ОЗОНАТОР Российский патент 1997 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к устройствам для получения озона, используемым в биологии, химической промышленности, медицине, сельском хозяйстве, пищевой, текстильной и других областях народного хозяйства.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является озонатор, содержащий коаксиально расположенные трубчатые внешний электрод, установленный на диэлектрическом элементе, и отделенный от него разрядным промежутком внутренний электрод со спиральным рифлением на его наружной поверхности. На выступах рифлений электрода происходит накопление зарядов, приводящих к первоначальному пробою из-за местного повышения напряженности электрического поля, который затем распространяется по всей поверхности электрода. Полученный разряд озонирует кислород. При этом величина напряжения источника питания остается без изменения, а выход озона увеличивается.

Недостатком этого озонатора является то, что его конструкция не позволяет получать максимальной производительности получения озона при заданной электрической мощности. Кроме того, при сборке устройства возникают технологические сложности, связанные с центровкой элементов, так как в озонаторах трубчатого типа необходимо выдерживать соосность коаксиальных элементов, образующих разрядную камеру, для обеспечения постоянного зазора между электродами по всему объему озонатора.

Задачей изобретения является повышение производительности озонатора за счет улучшения условий разряда.

Задача решается тем, что в озонаторе, включающем коаксиально расположенные электроды, подключенные к высоковольтному источнику переменного тока, один из которых выполнен в виде спирали, и диэлектрический элемент, расположенный между ними, согласно изобретению поверхность диэлектрического элемента, обращенная к спиральному электроду, выполнена шероховатой либо с поверхностным слоем несплошной структуры, например ячеистой, либо с включениями диэлектрического материала, отличающегося от основного по диэлектрической проницаемости.

Диэлектрический элемент может быть выполнен прямоугольного сечения с центральным отверстием, в котором расположен внутренний электрод.

Озонатор может иметь спиральный электрод, установленный на каркасе и расположенный в центральном отверстии диэлектрического элемента, поверхность которого выполнена шероховатой, ячеистой или с включением материала с другой диэлектрической проницаемостью, а на внешней поверхности диэлектрического элемента нанесен слой электропроводящего материала, являющегося вторым электродом.

Озонатор может быть снабжен отражательным экраном в форме параболы, в фокусе которой расположен сам озонатор.

На фиг. 1 показан озонатор, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 озонатор со спиральным электродом внутри другого электрода; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 диэлектрик с шероховатой поверхностью; на фиг. 6 составной диэлектрик; на фиг. 7 диэлектрик с включениями; на фиг. 8 озонатор с экраном.

Озонатор содержит разрядный элемент, включающий коаксиально расположенные электроды 1 и 2. Электрод 1 расположен на диэлектрическом элементе 3. В конструкции, представленной на фиг. 1, электрод 1 выполнен в виде спирали и расположен на электрическом элементе 3 прямоугольного сечения с центральным отверстием, в котором находится электрод 2, выполненный в виде стержня или слоя токопроводящего материала, нанесенного на поверхность центрального отверстия диэлектрического элемента 3. Электроды подключены к высоковольтному источнику переменного тока 4. Диэлектрический элемент 3 служит каркасом для спирального электрода 1. Такая форма каркаса обеспечивает постоянство зазора между электродами 1 и 2 по всему объему озонатора. Поверхность диэлектрического элемента 3, обращенная к спиральному электроду, выполнена шероховатой. Эта шероховатость может быть достигнута либо механической обработкой поверхности диэлектрического элемента (фиг. 5), либо использованием составного диэлектрического элемента (фиг. 6), верхний слой которого может иметь ячеистую или пористую структуру, например стекловолокно, или содержать включения диэлектрического материала с другой диэлектрической проницаемостью (фиг. 7).

Озонатор может иметь конструкцию, представленную на фиг. 3, когда спиральный электрод 1 расположен в центральном отверстии диэлектрического элемента 3, на внешней поверхности которого нанесен токопроводящий слой, являющийся электродом 2, при этом поверхность центрального отверстия диэлектрического элемента 3 выполнена шероховатой по одному из описанных ранее способов. Спиральный электрод может быть расположен на каркасе 5, например, пластине, зафиксированной в центральном отверстии по его диаметру.

Озонатор может быть снабжен экраном 6 (фиг. 8) с отражательной поверхностью, выполненным в виде параболы, в фокусе которой расположен сам озонатор 7.

Озонатор работает следующим образом.

Между электродами 1 и 2 от источника переменного тока 4 подается высокое напряжение 5 7 кВ с частотой 10 20 кГц, что обуславливает возникновение "тихого" электрического разряда с образованием озона. Выполнение поверхности диэлектрического элемента 3 с шероховатостями, образованными механической обработкой, или с несплошным верхним слоем за счет ячеистой структуры или включениями в верхний слой материала с другой диэлектрической проницаемостью обуславливают увеличение эффективной площади разряда, что приводит к росту числа единичных импульсов разрядов. Местное повышение напряженности электрического поля улучшает условия возникновения разряда, а также уменьшает энергию единичного импульса, повышая его интенсивность. Это обеспечивает начало возникновения разряда при меньших напряжениях питания и значительное увеличение количества получаемого озона при тех же энергетических затратах, что и при традиционном выполнении диэлектрического элемента озонатора.

Вариант конструкции озонатора по фиг. 1 может быть использован, например, для обработки и дезинфекции медицинского и косметического инструмента и посуды, обеззараживания воды и т.д.

Вариант конструкции по фиг. 3 удобен для использования совместно с компрессором или вентилятором для получения направленного потока озона высокой концентрации, выходящего из центрального отверстия озонатора. Он может использоваться при обработке продувке медицинских принадлежностей типа катетеров, шлангов, трубок и т.п.

Возможно использование озонатора для получения направленного распространения озона без принудительного продува за счет использования параболического экрана фиг. 8.

Использование предлагаемого изобретения позволяет значительно повысить производительность работы озонатора без увеличения энергозатрат и увеличить эффективность за счет конструктивного решения диэлектрического элемента. Предлагаемая конструкция технологична в сборке, так как не требует специальной центровки элементов, обеспечивающей постоянство зазора по всему объему озонатора.

Использование: получение озона с помощью электрического разряда для использования в биологии, медицине, химии и других областях народного хозяйства. Трубчатый озонатор содержит коаксиально расположенные электроды, один из которых имеет форму спирали. Между электродами размещен диэлектрический элемент, поверхность которого, обращенная к спиральному электроду, выполнена шероховатой или с поверхностным слоем несплошной структуры, например, ячеистой, или с включениями диэлектрического материала, отличающегося от основного по диэлектрической проницаемости. Приведены варианты выполнения устройства. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Озонатор, содержащий коаксиально расположенные электроды, подключенные к высоковольтному источнику переменного тока, один из которых выполнен в виде спирали, и диэлектрический элемент, расположенный между ними, отличающийся тем, что поверхность диэлектрического элемента, обращенная к спиральному электроду, выполнена шероховатой, или его поверхностный слой выполнен из материала несплошной структуры, или с включениями диэлектрического материала, отличающегося от основного по диэлектрической проницаемости. 2. Озонатор по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрический элемент с расположенным на нем спиральным электродом, в сечении имеет прямоугольную форму с центральным отверстием, в котором расположен второй электрод в виде электропроводящего слоя на поверхности центрального отверстия либо в виде стержня. 3. Озонатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что спиральный электрод, установленный на каркасе, зафиксирован в центральном отверстии диэлектрического элемента, а второй электрод в виде электропроводящего слоя нанесен на внешнюю поверхность диэлектрического элемента. 4. Озонатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен отражательным экраном в форме параболы, в фокусе которой расположен озонатор.