ГЕНЕРАТОР ОЗОНА Российский патент 1995 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к озонаторному оборудованию и может быть использовано в качестве устройства для получения озона при обеззараживании питьевой воды, очистке сточных вод предприятий, городов и животноводческих ферм, а также в целлюлозно-бумажной промышленности, медицине и других отраслях.

Известны генераторы озона, в которых между двумя металлическими электродами имеется газовый зазор и диэлектрический слой (барьер), стабилизирующий разрядный ток и придающий разряду равномерный характер. Через разрядный промежуток продувается воздух, обогащенный кислородом воздух или чистый кислород, являющийся исходным газом для получения озона [1]
Производительность генераторов озона такого типа и энергозатраты на производство озона определяются в основном интенсивностью отвода тепла от разрядного промежутка, электрическими характеристиками диэлектрического барьера, размещением барьера с одной или двух сторон разрядного промежутка и обеспечением постоянства оптимальной длины разрядного промежутка. Высокие значения удельной производительности и низкие энергозатраты не могут быть достигнуты из-за недостаточно интенсивного отвода тепла, ограниченного значительной толщиной электродов (2-3 мм) и диэлектрического барьера (более 1 мм). Обеспечение постоянства оптимальной (0,5-1,0 мм) длины разрядного промежутка связано в большинстве случаев со значительным усложнением конструкции и повышением материалоемкости.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является озонатор пластинчатого типа, содержащий пакет чередующихся электродных пластин с высоким и нулевым электрическим потенциалом и диэлектрические прокладки. Электродные пластины расположены внутри диэлектрических прокладок (вформованы) в плоскости их симметрии. Диэлектрические прокладки выполнены из стеклоармированной пластмассы [2]
Недостатками этой конструкции озонатора являются малая допустимая удельная производительность и повышение энергозатрат на производство озона из-за неизбежного перегрева рабочего газа вследствие плохого теплоотвода из зоны разряда и низкой короностойкости диэлектрика.

Задача изобретения повышение удельной производительности и снижение материалоемкости и энергозатрат на производство озона путем интенсификации отвода тепла от разрядного промежутка, размещения барьера с двух сторон разрядного промежутка и обеспечения постоянства длины разрядного промежутка.

Это достигается тем, что электроды озонатора выполнены в виде полых элементов (например, полого диска с отверстием в центре), полученных соединением гофрированных кольцевых мембран с отношением радиуса кривизны гофр к длине разрядного промежутка, равным 5-25, причем гофры разнополярных элементов эквидистантны в пределах разрядного промежутка.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам предлагаемого изобретения, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Сравнение существенных признаков предлагаемого с признаками известных решений дает основание считать, что предлагаемое техническое решение отвечает критериям "изобретательский уровень" и " промышленная применимость".

На фиг. 1 показана электродная система; на фиг. 2 генератор озона.

Генератор содержит электрод 1, состоящий из гофрированных пластин 2, изготовленных из нержавеющей стали и равномерно покрытых с одной стороны изоляцией из короностойкого диэлектрика 3. В центре пластин имеются отверстия 4. Пластины герметично соединены (сварены) между собой так, чтобы образовалась полая гофрированная кольцевая мембрана, покрытая снаружи диэлектриком. Гофры придают пластинам жесткость и позволяют нанести диэлектрическое покрытие без нарушения плоскостности за счет компенсации гофрами температурных деформаций. При этом отношение радиуса кривизны гофр к длине разрядного промежутка должно быть в пределах 5-25, так как при меньшем отношении в процессе нанесения диэлектрика возможно образование дефектов, а при большем отношении становится ощутимой деформация пластин. Электроды снабжены штуцерами для подвода 5 и отвода 6 воды.

Пакет гофрированных мембран помещен в камеру 7, снабженную штуцерами 8 и 9 для подачи охлаждающей воды и рабочего газа соответственно, а также штуцерами 10 и 11 для отвода газоозонной смеси и охлаждающей воды. Между мембранами установлены дистанцирующие прокладки из изоляционного материала 12, не препятствующие проходу газа. Для крепления мембран имеется стяжная шпилька 13. Камера снабжена высоковольтным изолятором 14, через который на мембраны подается переменное напряжение так, что мембраны с нулевым и высоким потенциалами чередуются. К последним охлаждающая вода подается через шланг 15 из изоляционного материала, длина и диаметр которого выбираются из условия обеспечения высокого омического сопротивления.

При работе генератора озона рабочий газ (воздух или кислород) подается через штуцер 9 в камеру 7, в которой проходит между мембранами, на которые подается высокое напряжение. В разрядном промежутке между мембранами генерируется озон, который отводится через штуцер 10. Тепло, выделяющееся при разряде, отводится охлаждающей жидкостью. Интенсификация теплоотвода обусловлена волнистой формой канала.

Использование: при обеззараживании питьевой и технической воды озоном. Сущность изобретения: в генераторе озона, содержащем охлаждаемые высоковольтные и заземленные электроды, покрытые диэлектриком, электроды выполнены из жестко соединенных между собой гофрированных мембран, образующих кольцевую полость и сборки озонатора таким образом, что гофры разнополярных электродов эквидистанты в пределах разрядного промежутка, причем отношение радиуса кривизны гофр к длине разрядного промежутка равно 5-25, а отношение наружного диаметра кольцевого электрода к внутреннему диаметру составляет 2-8. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ГЕНЕРАТОР ОЗОНА, содержащий охлаждаемые водой высоковольтные и заземленные электроды, покрытые диэлектриком, корпус со штуцерами входа рабочего газа и охлаждающей воды и штуцерами выхода воды и газоозоновой смеси, отличающийся тем, что электроды выполнены из жестко соединенных между собой гофрированных мембран, образующих кольцевую полость, причем отношение радиуса кривизны гофр к длине разрядного промежутка равно 5-25, а гофры разнополярных электродов эквидистантны в пределах разрядного промежутка. 2. Генератор озона по п. 1, отличающийся тем, что отношение наружного диаметра кольцевого электрода к внутреннему диаметру составляет 2-8.