ГЕНЕРАТОР ОЗОНА Российский патент 2004 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к плазмохимии, и может быть использовано при озонировании хозяйственно-питьевой и технической вод, промышленных сточных вод, а также может быть использовано в химической, фармацевтической, металлургической, целлюлозно-бумажной и др. отраслях промышленности для получения озона с помощью электрического разряда. Изобретение позволяет уменьшить удельные энергозатраты на получение озона, повысить удельную мощность и упростить конструкцию озонатора.

Для получения озона в последнее время стали применяться генераторы озона на поверхностном разряде [1]. Генератор озона представляет собой плазмохимический реактор с расположенной внутри диэлектрической пластиной, на противоположных поверхностях которой нанесены разрядный - в виде ряда параллельных полос - и сплошной проводящий электроды. Охлаждение такого устройства легкодоступно и эффективно. Мощность разряда в озонаторе имеет квадратичную зависимость от амплитуды напряжения и линейную от частоты. Для достижения больших концентраций озона повышение рабочей частоты озонатора по сравнению с повышением напряжения является более предпочтительным.

К вышеприведенному средству получения озона относится и другое известное изобретение [2]. Для увеличения мощности озонатора предложено нижний подводящий электрод изготавливать в виде полос. Ширину полос разрядного электрода и расстояние между ними подбирается визуально до получения необходимого лавинного разряда.

Недостатком указанного средства является ограничение по экономичности при увеличении мощности озонатора и вероятность возникновения между разрядными полосами стримеров, приводящих к прогару полос.

Целью изобретения является интенсификация процесса получения озона, улучшение охлаждения и упрощение конструкции генератора озона, повышение экономичности.

Указанная цель достигается тем, что в известном генераторе озона, содержащем проводящий и разрядный электроды, подключенные к высоковольтному источнику переменного тока, разделенные диэлектриком и закрепленные на нем, причем хотя бы один электрод имеет площадь контакта с диэлектриком в виде чередующихся с заданным шагом полос, разрядный электрод выполнен в виде электропроводящей пластины с параллельными пазами, образующими сквозные каналы над поверхностью диэлектрика.

Для расширения номенклатуры применяемых источников переменного тока в генераторе озона ребра параллельных пазов разрядного электрода целесообразно выполнять заостренными.

Вдоль пазов могут быть выполнены дополнительные заостренные ребра, не имеющие контакта с диэлектриком.

Целесообразно глубину пазов принимать не менее половины их ширины.

Из опыта установлено, что лучшие результаты по экономичности, производительности и надежности охлаждения достигаются при ширине пазов 5...10 мм.

Предлагаемое устройство приведено на чертежах. На фиг.1 показан вид генератора озона сверху; на фиг.2 - сечение А-А (без кожуха) на фиг.1, на фиг.3 и фиг.4 - выносной элемент I на фиг.2.

Устройство состоит из диэлектрика 1, в частном случае пластина из стекла или керамики, на одной из сторон которого расположен сплошной проводящий электрод 2, на другой стороне диэлектрика - разрядный электрод 3 с прямоугольными (как частный случай) пазами 4, имеющий площадь контакта с диэлектриком 1 в виде чередующихся с заданным шагом полос. Высоковольтный источник переменного тока 5 соединен защищенным высоковольным токопроводом 6 с проводящим электродом 2, а кабелем заземления 7 соединен с разрядным электродом 3.

На фиг.3 приведено поперечное сечение продольного сквозного канала, образованного пазом 4 и диэлектриком 1. Основание перегородки 8 между каналами соприкасается с диэлектриком 1. Продольное ребро 9 основания перегородки 8 имеет острый угол. Высота канала не менее половины расстояния между соседними перегородками (ширины канала). При необходимости на перегородке 8 изготавливается продольное острое ребро 10 (фиг.4), наиболее целесообразно - в ее середине. Пакет из диэлектрика 1, проводящего электрода 2 и разрядного электрода 3 заключен в кожух 11 с патрубками для подачи воздуха и выхода озонированного воздуха.

Генератор озона работает следующим образом. При включении (фиг.1) высоковольтного источника переменного тока 5 возбуждающее напряжение подается на токопроводы 6, 7 соединенные с проводящим электродом 2 и разрядным электродом 3 соответственно (частота переменного тока 5...20 кГц). По открытой поверхности диэлектрика (фиг.3) от ребра 9 перегородки 8, соприкасающейся с диэлектриком 1, к центру канала начинает распространяться лавинный разряд α, подвергая интенсивной электронной бомбардировке молекулы кислорода и образуя при этом озон.

Интенсификация процесса получения озона осуществляется конструктивным решением получения разрядов δ (фиг.3).

Система двух электродов 3 и 2 ведет себя по отношению к переменному напряжению как конденсатор (емкость), поэтому разряды данной категории называются емкостными, или Е-типа. В разрядах емкостного типа чаще получается неравновесная плазма. Образование плазмы происходит шнурообразно, при превышении некоторого предела по величине тока [3, с.191-192].

Конструктивное исполнение генератора озона очень простое, особенно с учетом охлаждения водой только разрядного электрода. Воздух, протекающий по сквозному каналу, используется не только для получения озона, но и для охлаждения разрядной зоны.

Источники информации

1. Железной А.И., Панюшкин В.В., Жуков В.А., Чистяков М.Н., Щигель Г.В. Озонатор на поверхностном разряде: влияние конструкции и параметров питания на рабочие характеристики. - М.: Экватек-98, тезисы докладов третьего международного конгресса "Вода: экология и технология", с.652-653.

2. Авторское свидетельство СССР №1564113, кл. С 01 В 13/11; 1990, БИ № 18.

3. Райзер Ю.П. Основы современной физики газоразрядных процессов. - М.: Наука, 1980, с.191-192.

Устройство относится к плазмохимии и может быть использовано при озонировании жидкостей и газов. Генератор озона содержит проводящий и разрядный электроды, подключенные к высоковольтному источнику переменного тока, разделенные диэлектриком и закрепленные на нем. Хотя бы один электрод имеет площадь контакта с диэлектриком в виде чередующихся с заданным шагом полос. Разрядный электрод выполнен в виде электропроводящей пластины с параллельными пазами, образующими сквозные каналы над поверхностью диэлектрика. Данный генератор отличается повышенной интенсивностью получения озона и экономичностью. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Генератор озона, содержащий проводящий и разрядный электроды, подключенные к высоковольтному источнику переменного тока, разделенные диэлектриком и закрепленные на нем, причем хотя бы один электрод имеет площадь контакта с диэлектриком в виде чередующихся с заданным шагом полос, отличающийся тем, что разрядный электрод выполнен в виде электропроводящей пластины с параллельными пазами, образующими сквозные каналы над поверхностью диэлектрика.2. Генератор озона по п.1, отличающийся тем, что вдоль пазов выполнены дополнительные заостренные ребра, не имеющие контакта с диэлектриком.3. Генератор озона по п.1 или 2, отличающийся тем, что глубина пазов составляет не менее половины их ширины.4. Генератор озона по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что ширина пазов составляет 5-10 мм.5. Генератор озона по п.1, отличающийся тем, что ребра параллельных пазов выполнены заостренными.