ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ОЗОНАТОР Российский патент 2005 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано для обеспечения сохранности пищевых продуктов, водоочистки, дезинфекции помещений и т.д.

Известен генератор озона, изготавливаемый из плоских металлических электродов, между которыми прокладываются диэлектрические пластины (барьеры) и продольные рейки, создающие щелевые разрядные промежутки, через которые пропускается озонируемый газ [1].

Недостатком такого устройства является его низкий ресурс работы. В случае пробоя одного из диэлектрических барьеров происходит короткое замыкание между электродами. Генератор озона необходимо срочно отключить от источника питания для его ремонта с последующей заменой вышедшего из строя диэлектрического барьера.

Можно отключить только электроды, между которыми произошло короткое замыкание, и продолжить эксплуатацию генератора озона на оставшихся элементах. Однако производительность озонатора уменьшится соответственно количеству отключаемых элементов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является озонатор, содержащий пакет чередующихся электродных пластин, расположенных внутри диэлектрических барьеров в плоскости их симметрии и подключенных к высоковольтному источнику переменного напряжения [2]. Здесь для образования каждого разрядного промежутка используется два барьера. При пробое одного из них продолжает работать второй барьер и работоспособность этого газоразрядного промежутка и, соответственно, генератора озона продлевается. Однако в случае пробоя второго диэлектрического барьера в непосредственной близости от зоны пробоя первого барьера произойдет короткое замыкание между электродами, которое также приведет либо к отключению генератора озона, либо к снижению его производительности.

Заявляемое изобретение решает задачу создания озонатора с повышенным сроком службы и надежного в работе озонатора при увеличении его производительности. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является повышение производительности озонатора, увеличение надежности работы. Этот технический результат достигается тем, что в озонаторе, содержащем пакет чередующихся электродных пластин, подключенных к высоковольтному источнику переменного напряжения и расположенных внутри диэлектрических барьеров в плоскости их симметрии между барьерами, с расположенными внутри электродными пластинами, расположены дополнительные диэлектрические барьеры.

В результате повышается ресурс работы каждого газоразрядного промежутка. Во-первых, чем больше барьеров в газоразрядном промежутке, тем более длительное время необходимо для пробоя всех барьеров. Во-вторых, даже при электрическом пробое всех барьеров возможен нормальный режим работы в газоразрядном промежутке. Это справедливо при достаточном пространственном разбросе мест пробоя барьеров. Производительность также увеличивается.

На фиг.1 изображен озонатор, на фиг.2 разрез А-А по фиг.1. Представляемое устройство относится к пластинчатым озонаторам. Очевидно, все преимущества будут справедливы и для трубчатого озонатора. Устройство выполнено в виде пакета, состоящего из чередующихся и повернутых относительно друг друга на 180° электродных пластин 1 одного потенциала и пластин 2 другого потенциала. Эти пластины расположены внутри диэлектрических барьеров 3 в плоскости их симметрии. Между барьерами 3 располагаются сплошные диэлектрические барьеры 4 без электродных пластин. Между барьерами 3 и 4 размещены вкладыши 5, предназначенные для обеспечения равномерности газовых зазоров 6, которые необходимы для прохода озонируемого газа.

Пакет собран между двух торцевых щитов 7, скрепленных шпильками 8 и гайками 9. Для подвода питания пластины 1 подсоединены к клемме 10 одного потенциала источника питания, а пластины 2 - к клемме 11 другого потенциала.

На фиг.1 изображен случай исполнения устройства с тремя газоразрядными промежутками (два электрода 1 и два электрода 2). Каждый газоразрядный промежуток состоит из трех воздушных зазоров 6, которые образуются двумя барьерами 3, содержащими электроды, и двумя сплошными барьерами 4.

Устройство работает следующим образом. При подаче электрического напряжения к клеммам 10 и 11 между электродными пластинами 1 и 2 возникает электрическое поле с барьерным разрядом в каждом разрядном промежутке. В свою очередь электрическое поле в разрядном промежутке равномерно распределяется по зазорам 6, составляющим газоразрядный промежуток. Озонируемый газ подается в эти зазоры 6, где озонируется под действием барьерного разряда.

В лабораторных условиях были проведены экспериментальные исследования по эффективности предлагаемого устройства. За основу были взяты классический однобарьерный озонатор и предлагаемое многобарьерное устройство.

Классический озонатор со следующими данными: два электрода, барьер из стеклотекстолита толщиной 2 мм и газоразрядный промежуток высотой 1,5 мм. Предлагаемое устройство имеет два электрода, четыре барьера из стеклотекстолита (толщина каждого барьера 0,5 мм) и три зазора, каждый высотой 0,5 мм.

Таким образом, озонаторы имели одинаковое количество электродов, равное двум, одинаковый газоразрядный промежуток, равный 1,5 мм, и одинаковую суммарную толщину барьеров, равную 2 мм. Кроме этого озонаторы имели одинаковые формы и площади газоразрядных промежутков. При питании озонаторов от высоковольтного источника напряжения частотой 50 Гц поддерживались одинаковые токи (1 мА) и напряжения (11 кВ).

В результате множества экспериментов однобарьерный озонатор функционировал до пробоя барьера от 3 до 10 часов с производительностью до 0,3 грамма озона в час. Четырехбарьерный озонатор проработал свыше 200 часов и ни один из барьеров не вышел из строя. Причем производительность озонатора повысилась по сравнению с однобарьерным до 1,2 грамма озона в час.

Повышение производительности четырехбарьерного озонатора объясняется двумя причинами. Основная причина: за счет многобарьерности резко увеличилось количество самых производительных по озону зон барьерного разряда. К ним относятся расширенные части каналов микроразрядов, которые прилегают к поверхности диэлектрических барьеров. Чем больше барьеров, тем больше этих зон. Вторая причина - лучшее охлаждение барьеров в многобарьерном озонаторе. Озонируемый газ омывает каждый барьер и осуществляет теплосъем с их поверхностей. Чем больше барьеров, тем эффективнее охлаждение.

Источники информации

1. Патент США №3801791, кл. 250-532, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР №941278, кл. С 01 В 13/11, 1982 (прототип).

Изобретение относится к области получения озона. Сущность изобретения: предложенный озонатор содержит пакет чередующихся электродных пластин, подключенных к высоковольтному источнику переменного напряжения и расположенных внутри диэлектрических барьеров в плоскости их симметрии. Между барьерами с расположенными внутри электродными пластинами расположены дополнительные диэлектрические барьеры. ×ем больше барьеров в газоразрядном промежутке, тем необходимо более длительное время для пробоя всех барьеров. Таким образом, обеспечивается более высокий срок службы и повышается надежность работы генератора озона при его достаточной производительности. 2 ил.

Озонатор, содержащий пакет чередующихся электродных пластин, подключенных к высоковольтному источнику переменного напряжения и расположенных внутри диэлектрических барьеров в плоскости их симметрии, отличающийся тем, что между барьерами с расположенными внутри электродными пластинами расположены дополнительные диэлектрические барьеры.