ОЗОНАТОР Российский патент 2005 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к технике получения озона из кислорода или воздуха в электрическом разряде и может быть использовано в установках для очистки и обеззараживания воды или воздуха.

Известен озонатор, содержащий диэлектрический барьер, по одну сторону которого расположен один инициирующий электрод, а по другую - два коронирующих электрода [1]. Недостатком такого устройства является низкая производительность по озону. Здесь источником озона является два поверхностных коронных разряда, которые примыкают непосредственно к коронирующим электродам. Ширина коронного разряда 1-3 мм. Поэтому большая часть поверхности диэлектрического барьера не участвует в синтезе озона.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство, содержащее диэлектрический барьер, на одной стороне которого имеется один инициирующий электрод, а на другой комплект равномерно расположенных коронирующих электродов, выполненных в виде металлических полосок прямоугольного сечения, и со стороны коронирующих электродов находится перегородка для образования канала входа и выхода озонируемого газа [2]. За счет большого количества коронирующих электродов и высокой плотности их расположения на диэлектрическом барьере производительность по синтезу озона высокая. В этом устройстве значительная часть поверхности диэлектрического барьера участвует в синтезе озона.

Однако взаимодействие коронирующих электродов и инициирующего электрода происходит не по всей внутренней поверхности канала озонатора, что сказывается на производительности по синтезу озона.

Заявляемое изобретение решает задачу создания озонатора с повышенной производительностью получения озона.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение производительности озонатора за счет увеличения активной поверхности диэлектрического барьера, участвующей в процессе путем взаимной предионизации поверхностных разрядов.

Указанный технический результат достигается тем, что в озонаторе, содержащем диэлектрический барьер, по одну сторону которого расположен инициирующий электрод, а по другую коронирующие электроды, равномерно расположенные между барьером и перегородкой, образующими канал ввода и вывода озонируемого газа, перегородка выполнена в виде диэлектрического барьера, по другую относительно коронирующих электродов сторону которого расположен дополнительный инициирующий электрод таким образом, что между поверхностями диэлектрических барьеров и стенками коронирующих электродов образованы разрядные зазоры.

Дальнейшее повышение производительности озонатора достигается выполнением коронирующих электродов полыми и овальной формы или в виде полосок из электропроводящего материала.

В такой конструкции площадь активной поверхности возрастает за счет появления дополнительного диэлектрического барьера. Причем канал ввода и вывода озонируемого газа остается без изменения. Площадь активной поверхности также возрастает за счет использования коронирующих электродов овальной формы. В прототипе [2] исключается часть поверхности диэлектрического барьера из активной зоны по синтезу озона за счет ширины прямоугольных коронирующих электродов. В предлагаемом устройстве овальный коронирующий электрод соприкасается с поверхностью барьера по минимально возможной площади, определяемой прямой линией.

Выполнение в заявляемой конструкции коронирующих электродов полыми позволяет охлаждать непосредственно зону синтеза и наполнения озона, что приводит к более высокой производительности по озону. В прототипе [2] также имеется искусственное охлаждение, но оно осуществляется со стороны инициирующего электрода через диэлектрический барьер, теплопроводность которого мала. Поэтому охлаждение в заявляемом устройстве более эффективно.

В заявляемом устройстве имеют место скользящие разряды на противолежащих поверхностях. Такие поверхностные разряды оказывают взаимное влияние друг на друга за счет ультрафиолетового излучения. Образуются свободные электроны, которые становятся родоначальниками электронных лавин, т.е. осуществляется предионизация, и разряды становятся более стабильными и производительными по синтезу озона. При этом активная площадь, на которой синтезируется озон, возросла за счет дополнительного барьера с инициирующим электродом, при тех же габаритах озонатора.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый озонатор обладает новой совокупностью признаков. Таким образом, заявляемый озонатор соответствует критерию изобретения "новизна". Дальнейшее повышение эффективности использования площади барьеров обусловлено выполнением коронирующих электродов овальной формы.

На фиг.1 схематически на примере пластинчатого озонатора изображен генератор озона, на фиг.2 и фиг.3 - разрез А-А на фиг.1 (на фиг.2 - с прямоугольными коронирующими электродами, на фиг.3 - с полыми коронирующими электродами овальной формы, в качестве примера взяты электроды круглого сечения как наиболее распространенной и широко используемой в промышленности, учитывая также то, что круглое сечение является частным случаем овального сечения).

Озонатор содержит диэлектрический барьер 1 с плотно прилегающим к нему инициирующим электродом 2 и дополнительный барьер 3 со вторым инициирующим электродом 4; между барьерами 1 и 2 располагается комплект коронирующих электродов 5 (на фиг.2 - прямоугольной формы, на фиг.3 - полые круглой формы), которые своими стенками и поверхностями барьеров 1 и 3 образуют разрядные зазоры 8. Для ограничения канала ввода и вывода озонируемого газа с боковых сторон используются вкладыши 6.

На фиг.1 высоковольтный источник питания переменного напряжения 7, высоковольтный вывод источника 7 подключен к инициирующим электродам 2 и 4, а заземленный вывод к коронирующим электродам 5.

Озонатор работает следующим образом. Заданный поток рабочего газа поступает в канал. Далее он проходит в разрядные зазоры 8, образованные поверхностями барьеров 1 и 3 и стенками коронирующих электродов 5. При подаче высокого напряжения от источника питания 7 возникает скользящий разряд по поверхности диэлектрических барьеров 1 и 3 и осуществляется синтез озона. В предлагаемом устройстве скользящие разряды имеют место на противолежащих поверхностях. За счет предионизации разряды более стабильны и производительны по синтезу озона. Затем озоногазовая смесь выходит через канал и подается на объект обработки озоном. Для дальнейшего повышения производительности озонатора в полые коронирующие электроды подается охлаждающая жидкость (в простейшем случае вода из водопровода). Поэтому к коронирующим электродам 5 подключается заземленный вывод источника питания 7.

Электроды овальной формы позволяют более эффективно использовать поверхность диэлектрических барьеров для синтеза озона. В предельном случае коронирующие электроды овальной формы можно располагать непосредственно друг за другом. При таком расположении коронирующих электродов за счет овальной формы остаются зазоры для ввода и вывода озонируемого газа. В этом случае использование поверхностей диэлектрических барьеров должно быть самым эффективным для данных электродов. Однако за счет соприкосновения коронирующих электродов между собой происходит полное перекрытие излучения противолежащих поверхностных разрядов. В итоге разряды становятся менее производительными по синтезу озона. Таким образом, между коронирующими электродами должен быть минимальный промежуток, при котором обеспечивается связь между противолежащими разрядами за счет коротковолнового излучения.

Устройство на фиг.1, фиг.2 и фиг.3 рассмотрено на примере пластинчатого озонатора. Очевидно, все выводы и преимущества также справедливы для трубчатого озонатора.

ЛИТЕРАТУРА

1. А.с. СССР №1562317, кл. С 01 В 13/10.

2. Masuda S., Akutsu К., Curoda H. et al. // Ceramic-Based Ozonizer using high frequency discharge, Proc. IEEE/IAS, 1985, Annual Conf., Toronto, Canada, P.1353.

Изобретение относится к установкам, используемым для очистки и обеззараживания воды или воздуха. Озонатор содержит диэлектрический барьер, по одну сторону которого расположен инициирующий электрод, а по другую - комплект равномерно расположенных коронирующих электродов. Со стороны коронирующих электродов находится дополнительный диэлектрический барьер, образующий с барьером канал ввода и вывода озонируемого газа. По другую сторону дополнительного диэлектрического барьера расположен дополнительный инициирующий электрод таким образом, что между поверхностями диэлектрических барьеров и стенками коронирующих электродов образованы разрядные зазоры. Такая конструкция позволяет повысить производительность получения озона. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Озонатор, содержащий диэлектрический барьер, по одну сторону которого расположен инициирующий электрод, а по другую - комплект равномерно расположенных коронирующих электродов, и со стороны коронирующих электродов находится перегородка, образующая с барьером канал ввода и вывода озонируемого газа, отличающийся тем, что перегородка выполнена в виде диэлектрического барьера, по другую относительно коронирующих электродов сторону которого расположен дополнительный инициирующий электрод таким образом, что между поверхностями диэлектрических барьеров и стенками коронирующих электродов образованы разрядные зазоры.2. Озонатор по п.1, отличающийся тем, что коронирующие электроды выполнены полыми овальной формы или в виде полосок из электропроводящего материала.