УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ОЗОНА Российский патент 1998 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к производству озона и может быть использовано в мощных озонирующих установках по очистке сточных и питьевой вод.

Известна установка для производства озона (авт.св. N 1414771, кл. C 01 B 13/11), содержащая многофазный источник питания, анодную и катодную токосборные группы, блок управления, генератор озона с датчиком его производительности 1, в котором источник дополнен нулевым выходом, при этом общие точки токосборных групп объединены и через вход генератора озона соединены с нулевым выходом источника, а выход сумматора подключен к управляющему входу блока импульсно-фазового управления.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому по результатам эффекту является установка для производства озона (авт.св. N 1084244, кл. C 01 B 13/11), которая содержит амплитудный модулятор, генератора озона, блок импульсно-фазового управления, автономный инвертор тока или напряжения, блок управления инвертором, два сумматора и датчик производительности озона, а амплитудный модулятор выполнен в виде многофазного выпрямительного узла с анодными группами, при этом многофазный выпрямительный узел соединен с блоком импульсно-фазового управления, один выход которого подключен к многофазному источнику, а второй - к выходу первого сумматора. Анодные и катодные токосборные группы выпрямительного узла связаны с многофазным источником, а общие точки токосборных групп - с выходом автономного инвертора тока или напряжения, соединенного с блоком управления инвертора, один вход которого подключен к многофазному источнику, а второй - к выходу второго сумматора, выход инвертора соединен с выходом генератора озона и через выпрямитель, снабженный фильтром низкой частоты, - с одним из выходов первого сумматора, а выход генератора озона через датчик его производительности связан с одним из выходов второго сумматора 2. Эта установка принята за прототип.

В известной установке по производству озона имеется ряд недостатков, связанных с тем, что двойное преобразование энергии в выпрямителе и инверторе требует синхронизации работы этих устройств, в противном случае не обеспечивается заданная цель. С другой стороны, не полностью используются возможности по снижению энергозатрат на производство озона.

Техническим решением задачи является повышение производительности и снижение энергозатрат на производство озона.

Поставленная задача достигается тем, что установка для производства озона, содержащая генератор озона, автономный инвертор, блок управления, сумматор, дополнительно включает в себя повышающий трансформатор с делителем напряжения, а в качестве автономного инвертора используется квазирезонансный преобразователь частоты, состоящий из двух транзисторов с индуктивноемкостной цепочкой на выходе, формирователя импульсов, задающего генератора импульсов, причем транзисторы инвертора соединены последовательно и через индуктивно-емкостную цепочку с первичной обмоткой повышающего трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с генератором озона и через делитель напряжения и сумматор - с входом задающего генератора импульсов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, а выходы последнего соединены с базами транзисторов.

Новизна заявляемого изобретения заключается в том, что за счет квазирезонансного преобразователя частоты устройство позволяет в значительной степени снизить потери электроэнергии, не снижая производительности озонатора. Предлагаемое техническое решение промышленно пременимо. Экспериментальный образец установки для производства озона отвечает техническим требованиям.

На чертеже показана схема установки для производства озона.

Установка содержит генератор озона 1, квазирезонансный преобразователь частоты 2 с индуктивностью 3, емкостью 4, двумя силовыми транзисторами 5 и 6, блок управления 7 с задающим генератором 8 и формирователем импульсов 9, сумматор 10, повышающий трансформатор 11 с первичной 12 и вторичной 13 обмотками, делитель напряжения 14.

Установка работает следующим образом.

На логическом элементе, например Dl, выполнен задающий генератор импульсов 8. Импульсы имеют постоянную длительность, заданную цепью Rl, Cl. Период изменяется цепью VTl, C2, R2.

Другой логический элемент D2 генератора 8 импульсов делит частоту следования этих импульсов на два, и напряжение формы "меандр" подается с прямого выхода D2 на формирователь импульсов 9, где формируется импульсы определенной длительности и подаются на базы транзисторов 5 и 6 в противофазе, причем в обычном импульсном преобразователе к моменту закрывания силовых транзисторов ток, протекающий через них, максимален, квазирезонансный режим (как в нашем случае) отличается тем, что к моменту закрывания силовых транзисторов их коллекторный ток близок к нулю, что снижает потери. А уменьшение тока к моменту закрывания обеспечивает реактивные элементы устройства: индуктивность 3 и емкость 4. От резонансного он отличается тем, что частота преобразования не определяется резонансной частотой коллекторной нагрузки. Благодаря этому можно регулировать выходное напряжение изменением частоты преобразования и реализовать стабилизацию выходного напряжения, и тем самым производительность озона.

При включении источника питания "+", "-" транзистор VTl задающего генератора 8 закрыт, частота генератора максимальна и определяется постоянной времени R1, C1. Силовые транзисторы 5 и 6 переключаются с такой же частотой, при этом напряжение на вторичной обмотке трансформатора растет и растет производительность озона. При некотором значении напряжения сигнал с делителя возрастает до такой величины, что в сумматоре 10 происходит ограничение транзистора VT1 сигналом обратной связи. Последний открывается, происходит уменьшение частоты импульсов задающего генератора 8, что стабилизирует выходное напряжение на трансформаторе 5, а, следовательно, и производительность озона.

В качестве генератора озона используется пластинчатый озонатор с диэлектриком или игольчатый. Задающий генератор и формирователь импульсов можно изготовить на серии микросхем типа К561ТМ2 или аналогичных с допустимой частотой генерации до 25 кГц. Причем эти требования относятся и к силовым транзисторам 5, 6. Повышающий трансформатор 11 выполняется на магнитопроводе 2000-3000НМС необходимого сечения. Повышение частоты снижает и массогабаритные показатели повышающего трансформатора, что дополнительно экономии ресурсы.

Изобретение может быть использовано в мощных озонирующих установках, на промышленных и сельскохозяйственных предприятиях, для обработки воздушных и водных сред. В установке для производства озона в качестве автономного инвертора используется квазирезонансный преобразователь частоты, позволяющий повысить эффективность работы озонатора. 1 ил.

Установка для производства озона, содержащая генератор озона, автономный инвертор, блок управления, сумматор, отличающийся тем, что дополнительно включает повышающий трансформатор с делителем напряжения, а в качестве автономного инвертора используют квазирезонансный преобразователь частоты, состоящий из двух силовых транзисторов с индуктивно-емкостной цепочкой на выходе, формирователя импульсов, задающего генератора импульсов, причем силовые транзисторы инвертора соединены последовательно и через индуктивно-емкостную цепочку с первичной обмоткой повышающего трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с генератором озона и через делитель напряжения и сумматор с входом задающего генератора импульсов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, а выходы последнего соединены с базами силовых транзисторов.