток, установленных своими плоскостями параллельно потоку рабочего газа и параллельно оси электронного пучка. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электроды разрядного промежутка выполнены из набора решеток, установленных своими плоскостями перпендикулярно к потоку рабочего газа и параллельно оси электронного пучка.