ОЗОНАТОР Российский патент 1997 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для получения озона в электрическом разряде и может быть использовано в биологии, медицине, химической промышленности и сельском хозяйстве для дезинфекции, дезодорации, антисептирования помещений.

Известны озонаторы, разрядные элементы выполнены так, что между одним из электродов и поверхностью диэлектрика создан воздушный зазор. При подаче на электроды высокого напряжения в этом зазоре возникают "барьерные разряды", создающие озон. Мощные озонаторы содержат трубчатые разрядные элементы, состоящие из коаксиальных токопроводящих электродов, разделенных диэлектрической трубой. В зазор между трубой и одним из электродов продувается воздух, другой электрод охлаждается водой. Такие озонаторы содержат несколько десятков трубчатых разрядных элементов [1]
Недостатки трубчатых разрядных элементов:
с увеличением мощности озонатора для улучшения теплоотвода необходимо увеличивать воздушный зазор. Это требует увеличения высокого напряжения и сопровождается проблемами, связанными с надежностью высоковольтной изоляции;
конструктивные элементы для центрования диэлектрической трубы создают сопротивление воздушному потоку;
барьерный разряд возникает только при некотором, достаточно высоком напряжении. До его возникновения через разрядный элемент протекает емкостной ток, осложняющий режим работы источника высокого напряжения.

В качестве прототипа выбран озонатор свободный от этих недостатков. Он содержит разрядные элементы, состоящие каждый из электрода в виде воды, протекающей в диэлектрической трубе, и электрода в виде ленты, закрепленной на внешней поверхности этой трубы по спирали [2] Положительным в таком озонаторе является то, что уже при небольшой величине высокого напряжения на электродах, вдоль поверхности диэлектрика, возникают поверхностные разряды, создающие озон.

Недостатки прототипа:
в разрядном элементе используется меньше половины поверхности диэлектрика: с одной его стороны вода (здесь разрядов нет), а с другой стороны металлическая лента, по краям которой происходят разряды (но под самой лентой разрядов также нет);
конструктивная плотность компоновки трубчатых разрядных элементов довольно низка: много свободного пространства между трубами;
качественное изготовление диэлектрической трубы (обычно она стеклянная) представляет определенные технологические трудности.

Целью изобретения является повышение эффективности получения озона, уменьшение массо-габаритных показателей и трудоемкости изготовления, повышения надежности озонаторов.

Сущность изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков: разрядный элемент предлагаемого озонатора состоит из плоской диэлектрической пластины, на которой закреплены электроды, каждый в виде соединенных между собой токопроводящих стрежней, кроме того, озонатор состоит из "n" каналов, каждый из которых содержит стопку разрядных элементов и независимый источник высокого напряжения, соединенный с ними.

Совокупность существенных признаков характеризует
форму электродов, входящих в состав разрядного элемента: электроды выполнены каждый в виде соединенных между собой токопроводящих стержней, причем стержни могут быть неодинакового сечения;
взаимное расположение элементов: электроды могут быть закреплены на одной или обеих поверхностях диэлектрической пластины;
взаимосвязь между элементами: каналы озонатора содержат независимые источники высокого напряжения.

Кроме этого:
разрядные элементы выполненные в виде диэлектрической пластины, на обеих поверхностях которой закреплены электроды, отделены друг от друга разделительными диэлектрическими пластинами и собраны в стопку;
разрядные элементы выполненные в виде диэлектрической пластины с электродом на одной ее стороне, собраны в стопку без разделительных диэлектрических пластин.

В предлагаемом озонаторе, сохраняя положительные качества прототипа (разряды возникают при небольшой величине высокого напряжения), за счет проведенных конструктивных изменений, разрядный элемент приобретает качественное отличие: в нем одновременно существуют два вида разрядов (барьерный и поверхностный).

Другим положительным результатом является существенно меньшая взаимная емкость электродов, что существенно облегчает режим работы источника высокого напряжения.

Достигнутые технические результаты повышают эффективность получения озона, увеличивают надежность, уменьшают массо-габаритные показатели и трудоемкость изготовления озонаторов, в том числе способствует появлению у объекта изобретения в целом ряда новых полезных свойств:
по сравнению с прототипом, в предлагаемых более компактных разрядных элементах полностью используются обе поверхности диэлектрической пластины;
изменяя сечение и профиль токопроводящих стержней, можно регулировать конфигурацию электрического поля в зазоре, влияя тем самым на производительность разрядного элемента;
в новых разрядных элементах отвод тепла происходит непосредственно из области газового разряда;
предлагаемый озонатор состоит из "n" каналов с независимыми источниками высокого напряжения, поэтому выход из строй одного канала приводит к потере лишь части мощности озонатора.

На фиг. 1 изображен разрядный элемент, состоящий из плоской диэлектрической пластины 1, на которой закреплены электроды, каждый в виде токопроводящих стержней 2, соединенных перемычкой 3; на фиг.2 озонатор 4 из "n" каналов 5, состоящих из собранных в стопку разрядных элементов, включающих в себя диэлектрические пластины 1 и токопроводящие стержни 2, отделенные друг от друга разделительными диэлектрическими пластинами 6. К электродам 2 подключен независимый источник высокого напряжения 7.

Разрядные элементы могут быть выполнены в виде диэлектрической пластины с электродом на одной ее стороне. В этом случае разрядные элементы собираются в стопку без разделительных пластин.

Озонатор работает следующим образом.

Под действием высокого напряжения вблизи электродов 2 вдоль обеих поверхностей пластины 1 происходят поверхностные разряды. Эти разряды инициируют барьерные разряды между электродами 2 и разделительной пластиной 6. В результате барьерного и поверхностного разрядов образуется озон.

Возможность практического применения изобретения подтверждается успешными испытаниями опытного образца, выполненного на базе выпускаемых промышленностью элементов.

Изделие относится к устройствам, предназначенным для получения озона в электрическом разряде. Озонатор состоит из одного или нескольких каналов, каждый из которых содержит независимый источник высокого напряжения и стопку плоских разрядных элементов. Разрядный элемент выполнен из диэлектрической пластины, на которой закреплены электроды, каждый в виде токопроводящих стержней, соединенных между собой. К электродам подключен источник высокого напряжения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Озонатор, содержащий разрядные элементы, состоящие из электродов и разделяющего их диэлектрика, а также высоковольтный источник переменного напряжения, соединенный с электродами, отличающийся тем, что диэлектрик выполнен в виде плоской диэлектрической пластины, на которой закреплены электроды, каждый в виде соединенных между собой токопроводящих стержней. 2. Озонатор по п. 1, отличающийся тем, что он состоит из n каналов, каждый из которых содержит стопку разрядных элементов и независимый источник высокого напряжения, соединенный с ними.