ГЕНЕРАТОР ОЗОНА Российский патент 2000 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к устройствам получения озона с помощью электрического разряда.

Известна распространенная конструкция генератора озона (1) с емкостной разрядной камерой, расположенной в промежутке между стенкой охлаждаемой диэлектрической трубки и окружающей ее поверхностью металлического цилиндра. Покрытая проводником внутренняя поверхность диэлектрической трубки и металлический цилиндр подключены к высоковольтному генератору переменного напряжения (см. фиг. 1, 2). Внутрь трубки подается хладагент. Металлический цилиндр также выполнен охлаждаемым. В зону разряда подают кислородсодержащий газ, из которого в поле емкостного разряда получают озон.

Недостатком этой конструкции является повышенная опасность ее работы, связанная с необходимостью применения контура охлаждения элементов конструкции, находящихся под высоким потенциалом, а также низкая скорость потока охлаждающей жидкости, приводящая к образованию застойных зон, и снижению эффективности охлаждения электродов, что, в свою очередь, приводит к перегреву газа и снижению производительности озонатора.

Известен генератор озона (2), содержащий в полости корпуса пакет охлаждаемых емкостных электродов, стержни которых подключены к источнику высоковольтного переменного напряжения, а разрядные промежутки между электродами соединены с источником кислородсодержащего газа. В этой конструкции электроды расположены на большом расстоянии друг от друга (не менее пяти величин ширины электрода) с целью исключения взаимокоронирования.

Работа такой конструкции возможна только при повышенном напряжении, что приводит к увеличению опасности эксплуатации генератора и снижению его надежности. Большая величина межэлектродного промежутка, малая площадь охлаждаемой поверхности электродов и отсутствие возможности принудительного охлаждения объема разрядной зоны приводят к высокой температуре газа в зоне разряда, и, следовательно, невозможно осуществить высокие удельные энерговклады и, соответственно, достигнуть высокой производительности генератора.

Техническим результатом предложенного изобретения является увеличение производительности генератора озона, повышение безопасности его эксплуатации и надежности.

Этот результат достигается усовершенствованием известного генератора озона, содержащего размещенную в корпусе систему охлаждаемых емкостных электродов, включающих стержни, подключение к источнику высоковольтного переменного напряжения, при этом разрядные промежутки между электродами соединены с источником кислородсодержащего газа.

Усовершенствование заключается в том, что каждый электрод состоит из диэлектрической трубки, внутри которой расположен металлический стержень, в качестве диэлектрической трубки применена капиллярная трубка, металлический стержень размещен в полости трубки с зазором, служащим зоной емкостного разряда, внешняя поверхность трубки окружена проводником, причем стержень подключен к одному полюсу, а проводник - к другому полюсу источника переменного напряжения, при этом трубки эквидистантно отделены друг от друга зазорами, в которых находится хладагент.

Проводник на внешней поверхности диэлектрика может быть выполнен в виде электропроводного покрытия, а в качестве хладагента использован газ.

В другом варианте в качестве проводника на внешней поверхности диэлектрической трубки и хладагента применена электропроводящая жидкость.

На фиг. 1 и 2 представлена конструкция известного генератора озона из источника 1.

Существо изобретения поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг. 3 и 4 показан продольный и поперечный разрез разрядной камеры с воздушным охлаждением, а на фиг. 5 и 6 - продольный и поперечный разрез разрядной камеры с водяным охлаждением.

Генератор озона содержит разрядную камеру, расположенную в корпусе 1, соединенную с высоковольтным источником 2 переменного напряжения. Разрядная камера выполнена в виде пакета расположенных на одном расстоянии 3 друг относительно друга диэлектрических капиллярных трубок 4, в полости которых с зазором 5, служащим разрядным промежутком, размещен металлический стержень 6. Все стержни подключены к одному полюсу источника напряжения. Если внешняя поверхность капиллярных трубок не покрыта проводящим слоем, то она охлаждается электропроводящей жидкостью, а покрытая проводящим слоем 7 охлаждается продуваемым через зазоры газом.

В разрядном промежутке (зазоре 5) диэлектрического разрядника продувают кислородсодержащий газ. Полость разрядной камеры, через которую прокачивается хладагент, и полость возбуждения рабочего газа герметично разделены друг от друга. Герметизация осуществляется в промежутке между торцами трубок.

Расстояние между трубками определяется либо увеличением их диаметра на торцах, либо прокладками 8. Проводящие покрытия 7 на внешних поверхностях трубок 4 и расположенные в них металлические стержни 6 подключены к разным полюсам источника питания. Напряжение на внешних стенках капиллярных трубок обеспечивается контактом электропроводящей жидкости с металлической сеткой 9, подключенной к высоковольтному генератору переменного напряжения 2. В реализованной конструкции с воздушным и водяным охлаждением расстояние между трубками не более, 0,2 мм.

Работает генератор озона следующим образом.

Поток кислорода или воздуха продувается через зазор 5 между металлическим стержнем 6 и внутренней стенкой диэлектрической капиллярной трубки 4. Выделяющееся из зоны разряда 5 тепло через стенки трубки 4 отводится с внешней ее поверхности потоком жидкости или газа через щели между трубками 3. Высокая скорость потока хладагента и отсутствие в разрядной камере застойных зон позволяет повысить эффективность охлаждения - исключить возможность перегрева рабочего газа и повысить удельный энерговклад.

Способ отводить тепло от внешних стенок пучка капиллярных трубок является более эффективным из-за большей поверхности охлаждения и позволяет делать конструкции озонаторов с низким сопротивлением охлаждающему газовому потоку. Охлаждение газом снижает требование высокой герметичности торцевого уплотнения между трубками и повышает надежность озонатора, в частности надежность работы системы охлаждения путем применения малонапорных осевых вентиляторов.

Возможность заменить водой горючую охлаждающую жидкость позволяет исключить пожароопасность озонатора особенно при использовании кислорода в качестве рабочей среды.

Применение воды в качестве хладагента не приводит к заражению озонируемой воды в случае аварийного разрушения озонатора.

Прямое охлаждение водой поверхности только электродов с одной полярностью позволяет делать это при нулевом потенциале и, следовательно, повышает безопасность эксплуатации озонатора.

Полная экранировка разрядной зоны озонатора делает его конструкцию помехозащищенной при использовании высокочастотного источника питания.

Применение предложенной конструкции озонатора с пучком элементарных капиллярных разрядников позволяет при сохранении его производительности в десятки раз уменьшить объем конструкции и в несколько раз снизить затраты на его производство.

Источники информации:
1. Ю.В.Филиппов, В.А.Вобликова, В.И.Пантелеев. Электросинтез озона, издательство Московского университета, 1987 г., УДК 541.13, стр. 51.

2. RU 2064890, кл. C 01 B 13/11, 1996.

Изобретение относится к устройствам получения озона с помощью электрического разряда. Предложенный генератор озона содержит размещенную в полости корпуса систему охлаждаемых электродов, каждый из которых состоит из диэлектрической трубки с проводящим стержнем, расположенным внутри нее и подключенным к источнику высоковольтного переменного напряжения, трубки эквидистантно отделены одна от другой зазорами, а разрядные промежутки между электродами соединены с источником кислородсодержащего газа. В качестве диэлектрических трубок применены капиллярные трубки, в полости которых с зазором, продуваемым кислородсодержащим газом и служащим зоной разряда, размещен металлический стержень, подключенный к одному полюсу источника напряжения, а внешняя охлаждаемая поверхность трубок, покрытая проводящим слоем, электрически соединена с вторым полюсом источника напряжения. Покрытая проводником внешняя поверхность диэлектрических трубок позволяет эффективно рассеивать тепло из разрядной зоны, используя в качестве хладагента газ, продуваемый через щели между трубками. Изобретение позволяет повысить безопасность эксплуатации озонатора, в несколько раз уменьшить его объем и снизить затраты на производство, увеличить его производительность. 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Генератор озона, содержащий размещенную в полости корпуса систему охлаждаемых емкостных электродов, включающих стержни, подключенные к источнику высоковольтного переменного напряжения, при этом разрядные промежутки между электродами соединены с источником кислородсодержащего газа, отличающийся тем, что каждый электрод состоит из диэлектрической трубки, внутри которой расположен металлический стержень, при этом в качестве диэлектрической трубки применена капиллярная трубка, а металлический стержень размещен в полости трубки с зазором, служащим зоной емкостного разряда, внешняя поверхность трубки окружена проводником, причем стержень подключен к одному полюсу, а проводник - к другому полюсу источника переменного напряжения, при этом трубки эквидистантно отделены одна от другой зазорами, в которых находится хладагент. 2. Генератор озона по п.1, отличающийся тем, что проводник на внешней поверхности диэлектрической трубки выполнен в виде электропроводного покрытия, а в качестве хладагента использован газ. 3. Генератор озона по п.1, отличающийся тем, что в качестве проводника на внешней поверхности диэлектрической трубки и хладагента применена электропроводящая жидкость.