СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ОЗОНА Российский патент 2009 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к способам получения озона и регулирования концентрации его в озоновоздушных и озонокислородных смесях. В частности, изобретение может использоваться и в других случаях, например в замкнутых системах жизнеобеспечения.

Известно, что концентрация озона на выходе из озонатора коронного разряда зависит от расхода воздуха через этот озонатор - См. Патент Великобритании №2195189 от 30.03, 1988 г., МКИ С01В 13/11 - Фиг.1. При постоянной мощности электрического разряда, в зависимости от расхода газовой смеси через озонатор, концентрация озона возрастает до некоторого значения, определяемого режимом работы озонатора - зона I. Далее, область максимальных значений концентрации - зона II. Для синтеза из воздуха при нормальном атмосферном давлении максимальное значение концентрации озона составляет порядка 5 г/м³. Затем, по мере увеличения расхода, концентрация озона на выходе озонатора понижается - зона III. Такой вид зависимость имеет потому, что на первом этапе происходит термическое разложение озона из-за нагрева электродов. Максимальное значение концентрации говорит о достижении равновесия между процессами образования озона и разложения его. На третьем этапе концентрация озона снижается из-за того, что вынос озона становится больше, чем его образование.

Во многих технологических процессах требуется поддерживать определенное значение концентрации одного из реагентов, в данном случае озона. Обычно это достигается тем, что на выходе озонатора устанавливают датчик концентрации озона, связанный исполнительным устройством с регулятором мощности электрического разряда в озонаторе - Патент РФ №2100272, МКИ С01В 13/11, БИ №36 от 27.12.1997 г.

Недостатком этого способа является его сложность и дороговизна. В настоящее время сложилось такое положение, что стоимость озонаторов, особенно малой производительности - до 25-30 г/ч, ниже датчиков озона и исполнительных устройств.

В некоторых процессах, например при обработке озоном сухой комбикормовой смеси, требуется поддерживать концентрацию озона в достаточно широком диапазоне. В этом случае высокая точность регулирования не требуется. Тогда, казалось бы, можно установить определенное значение концентрации озона на выходе из озонатора и проводить обработку. Но при обработке, особенно когда комбикормовая смесь подается винтовым шнеком, происходят резкие изменения расхода озоновоздушной смеси. Это происходит потому, что в некоторый момент времени происходит перекрытие отверстия подачи озоновоздушной смеси винтом шнека с комбикормовой смесью. Причем расход, в момент перекрытия входного отверстия, может снизиться до нуля. Соответственно меняется концентрация озона в поступающей озоновоздушной смеси. При уменьшении расхода возможно увеличение концентрации озона 2,5-5 г/м³. Нагреться электроды за короткий промежуток времени, пока перекрыто выходное отверстие винтом шнека, не успевают и термического разложения озона не происходит. При этом концентрация озона достигает максимального значения и происходит передозировка озоном комбикормовой смеси. В результате происходит разрушение витаминов, ферментов и других питательных веществ в ней.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения озона, при котором снижение энергетических затрат и повышение удельной производительности озонатора достигаются перепуском части озоновоздушной смеси - 25-30% с выхода озонатора на его вход при помощи насоса. - Патент РФ №2069169, МКИ С01В 13/11, БИ №32 от 20.11.1996 г. Очевидно, что перекачивание насосом части озоновоздушной смеси требует затрат энергии. Также не совсем понятно, каким образом снижаются энергозатраты на производство озона, если получение более высоких концентраций озона требует повышенных удельных энергозатрат - См. Филиппов Ю.В., Вобликова В.А., Пантелеев В.И. Электросинтез озона. Изд. МГУ, Москва, 1987 г., стр.90, стр.134-136.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение регулирования и поддержания в определенных пределах концентрации озона на выходе из озонатора независимо от расхода.

Поставленная задача достигается тем, что выход озонатора соединяют с его входом, а точнее с входом вентилятора или другого побудителя расхода и перепускным патрубком с расположенной в нем диафрагмой и обратным клапаном - Фиг.2.

Вентилятор 2 подает воздух в озонатор 1, в котором, под действием электрического разряда, из кислорода образуется озон. Выход озонатора соединяют с входным фланцем вентилятора перепускным патрубком 3. В перепускном патрубке устанавливают диафрагму 4 и обратный клапан 5.

Если на выходе из озонатора 1 нет значительного сопротивления воздушному потоку, то концентрация озона на выходе из него соответствует значению С_р. Если расход озоновоздушной смеси на выходе из озонатора снизится, то внутри озонатора возрастет давление и тогда часть смеси поступит в перепускной патрубок 3 и вернется вновь в озонатор 1. За счет того, что на вход озонатора поступает не чистый воздух, а озоновоздушная смесь, концентрация озона на выходе из озонатора возрастет до какого-то значения С_б, но, тем не менее, не достигнет значения С_мах или тех значений, которые ухудшают показатели - т.е. свыше 2,5-3 г/м³. Величина сопротивления перепускного патрубка устанавливается диафрагмой 4. Если патрубок с установленной в ней диафрагмой имеет такое же гидравлическое сопротивление как и озонатор, то в случае снижения расхода озоновоздушной смеси в шнек до нуля расход воздуха через озонатор снизится в 2 раза, а изменение концентрации озона будет зависеть от положения точки С_раб в зоне III и не будет превышать 2-2,2 г/м³. Изменение концентрации озона, при других соотношениях гидравлических сопротивлений перепускного патрубка и озонатора, может быть еще меньше. Она может быть подобрана для каждого конкретного типоразмера озонатора. Для предотвращения перепуска воздуха, минуя озонатор, в патрубке установлен обратный клапан 5.

Таким образом, предлагаемое техническое решение существенно упрощает регулирование концентрации озона на выходе из озонатора коронного разряда. Для других типов озонаторов данный способ, по-видимому, неприменим.

Изобретение может быть использовано в замкнутых системах жизнеобеспечения, в процессах обработки озоном сухой комбикормовой смеси. Вентилятор 2 подает воздух в озонатор 1, в котором под действием электрического разряда из кислорода образуется озон. Выход озонатора соединяют с входным фланцем вентилятора перепускным патрубком 3. В перепускном патрубке устанавливают диафрагму 4 и обратный клапан 5. Если расход озоновоздушной смеси на выходе из озонатора 1 снизится, то за счет возрастания давления внутри озонатора часть смеси по перепускному патрубку подается на вход вентилятора 2 озонатора. Технический результат - упрощение регулирования и поддержания концентрации озона при изменении расхода воздуха. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ регулирования концентрации озона на выходе из озонатора коронного разряда, отличающийся тем, что часть озоновоздушной смеси, образовавшейся в озонаторе, подают на вход вентилятора озонатора по перепускному патрубку.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в перепускном патрубке устанавливают диафрагму.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в перепускном патрубке устанавливают обратный клапан.