ОЗОНАТОР Российский патент 2020 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к устройствам для получения озона из воздуха или кислорода и может быть использовано в очистке промышленных и бытовых сточных вод, в обеззараживании питьевой воды, в химической технологии, а также в других отраслях народного хозяйства.

Известен озонатор, представленный в п. РФ №2326812 по кл. С01В 13/11, з. 24.11.06, оп. 20.2006 г, оп. 20.06.2008 г.

Известный озонатор характеризуется следующей формулой.

Трубчатый озонатор, содержащий коаксиально расположенные электроды, подключенные к высоковольтному источнику переменного тока, и диэлектрический элемент, расположенный между ними, при этом один из электродов выполнен сплошным с внешней стороны диэлектрического элемента, а второй выполнен в виде спирали и расположен с внутренней стороны диэлектрического элемента, отличающийся тем, что спираль внутреннего электрода, выполненная навивкой на призматический стержень, представляет собой последовательно соединенные правильные разомкнутые многоугольники, вершины которых находятся в механическом контакте с внутренней поверхностью диэлектрического элемента.

Генерация озона происходит при продувании воздуха или кислорода через внутреннюю полость трубчатого диэлектрического элемента, в которой возникает зона барьерного разряда при включенном источнике высокого напряжения.

Недостатком прототипа является невысокая надежность работы, обусловленная возможностью возникновения паразитного пробоя между электродами из-за наличия неконтролируемых зазоров между торцевыми поверхностями электродов и диэлектрического элемента и связанных с этим перебоев в работе генератора озона, а также его ограниченные эксплуатационные возможности-за того, что конструкция генератора озона не позволяет эксплуатировать его при повышенных давлениях продуваемого газа и, соответственно, получать озон-содержащий газ под избыточным давлением, поскольку основным элементом конструкции является трубка из диэлектрического материала, которую трудно герметизировать. Известен озонатор, представленный в п. РФ №2016841 по кл. С01В 13/11, з. 14.06.1991 г., оп. 30.07.1994 г.

Известный озонатор характеризуется следующей формулой:

Озонатор трубчатой формы, состоящий из источника питания, внешнего и внутреннего электродов и диэлектрической трубки между ними, причем внутренний электрод выполнен в виде спирали и расположен внутри диэлектрической трубки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергозатрат и повышения удельной производительности, внешний электрод выполнен в виде спирали, навитой на внешней стороне диэлектрической трубки, причем начало внешнего электрода и конец внутреннего электрода подключены к источнику питания.

При этом внутри спирали, расположенной с внутренней стороны диэлектрического элемента, установлена дополнительная трубка с продольными ребрами, внутри которой протекает охлаждающий агент - вода, и выполненная из диэлектрика. Вся конструкция установлена в дополнительный диэлектрический трубчатый корпус.

Для получения озона воздух или кислород подают внутрь дополнительного диэлектрического трубчатого корпуса. Воздух или кислород попадает в зоны разряда как на наружной, так и внутренней поверхностях диэлектрического элемента, за счет чего удельная производительность озонатора повышается примерно в два раза, но усложняется конструкция озонатора и снижается надежность.

Кроме того, при сборке необходимо обеспечить такое расположение элементов, образующих разрядную камеру, чтобы исключить смещение спиральных электродов относительно друг друга вдоль оси и обеспечить одинаковое расстояние между витками спиральных электродов по всей длине озонатора.

Недостатком является сложность конструкции. Кроме того, недостатком данного устройства является низкая эффективность из-за сложности конструкции и невозможности получения озон-содержащего газа под избыточным давлением в течение длительного времени.

Более близким по технической сущности к заявляемому представляется генератор озона, описанный в п. РФ №155463 по кл. С01В 13/11, з. 23.12.2014 г., оп. 10.10.2015 г. и выбранный в качестве прототипа.

Известный генератор характеризуется следующей формулой:

1. Генератор озона, содержащий корпус, соосно расположенные электроды, подключенные к высоковольтному источнику переменного тока и диэлектрическую трубку между ними, причем один электрод выполнен сплошным и расположен с внешней стороны диэлектрической трубки, а второй электрод выполнен в виде спирали и расположен с внутренней стороны диэлектрической трубки, отличающийся тем, что корпус выполнен из металла, а внешний электрод выполнен в виде толстостенной металлической трубки и находится в электрическом контакте с металлическим корпусом генератора озона, через который он подключен к первому заземленному полюсу высоковольтного источника переменного тока, при этом корпус выполнен герметичным с присоединенными к нему с обоих торцов штуцерами, предназначенными для подачи воздуха или иного кислородсодержащего газа и отвода озонсодержащего газа под избыточным давлением, и герметичным разъемом, через который проходит изолированный провод, соединяющий внутренний электрод со вторым полюсом высоковольтного источника переменного тока.

2. Генератор озона по п. 1, отличающийся тем, что внутренний и внешний электроды установлены таким образом, чтобы расстояние от торцов электродов до торца диэлектрической трубки составляло не менее двух толщин стенки диэлектрической трубки.

3. Генератор озона по п. 2, отличающееся тем, что расстояние от внешней поверхности диэлектрической трубки до внутренней поверхности металлического корпуса составляет не менее одной толщины стенки диэлектрической трубки.

В описании сказано также, что внутренний электрод может быть выполнен в виде свернутой в трубку металлической сетки.

Недостатком известного озонатора является неудобство его изготовления, обусловленное тем, что внешний электрод выполнен в виде металлической трубки, находящейся в тесном контакте с металлическим корпусом, а также необходимостью выдерживать при установке в корпусе определенное расстояние между торцами электродов и диэлектрической трубки и расстояние от внешней поверхности диэлектрической трубки до внутренней поверхности корпуса. Кроме того, выполнение внешнего электрода в виде толстостенной металлической трубки увеличивает вес генератора, что делает его неудобным при необходимости перемещения.

Задачей является повышение удобства эксплуатации озонатора при сохранении его эффективной работы.

Поставленная задача решается тем, что в мобильном озонатор, включающем цилиндрический корпус и размещенный в нем генератор озона, содержащий коаксиально расположенные электроды, подключенные к высоковольтному источнику переменного тока, и диэлектрическую трубку между ними, причем один электрод расположен с внешней стороны диэлектрической трубки, а второй электрод выполнен в виде свернутой в трубку металлической сетки и расположен с внутренней стороны диэлектрической трубки, при этом корпус выполнен герметичным с присоединенными к нему с обоих торцов штуцерами, предназначенными для подачи воздуха или иного кислородсодержащего газа и отвода озонсодержащего газа под избыточным давлением, а внутренний электрод генератора соединен изолированным проводом с одним из полюсов высоковольтного источника переменного тока, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, в генераторе озона электрод, расположенный с внешней стороны диэлектрической трубки, также выполнен в виде свернутой в трубку металлической мелкоячеистой сетки и соединен с другим полюсом источника с помощью изолированного провода, при этом каждый из электродов выполнен из тонкой проволоки в виде свернутой в трубку металлической сетки, полученной наложением друг на друга встречно направленных спиралей с одинаково мелким шагом навивки с образованием при их пересечении ромбов, вершины которых электрически соединены между собой, надетой на диэлектрическую трубку с плотным прилеганием к ней изнутри и снаружи, продольные края каждого из сетчатых электродов соединены между собой в трубку с возможностью съема ее с/из диэлектрической трубки, при этом корпус генератора озона выполнен двойным и включает в себя внутренний цилиндрический корпус из диэлектрического материала, в котором размещено одновременно несколько радиально и равноудаленно расположенных друг от друга генераторов озона, прикрепленных к нему изнутри с помощью надетых на концы диэлектрической трубки пластмассовых втулок в виде незамкнутых со стороны изолированных проводов-выводов электродов, колец, утолщающихся к противоположной стороне электродов и снабженных на этом конце короткой цилиндрической ножкой для крепления к диэлектрическому цилиндрическому корпусу, который помещен в наружный металлический корпус, выполненный в форме параллелепипеда и снабженный с торцов штуцерами, выполненными с возможностью подсоединения к ним гофрированных трубопроводов, а с верхней/нижней стороны - элементами для перемещения озонатора, при этом в штуцер ввода воздуха встроен электровентилятор.

При этом к штуцерам наружного корпуса могут быть подсоединены гофрированные трубопроводы.

Кроме того, к наружному корпусу с его нижней стороны могут быть прикреплены колесики для возможности его перемещения или с его верхней стороны могут быть прикреплены ручки для переноски.

Также во внутреннем цилиндрическом корпусе генераторы озона могут быть расположены на одной оси последовательно друг за другом в каждом из радиальных направлений расположения.

Кроме того, штуцер ввода воздуха может быть связан с выходом фильтра воздуха.

Изготовление внешнего и внутреннего электродов генератора озона из тонкой проволоки при выполнении их в виде мелкоячеистой сетки, полученной наложением друг на друга встречно направленных спиралей с одинаково мелким шагом навивки с образованием при их пересечении ромбов, вершины которых электрически соединены между собой и плотно прилегают к диэлектрической трубке изнутри и снаружи, дает возможность получить легкую и компактную конструкцию, что в совокупности с расположением во внутреннем трубчатом корпусе нескольких генераторов озона одновременно как в радиальном, так и в осевом направлении, дает возможность уверенно обеспечивать требуемую производительность путем изменения их числа.

Вышеописанная конструкция электродов позволяет легко надевать их на диэлектрическую трубку и также легко снимать, что дает возможность очищать их в процессе эксплуатации.

Выполнение корпуса двойным с размещением внутреннего цилиндрического корпуса с генераторами озона внутри в наружном металлическом корпусе, снабженном элементами его перемещения, дает возможность легко перемещать озонатор в нужное место.

Наличие на штуцере ввода встроенного электровентилятора облегчает забор воздуха, упрощая эксплуатацию озонатора.

Выполнение штуцеров с возможностью подсоединения к ним гофрированных трубопроводов позволяет забирать воздух для подачи не только из помещения, но и с улицы и выводить полученный озон в другие помещения.

Технический результат - все перечисленные возможности заявляемой конструкции повышают удобство эксплуатации озонатора и дают возможность обеспечить требуемую производительность его работы.

Заявляемый озонатор обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как выполнение в генераторе озона электрода, расположенного с внешней стороны диэлектрической трубки, также в виде свернутой в трубку металлической мелкоячеистой сетки и соединенного с другим полюсом источника с помощью изолированного провода, выполнение каждого из электродов из тонкой проволоки в виде свернутой в трубку металлической сетки, полученной наложением друг на друга встречно направленных спиралей с одинаково мелким шагом навивки с образованием при их пересечении ромбов, вершины которых электрически соединены между собой, надетой на диэлектрическую трубку с плотным прилеганием к ней изнутри и снаружи, соединение продольных краев каждого из сетчатых электродов между собой в трубку с возможностью съема ее с/из диэлектрической трубки, выполнение корпуса генератора озона двойным из наружного металлического в форме параллелепипеда и и внутреннего цилиндрического корпуса из диэлектрического материала, размещение во внутреннем диэлектрическом корпусе одновременно нескольких радиально и равноудаленно расположенных друг от друга генераторов озона, прикрепленных к нему изнутри с помощью надетых на концы диэлектрической трубки пластмассовых втулок в виде незамкнутых со стороны изолированных проводов-выводов электродов, колец, утолщающихся к противоположной стороне электродов и снабженных на этом конце короткой цилиндрической ножкой для крепления к диэлектрическому цилиндрическому корпусу, снабжение наружного корпуса с торцов штуцерами, выполненными с возможностью подсоединения к ним гофрированных трубопроводов, а с верхней/нижней стороны - элементами для перемещения озонатора, наличие встроенного в штуцер ввода воздуха электровентилятора, обеспечивающими достижение заданного результата.

Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, которые обеспечивали бы в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемый озонатор соответствует критерию «изобретательский уровень».

Заявляемый озонатор может быть использован в очистке промышленных и бытовых сточных вод, в обеззараживании питьевой воды, в химической технологии, а также в других отраслях народного хозяйства и потому соответствует критерию «промышленная применимость».

Изобретение иллюстрируется чертежами, где представлены на:

- фиг. 1 - общий вид озонатора в собранном виде с одним электровентилятором на входе;

- фиг. 2. - общий вид озонатора в собранном виде с несколькими электровентиляторами на входе;

- фиг. 3. - вид в изометрии генератора озона с изолированными выводами электродов и с элементами крепления его к внутреннему корпусу;

- фиг. 4 - вид с торца радиального расположения генераторов озона во внутреннем цилиндрическом диэлектрическом корпусе;

- фиг. 5 - вид сбоку осевого расположения одной группы генераторов озона во внутреннем цилиндрическом корпусе;

- фиг. 6 - вид в изометрии одной группы генераторов озона осевого расположения во внутреннем цилиндрическом корпусе;

- фиг. 7 - вид с торца радиального расположения генераторов озона во внутреннем цилиндрическом диэлектрическом корпусе;

- фиг. 8 - вид сбоку осевого расположения нескольких (двух) групп генераторов озона во внутреннем цилиндрическом корпусе;

- фиг. 9 - вид в изометрии нескольких (двух) групп генераторов озона осевого расположения во внутреннем цилиндрическом корпусе;

- фиг. 10 - общий вид в изометрии озонатора с условно прозрачными наружным и внутренним корпусами для одной группы осевого расположения генераторов озона;

- фиг. 11 - общий вид озонатора, соединенного с воздушным фильтром;

- фиг. 12 - общий вид озонатора с подсоединенными к нему гофрированными трубопроводами.

Озонатор содержит радиально размещенные в цилиндрическом диэлектрическом корпусе 1 генераторы 2 озона, каждый из которых включает в себя диэлектрическую трубку 3 с расположенным на ней внешним электродом 4 и размещенным внутри нее внутренним электродом 5 (фиг. 3). Электроды 4 и 5 выполнены в виде металлической мелкоячеистой сетки, полученной наложением друг на друга встречно направленных спиралей с одинаково мелким шагом навивки с образованием при их пересечении ромбов, вершины которых электрически соединены между собой, а продольные края каждого из сетчатых электродов 4 и 5 соединены между собой в сетчатую трубку с возможностью съема ее с/из диэлектрической трубки 3. Наружный сетчатый электрод 5 надет на диэлектрическую трубку 3, а внутренний электрод 4 вставлен внутрь диэлектрической трубки 3. Начало внешнего электрода 5 и конец внутреннего электрода 4 подключены с помощью изолированных проводов 6 и 7 к источнику 8 питания. Генераторы 2 изнутри прикреплены к стенкам цилиндрического диэлектрического корпуса 1 с помощью упругих, частично незамкнутых со стороны, противоположной креплению, пластмассовых втулок 9 на ножках со стороны крепления и радиально расположены на одинаковом расстоянии друг от друга (фиг. 4). При этом в цилиндрическом корпусе 3 вдоль его продольной оси генераторы 2 озона могут быть расположены на одной оси последовательно друг за другом в каждом из радиальных направлений расположения, образуя как бы одну (фиг. 5, 6) или несколько групп радиально расположенных генераторов 21 и 22 озона (фиг. 8, 9). Цилиндрический диэлектрический корпус 1 расположен в наружном корпусе 10, имеющем форму прямоугольного параллелепипеда (фиг. 10). К торцам 11 и 12 наружного корпуса 10 при необходимости подсоединены через штуцеры 13 и 14 соответственно гофрированный шланг 15 для подачи (ввода) воздуха и гофрированный шланг 15' для отвода озона (фиг. 12). При этом в штуцер 13 для ввода воздуха встроен электровентилятор 16 (фиг. 1, 2). Наружный корпус 10 озонатора также снабжен расположенной на его верхней стороне ручкой/ручками 17 для переноса озонатора (фиг. 1, 2) и может иметь на нижней стороне колесики 18 для его перевозки (фиг. 2). Вход озонатора может быть соединен с выходом воздушного фильтра 19 (фиг. 11).

Озонатор работает следующим образом. При включении в сеть источника 8 напряжения воздух помещения через электровентилятор 16 поступает во внутренний диэлектрический корпус 1 с размещенными в нем генераторами 2 озона. Здесь между электродами 4 и 5 генератора 2 озона возникает газовый барьерный разряд. Воздух или кислород-содержащий газ под избыточным давлением через электровентилятор 16 продувается через зону разряда, где происходит образование озон-содержащего газа.

Генерация озона происходит при продувании воздуха или кислорода через внутреннюю полость трубчатого диэлектрического элемента 3, в которой возникает зона барьерного разряда при включенном источнике высокого напряжения.

Поскольку генераторов 2 озона в озонаторе несколько, то общая производительность озонатора может быть подобрана необходимым для этого количеством генераторов 2 озона как в радиальном, так и в осевом направлении. Озон отводится из наружного корпуса 10 через штуцер 14, а при необходимости подачи его в отдаленное помещение - через гофрированный шланг 15'. Перемещение озонатора небольшой производительности может осуществляться с помощью ручек 17 на верхней поверхности наружного корпуса 10, а более мощного и более тяжелого озонатора - с помощью колесиков 18 на его нижней поверхности. За счет наличия нескольких генераторов 2 озона озонатор обеспечивает получение необходимой производительности (мощности). Сама же конструкция генераторов 2 озона и всего озонатора при наличии у него наружного корпуса 10 дает возможность его перемещения, что очень удобно в эксплуатации.

В сравнении с прототипом заявляемый озонатор является более удобным в изготовлении и в эксплуатации и более производительным.

Изобретение относится к устройствам для получения озона из воздуха или кислорода и может быть использовано в очистке промышленных и бытовых сточных вод, в обеззараживании питьевой воды, в химической технологии, а также в других отраслях народного хозяйства. Озонатор содержит радиально размещенные в цилиндрическом диэлектрическом корпусе 1 генераторы 2 озона, каждый из которых включает в себя диэлектрическую трубку 3 с расположенным на ней внешним электродом 4 и размещенным внутри нее внутренним электродом 5. Электроды 4 и 5 выполнены в виде металлической мелкоячеистой сетки, полученной наложением друг на друга встречно направленных спиралей с одинаково мелким шагом навивки с образованием при их пересечении ромбов, вершины которых электрически соединены между собой, а продольные края каждого из сетчатых электродов 4 и 5 соединены между собой в сетчатую трубку с возможностью съема ее с/из диэлектрической трубки 3. Начало внешнего электрода 5 и конец внутреннего электрода 4 подключены с помощью изолированных проводов 6 и 7 к источнику 8 питания. Генераторы 2 изнутри прикреплены к стенкам цилиндрического диэлектрического корпуса 1 с помощью упругих, частично незамкнутых со стороны, противоположной креплению, пластмассовых втулок 9 на ножках со стороны крепления и радиально расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. В цилиндрическом корпусе 3 вдоль его продольной оси генераторы 2 озона могут быть расположены на одной оси последовательно друг за другом в каждом из радиальных направлений расположения, образуя как бы одну или несколько групп радиально расположенных генераторов 21 и 22 озона. Цилиндрический диэлектрический корпус 1 расположен в наружном корпусе 10, имеющем форму прямоугольного параллелепипеда. К торцам 11 и 12 наружного корпуса 10 при необходимости подсоединены через штуцеры 13 и 14 соответственно гофрированный шланг 15 для подачи воздуха и гофрированный шланг 15' для отвода озона. В штуцер 13 для ввода воздуха встроен электровентилятор 16. Наружный корпус 10 озонатора снабжен средствами его перемещения. Технический результат: повышение удобства эксплуатации озонатора при сохранении его эффективной работы, повышение производительности. 6 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Мобильный озонатор, включающий цилиндрический корпус и размещенный в нем генератор озона, содержащий коаксиально расположенные электроды, подключенные к высоковольтному источнику переменного тока, и диэлектрическую трубку между ними, причем один электрод расположен с внешней стороны диэлектрической трубки, а второй электрод выполнен в виде свернутой в трубку металлической сетки и расположен с внутренней стороны диэлектрической трубки, при этом корпус выполнен герметичным с присоединенными к нему с обоих торцов штуцерами, предназначенными для подачи воздуха или иного кислородсодержащего газа и отвода озонсодержащего газа под избыточным давлением, а внутренний электрод генератора соединен изолированным проводом с одним из полюсов высоковольтного источника переменного тока, отличающийся тем, что в генераторе озона электрод, расположенный с внешней стороны диэлектрической трубки, также выполнен в виде свернутой в трубку металлической мелкоячеистой сетки и соединен с другим полюсом источника с помощью изолированного провода, при этом каждый из электродов выполнен из тонкой проволоки в виде свернутой в трубку металлической сетки, полученной наложением друг на друга встречно направленных спиралей с одинаково мелким шагом навивки с образованием при их пересечении ромбов, вершины которых электрически соединены между собой, надетой на диэлектрическую трубку с плотным прилеганием к ней изнутри и снаружи, продольные края каждого из сетчатых электродов соединены между собой в трубку с возможностью съема ее с/из диэлектрической трубки, при этом корпус генератора озона выполнен двойным и включает в себя внутренний цилиндрический корпус из диэлектрического материала, в котором размещено одновременно несколько радиально и равноудаленно расположенных друг от друга генераторов озона, прикрепленных к нему изнутри с помощью надетых на концы диэлектрической трубки пластмассовых втулок в виде незамкнутых со стороны изолированных проводов-выводов электродов колец, утолщающихся к противоположной стороне электродов и снабженных на этом конце короткой цилиндрической ножкой для крепления к диэлектрическому цилиндрическому корпусу, который помещен в наружный металлический корпус, выполненный в форме параллелепипеда и снабженный с торцов штуцерами, выполненными с возможностью подсоединения к ним гофрированных трубопроводов, а с верхней/нижней стороны элементами для перемещения озонатора, при этом в штуцер ввода воздуха встроен электровентилятор.

2. Мобильный озонатор по п. 1, отличающийся тем, что к штуцерам наружного корпуса подсоединены гофрированные трубопроводы.

3. Мобильный озонатор по п. 1, отличающийся тем, что к наружному корпусу с его нижней стороны прикреплены колесики для возможности его перемещения.

4. Мобильный озонатор по п. 1, отличающийся тем, что к наружному корпусу с его верхней стороны прикреплены ручки для переноски.

5. Мобильный озонатор по п. 1, отличающийся тем, что к наружному корпусу с его верхней стороны прикреплены ручки для переноски, а с нижней стороны - колесики для его перемещения.

6. Мобильный озонатор по п. 1, отличающийся тем, что во внутреннем цилиндрическом корпусе генераторы озона расположены на одной оси последовательно друг за другом в каждом из радиальных направлений расположения.

7. Мобильный озонатор по п. 1, отличающийся тем, что штуцер ввода воздуха связан с выходом фильтра воздуха.