ГЕНЕРАТОР ОЗОНА Российский патент 1997 года по МПК C01B13/10 

Изобретение относится к устройствам для получения озона воздействием на кислород и его смеси искусственным ультрафиолетовым излучением и может быть использовано для очистки воздуха, газовоздушных смесей, аэрозольных смесей, питьевой воды, промышленных сточных вод и т.д. от различных токсических примесей.

Известен генератор озона [1] включающий герметичный корпус с входным и выходным патрубками, запорно-регулирующей аппаратурой и размещенным внутри него источником ультрафиолетового излучения. Его недостатками являются большие габариты, недостаточная электробезопасность.

Наиболее близким к изобретению является генератор озона [2] включающий герметичный корпус, входной и выходной патрубки и источник ультрафиолетового излучения.

Он имеет следующие недостатки:
высокие удельные затраты на производство озона,
необходимость наличия высоковольтной пускорегулирующей аппаратуры для создания тихого короткого разряда в воздушной среде,
низкая производительность установки,
низкая степень электробезопасности установки,
низкая ударная прочность установки вследствие использования кварцевого стекла для изготовления корпуса генератора.

Изобретение решает задачу создания установки для получения озона, характеризующейся низкими удельными затратами на производство самого генератора, низкой себестоимостью получаемого озона, высокими показателями эффективности генератора по озону, при этом установка должна быть максимально электробезопасна для обслуживающего персонала, иметь малый вес, обладать высокой ударной прочностью и надежностью в эксплуатации.

Сущность изобретения заключается в том, что генератор озона, содержащий источник ультрафиолетового излучения, размещенный в герметически замкнутом корпусе, снабженный входными и выходными патрубками, согласно изобретению снабжен в качестве источника ультрафиолетового излучения низковольтными источниками, оси симметрии которых размещены перпендикулярно оси симметрии корпуса, внутренняя поверхность которого выполнена светоотражающей, причем указанный генератор дополнительно оснащен отражателями, поверхность которых с обеих сторон выполнена светоотражающей, размещенными параллельно излучающим поверхностям источников ультрафиолетового излучения.

На фиг. 1 показан генератор, разрез; на фиг. 2 пояснение хода лучей ультрафиолетового излучения и их отражения внутри генератора.

На фиг. 1 и 2 не показаны компрессор, осушители и т.д. предназначенные для подготовки рабочей смеси, так как они широко известны.

Генератор озона 1 (фиг. 1) содержит низковольтные излучатели ультрафиолетового излучения 2, представляющие собой горелки от ртутных ламп высокого давления типа ДРЛ-125, заключенные в герметически замкнутый корпус 3, имеющий патрубки входа 4 и выхода 5 рабочей среды (далее под термином "рабочая смесь" следует понимать воздух, смесь воздуха с кислородом, либо смесь кислорода с различными газами, при этом рабочая смесь должна быть очищена от паров воды, механических примесей и предварительно охлаждена). Входной 4 и выходной 5 патрубки оснащены запорными вентилями 6. В корпусе 3, в нижней его части, размещен кронштейн-изолятор 7, на котором установлены излучатели 2, соединенные с электрическим разъемом 9 посредством проводников 10, на кронштейне-изоляторе установлены отражатели 8, размещенные параллельно излучающим поверхностям источников ультрафиолетового излучения 2. Поверхность отражателей 8 выполнена с обеих сторон светоотражающей. Генератор собран в виде блока последовательно установленных излучателей 2 на кронштейне-изоляторе 7, излучатели 2 соединены проводниками (не показаны) через разъем 9, проводники 10 с пускорегулирующей аппаратурой 11.

Генератор озона 1 работает следующим образом: рабочая смесь, предварительно осушенная и очищенная, подается посредством компрессора (не показан) в корпус 3 через патрубок 4. Вентилями 6, размещенными на соответственно входном 4 и выходном 5 патрубках, устанавливаются необходимые значения расхода рабочей смеси. К излучателям 2 через разъем 9, проводник 10 посредством пускорегулирующей аппаратуры 11 подается стабилизированное напряжение, равное 220 В с частотой 50 60 Гц (бытовая сеть), напряжение должно быть стабилизированным, колебание напряжения допускается в пределах не более 5 В. При больших разбросах напряжения генератор озона выходит из оптимального режима и резко падает производительность по озону. В корпусе 3 под воздействием ультрафиолетового излучения на кислород рабочей смеси образуется озон.

Образовавшийся озон отводится по патрубку 5 к потребителю. Концентрация озона на выходе генератора зависит от геометрических параметров корпуса, а именно от формы и размещения входных патрубков в корпусе от степени турбулизации подаваемой рабочей смеси и от параметров подаваемой в генератор рабочей смеси, а именно: влажности, давления, температуры, объема генератора.

Генерирование излучателями длины волны 240 нм±4 нм обеспечивает наиболее эффективное преобразование кислорода рабочей среды в озон с низкими удельными затратами как на изготовление генератора, так и на получение озона посредством генератора по изобретению. Генератор превосходит по показателю эффективности получения озона все известные аналоги, например, по сравнению с прототипом в 40 раз.

Достигаемый эффект получен также за счет того, что в качестве излучателей использованы излучатели (горелки) ртутных ламп высокого давления типа ДРЛ-126, подобраны оптимальные расстояния от излучаемой поверхности до светоотражающих стенок корпуса и расстояния между излучателями, а также выполнением сферических отражателей, снабженных с обеих сторон светоотражающим слоем, размещенных параллельно светоизлучающей поверхности излучателей и перпендикулярно продольной оси корпуса. Все вышеуказанные признаки обеспечивают многократное отражение от корпуса, отражателей, наложение ультрафиолетового излучения (интерференцию) (фиг. 2).

Опытным путем установлено, что увеличение расстояния от излучателей до корпуса и между излучателями приводит к резкому снижению количества вырабатываемого озона, уменьшение же этих растояний приводит к резкому возрастанию температуры в замкнутом объеме генератора, что также ведет к резкому снижению количества вырабатываемого озона, повышение температуры подаваемой рабочей среды не должно быть выше 37^oC, в противном случае снижается производительность генератора по озону.

Температура внутри генератора регулируется изменением расхода воздуха и изменением подводимой мощности питания от пуско-регулирующей аппаратуры 11.

На фиг. 2 изображен эскиз, поясняющий ход лучей ультрафиолетового излучения внутри корпуса 3 генератора 1, отражение их от светоотражающих поверхностей, наложение (интерферекция) лучей с достижением волны, равной 240 нм ± 4 нм.

Длина волны ультрафиолетового излучения измеряется при работающем генераторе посредством специального оборудования, снабженного приемником излучения.

Генератор озона работает наиболее оптимально при следующих входных параметрах подаваемой рабочей среды:
расход воздуха 3 5 V(м³/с), где V полезный объем генератора, м³,
давление воздуха 0,02 0,2 МПа,
температура воздуха не более 37^oC,
отсутствие техпримесей и воды в воздухе.

Необходимость расхода давления, равного 3 5 полезным объемам генератора, поясняется следующим.

При снижении расхода воздуха менее 3-х полезных объемов генератора наблюдается снижение массовой концентрации озона в рабочей среде, при повышении более 5 полезных объемов наблюдается также снижение массовой концентрации озона. Это объясняется в первом случае недостатком подаваемого кислорода в рабочей смеси, во втором случае избытком кислорода в рабочей смеси, который приводит к нарушению температурного баланса в камере, а также снижению времени воздействия на рабочую смесь ультрафиолетовых излучателей вследствие высокой скорости рабочей среды в генераторе.

Снижение и повышение давления рабочей смеси в генераторе также ведет к снижению массовой концентрации озона на выходе генератора.

Использование: получение устройств для очистки воздуха, газов, аэрозольных смесей, питьевой воды, сточных вод. Сущность изобретения: генератор озона содержит герметически замкнутый корпус 3 со светоотражающей внутренней поверхностью, низковольтные источники ультрафиолетового излучения 2, входной 4 и выходной 5 патрубки, отражатели 8, размещенные параллельно излучающим поверхностям источников излучения 2. Оси симметрии источников излучения 2 размещены перпендикулярно оси симметрии корпуса 3. Поверхности отражателей 8 выполнены светоотражающими с обеих сторон. 2 ил.

Генератор озона, содержащий источник ультрафиолетового излучения, размещенный в герметически замкнутом корпусе, снабженный входным и выходным патрубками, отличающийся тем, что внутренняя поверхность корпуса выполнена светоотражающей, в качестве источника ультрафиолетового излучения он снабжен низковольтными источниками ультрафиолетового излучения, оси симметрии которых размещены перпендикулярно оси симметрии корпуса, причем генератор озона дополнительно оснащен отражателями, поверхность которых с обеих сторон выполнена светоотражающей, размещенными параллельно излучающим поверхностями источников ультрафиолетового излучения.