ГАЗОРАЗРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2005 года по МПК H01J1/02 C01B13/11 

Изобретение относится к получению озона путем электросинтеза и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, медицине, приборостроении, электронике.

Известно устройство (патент SU 1724567 А1, 07.04.1992), состоящее из цилиндрической трубки с нанесенным на нее снаружи металлическим покрытием и внутреннего полого металлического электрода, на боковой поверхности которого нанесены отверстия, общая площадь поперечного сечения которых больше поперечного сечения подводящего воздух штуцера.

Принцип работы данного устройства состоит в следующем. Воздух, под избыточным давлением, поступает во внутрь полого металлического электрода и выходит из него через отверстия, образуя тем самым эффект воздушного душа внутри диэлектрической трубки. Струи воздуха подвергаются действию электрического разряда и образующийся озон поступает на выход генератора.

К недостаткам предлагаемой конструкции относятся локализация разряда в зоне отверстий как за счет острых граней последних, так и за счет локального изменения давления в зоне газоразрядного промежутка, что приводит к увеличению энергии единичного разряда и снижает эффективность электросинтеза. При этом озон, образующийся в отверстиях, находящихся ближе к входному штуцеру, подвергается деструкции разрядами локализованных у других отверстий. Все это приводит к локальному перегреву газоразрядной зоны, увеличению вторичной деструкции озона и невозможности получения стабильной озоно-воздушной смеси особенно при концентрациях озона, близких или ниже предельно допустимой концентрации (ПДК).

Известно также газоразрядное устройство, состоящее из коаксиально расположенных электродов, внутренний электрод выполнен в виде сквозного пустотелого цилиндра, имеющего на боковой поверхности отверстия (US 4911805 А, 27.03.1990).

Недостатком этого устройства являются большие энергозатраты, а также то, что данное устройство не применяют для производства озона.

Задачей изобретения является обеспечение в широком диапазоне стабильной заранее заданной концентрации озоно-воздушной смеси, сокращение энергозатрат на электросинтез озона и охлаждение зоны разряда.

Указанная задача достигнута за счет того, что в газоразрядном устройстве, состоящем из коаксиально расположенных электродов, внутренний электрод выполнен в виде сквозного пустотелого цилиндра, имеющего на боковой поверхности отверстия, согласно изобретению, отверстия выполнены с зенкованными краями, обращенными внутрь газоразрядного промежутка, внутренний электрод покрыт с зенкованной стороны диэлектриком, при этом подготовленный газ, включающий кислород, подают в зону разряда, а поток воздуха обтекает перфорированный электрод снаружи.

На чертеже представлена схема предлагаемого газоразрядного устройства.

Газоразрядное устройство состоит из металлического цилиндрического электрода 1 и коаксиально расположенного внутри него сквозного пустотелого цилиндрического электрода 2, покрытого диэлектриком 3 (например - стеклоэмалью), на боковой поверхности которого имеются зенкованные отверстия 4, обращенные зенковкой внутрь газоразрядного промежутка. Электроды с обоих концов укреплены с помощью диэлектрических крышек - 5, на которой смонтирован проходной патрубок 6, и крышки 7.

Газоразрядное устройство работает следующим образом.

Напряжение от высоковольтного источника питания подается на коаксиально расположенные электроды 1 и 2 (при этом роль заземленного электрода в зависимости от конкретных условий использования устройства может выполнять любой из них). Подготовленный для электросинтеза газ - например кислород - подается через штуцер 6 в зону разряда, образуемую электродами 1, 2 и крышками 5 и 7, а воздушный поток подают внутрь сквозного пустотелого электрода 2, который обтекает электрод 2 снаружи. Для предотвращения локализации разрядов в газоразрядной зоне и равномерного распределения стримеров по всей поверхности газоразрядной зоны отверстия 4 на поверхности электрода 2 зенкованы со стороны, обращенной внутрь газоразрядной зоны, а сам электрод покрыт диэлектриком 3. Синтезированный озон инжектируется с помощью воздушного потока в полость проходного электрода 2, откуда образовавшаяся озоно-воздушная смесь заданной концентрации поступает для дальнейшего ее использования.

В таблице приведены экспериментальные данные, полученные при сравнении предлагаемого и известного устройств при равных потребляемой мощности и площади газоразрядной зоны.

ТаблицаИспытываемое устройствоКонцентрация озона, p.p.m.Расход воздуха, л/минРасход кислорода, л/минСтабильность концентрации озона, %Известное750 27-9 790 1,58-10 800 110-11Предлагаемое810 25-7 8000,525-6 8301,51,53-5 230201,52-3

Из представленных в таблице данных следует, что при прочих равных условиях выход озона в предлагаемом газоразрядном устройстве увеличился в среднем на 15%, а стабильность возросла в 2-2,5 раза.

Устройство может быть применено в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, медицине, приборостроении, электронике. Газоразрядное устройство состоит из коаксиально расположенных электродов. Внутренний электрод выполнен в виде сквозного пустотелого цилиндра, имеющего на боковой поверхности отверстия с зенкованными краями, обращенными внутрь газоразрядного промежутка. Внутренний электрод покрыт с зенкованной стороны диэлектриком. Подготовленный газ, включающий кислород, подают в зону разряда, а поток воздуха обтекает перфорированный электрод снаружи. Данное устройство обеспечивает широкий диапазон стабильной заранее заданной концентрации озоно-воздушной смеси, сокращение энергозатрат на электросинтез озона и охлаждение зоны разряда. 1 ил., 1 табл.

Газоразрядное устройство, состоящее из коаксиально расположенных электродов, внутренний электрод выполнен в виде сквозного пустотелого цилиндра, имеющего на боковой поверхности отверстия, отличающееся тем, что отверстия выполнены с зенкованными краями, обращенными внутрь газоразрядного промежутка, внутренний электрод покрыт с зенкованной стороны диэлектриком, при этом подготовленный газ, включающий кислород, подают в зону разряда, а поток воздуха обтекает перфорированный электрод снаружи.