ОЗОНАТОР Российский патент 1995 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к устройствам для получения озона и может быть использовано в очистке промышленных и бытовых сточных вод, в обеззараживании питьевой воды, в химической технологии, а также в других отраслях народного хозяйства.

Известен озонатор (аналог), содержащий плоские прямоугольные металлические электроды, разделенные прямоугольными диэлектрическими пластинами (Патент США N 3801791, кл. 250-532, 1976).

Недостатком данного озонатора является малая удельная производительность по озону.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является озонатор, содержащий плоские металлические электроды, разделенные диэлектрическими пластинами, с расположенными на них рейками, создающими щелевые разрядные промежутки, стянутые в блок (авт. св. N 998328, кл. C 01 B 13//11, 1983). Недостатком прототипа является малый выход озона, большой уровень энергозатрат.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение энергозатрат и повышение удельной производительности озонатора.

Поставленная задача достигается тем, что в известном озонаторе, содержащем плоские металлические электроды, разделенные диэлектрическими пластинами, с расположенными на них рейками, создающими щелевые разрядные промежутки, стянутые в блок, и источник питания, электроды выполнены в виде спиралей, причем спирали нечетных слоев соединены между собой последовательно согласно, так же соединены между собой спирали четных слоев, а источник питания подключен к началу первой спирали нечетных слоев и к концу последней спирали четных слоев.

Предлагаемая конструкция обеспечивает решение поставленной технической задачи, так как при этом для генерации озона используются резонансные свойства спиральных электродов, позволяющие уменьшить энергозатраты на производство озона и увеличить удельную производительность озонатора.

На фиг. 1 представлена конструкция озонатора; на фиг. 2 конструкция спиральных электродов и схема их соединения; на фиг. 3 эквивалентная схема озонатора.

Озонатор содержит (фиг. 1) электроды 1, 2 3, 4, разделенные диэлектрическими пластинами 5, продольные рейки 6, расположенные между пластинами и источник питания 7. Электроды, показанные на фиг. 2, выполнены из металлической фольги. Конец 8 электрода 1 соединен с началом 9 электрода 3 а конец 10 электрода 2 соединен с началом 11 электрода 4. Соединения осуществлены через отверстия в центре диэлектрических пластин 5. Источник питания 7 подключен к началу 12 электрода 1 и к концу 13 электрода 4.

Спиральные электроды озонатора в целом могут быть представлены цепью с распределенными параметрами учитывающими магнитную и электрическую связи между ними. В предположении сильной магнитной связи между спиралями можно найти в явном виде выражение для входного сопротивления (Демирчян К.С. Гусев Г. Г. Синтез схем замещения катушки индуктивности с самокомпенсацией реактивной мощности. Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1987).

На фиг. 3 приведена синтезированная по входному сопротивлению эквивалентная схема, где 14 эквивалентное сопротивление, определяющее потери в проводниках спиралей, 15 эквивалентная индуктивность электродов, 16 эквивалентная емкость, 17 эквивалентная проводимость, учитывающая потери в диэлектрике между электродами и в разрядных промежутках.

Озонатор работает следующим образом. При подаче напряжения на электроды 1, 4 возникает электрическое поле между электродами. В результате на обеих поверхностях диэлектрических пластин 5 образуется тлеющий поверхностный разряд, что приводит к синтезу озона.

Из рассмотрения схемы на фиг. 3, очевидно, что на резонансной частоте может иметь место резонанс напряжений. Эквивалентные параметры 14-17 позволяют найти резонансную частоту и входное сопротивление в этом режиме. Генерация озона сопровождается колебаниями на резонансной частоте. Причем работа осуществляется на участке с отрицательным дифференциальным сопротивлением вольт-амперной характеристики электрического разряда. Это приводит к увеличению выхода озона на единицу подводимой энергии, т.е. к уменьшению энергозатрат.

В научной лаборатории МЭИ изготовлена действующая физическая модель озонатора. Проведены экспериментальные исследования. Полученные результаты подтверждают реализуемость поставленной цели изобретения.

Использование: получение озона для очистки промышленных и сточных вод. Озонатор содержит спиральные электроды, разделенные диэлектрическими пластинами, продольные рейки, создающие щелевые разрядные промежутки, и источник питания. Спирали нечетных слоев соединены между собой последовательно, также, как и спирали четных слоев. Источник питания подключен к началу первой спирали нечетных слоев и к концу последней спирали четных слоев. 3 ил.

ОЗОНАТОР, содержащий плоские металлические электроды, разделенные диэлектрическими пластинами, с расположенными на них рейками, образующими щелевые разрядные промежутки, стянутые в блок, и источник питания, отличающийся тем, что электроды выполнены в виде спиралей, причем нечетных слоев соединены между собой последовательно и спирали четных слоев последовательно соединены между собой, а источник питания подключен к началу первой спирали нечетных слоев и к концу последней спирали четных слоев.