ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТРУБЧАТЫЙ ОЗОНАТОР Советский патент 1995 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к производству озона, в частности к высоковольтным генераторам озона с двусторонним охлаждением электродов.

Цель изобретения - повышение надежности озонатора и безопасности его обслуживания, повышение надежности озона и снижение уровня радиопомех.

На фиг. 1 изображен многоэлементный высокочастотный трубчатый озонатор, продольный разрез; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - узел II на фиг. 1.

Высокочастотный трубчатый озонатор состоит из заземленного корпуса 1 с трубными решетками, в которых укреплены наружные (низковольтные) электроды 2, имеющие на внутренней поверхности слой диэлектрика, крышки 3 кольцевой камеры 4, соединяющей корпус 1 с двуполостным коллектором 5, в котором одним концом закреплены посредством колпачковых гаек 6 высоковольтные электроды 7, установленные коаксиально и с зазором с помощью центрирующих элементов 8 и гаек 9 внутри наружных электродов 2, представляющих собой трубу с нанесенным на внутреннюю поверхность диэлектрическим барьером. Каждый электрод снабжен предохранителем 10, а в корпусе установлен проходной изолятор 11.

Высоковольтный электрод 7 состоит из активной части, представляющей собой полый открытый с одной стороны металлический баллон 12, внутри которого располагается с зазором рассекатель 13 с внутренним каналом из диэлектрической гибкой вставки, представляющей собой две вставленные одна в другую с зазором трубки 14 и 15, и из стяжки, закрепленной в двуполостном коллекторе 5.

Стяжка состоит из колпачка 16 и фитинга 17, соединенных на резьбе. Колпачок уплотнен на крышке 18 коллектора, фитинг 17 одним своим концом проходит насквозь через обе полости коллектора, выходя одним концом наружу, а другим во внутреннюю полость колпачка 16. С помощью буртика фитинг уплотняется на перегородке коллектора 19, а с помощью резьбового конца и колпачковой гайки 6 - на донышке 20.

Внутренняя трубка 14 диэлектрической гибкой вставки соединяет внутренний канал рассекателя 13 с осевым каналом фитинга 17, имеющим выход в нижнюю полость коллектора через радиальные отверстия, причем уплотнение трубки 14 на фитинге осуществляется накидной гайкой 21.

Наружная трубка 15 диэлектрической вставки соединяет полость металлического баллона 12 с внутренней полостью колпачка 16 и через отверстия в резьбовом кольце фитинга с верхней полостью коллектора. Уплотнение трубки 15 на баллоне 12 и колпачке 16 осуществляется накидными гайками 22.

Синтез озона в озонаторе происходит следующим образом.

Воздух или кислород поступает через штуцер в кольцевую камеру 4, откуда проходит через кольцевые зазоры газоразрядных элементов, образованные наружными 2 и высоковольтными 7 электродами. В разрядном промежутке под воздействием высоковольтного электрического разряда происходит синтез озона из молекул кислорода. Из газоразрядных элементов озонокислородная смесь выходит в полость между корпусом 1 и крышкой 3 и поступает через штуцер в корпусе 1 к потребителю.

Электропитание озонатора осуществляется следующим образом.

Высокое напряжение высокой частоты от трансформатора через проходной изолятор 11 подается по проводникам на высоковольтные электроды 7 через предохранители 10. Второй конец высоковольтной обмотки трансформатора заземляется так же, как корпус 1, кольцевая камера 4 и коллектор 5, при этом охлаждение высоковольтного электрода осуществляется диэлектрической жидкостью. При работе озонатора на его электродах выделяется значительное количество тепла, которое необходимо отводить.

Двустороннее охлаждение озонатора функционирует следующим образом.

Хладагент для охлаждения наружных электродов подается в межтрубное пространство заземленного корпуса 1 и выходит из него через имеющиеся в нем патрубки. Циркуляция хладагента внутри высоковольтных электродов 7 осуществляется через двуполостный коллектор 5, на котором они закреплены одним концом. Первоначально хладагент подается через штуцер в верхнюю полость коллектора 5 и через отверстия в крышке 18 и фитинге 17 попадает во внутреннюю полость колпачка 16, откуда через зазор между трубками 14 и 15 в полость металлического баллона 12, охлаждает его, обтекая рассекатель 13, затем через внутренний канал рассекателя 13 по трубке 14, через осевой канал фитинга 17 спускается в нижнюю полость коллектора и через штуцер выводится наружу.

Применение предлагаемого изобретения позволит увеличить надежность работы и повысить безопасность обслуживания озонатора, повысить выход озона и снизить уровень радиопомех.

Экономический эффект может быть подсчитан после испытания опытного образца.

Наличие высоковольтных электродов, охлаждаемых диэлектрической жидкостью и выполненных с диэлектрической вставкой, соединяющей активную, разрядоформирующую часть электрода с его концом, закрепленным в двуполостном коллекторе, надежно изолирует электрически активную часть высоковольтного электрода от двуполостного коллектора охлаждающей жидкости, а вместе с ним и весь контур охлаждения (трубы, насос, теплообменник и т.п.) от высокого напряжения. В результате становится возможным активные части высоковольтных электродов соединить непосредственно с источником питания, коллектор заземлить и таким образом ликвидировать чрезвычайную опасность, исходящую из открытой токоведущей части, находящейся ранее под высоким напряжением. При этом повысится надежность озонатора и безопасность его обслуживания.

То, что активная часть высоковольтных электродов непосредственно соединена с источником высокого напряжения, позволило включить в электрическую цепь каждого из них индивидуальный предохранитель, что было невозможным при подаче высокого напряжения на электроды через двуполостный коллектор.

Установка индивидуальных предохранителей увеличивает безотказность работы озонатора, так как "пробой" электрода не вызывает отказа озонатора в целом, а только срабатывание предохранителя.

При этом повысится и коэффициент технологического использования вследствие того, что нет необходимости в остановке озонатора и замене электрода после каждого "пробоя".

Замена поврежденных электродов может проводиться во время планового технического обслуживания. За счет повышения коэффициента технического использования возрастает годовой выход озона.

Возможность заземления двуполостного коллектора вследствие наличия диэлектрических вставок в высоковольтных электродах позволяет устранить мощный источник радиопомех в эфире, каким он является, находясь под высоким переменным напряжением, так как любая открытая (неэкранированная) токоведущая часть, особенно находящаяся под высоким напряжением высокой частоты, является источником радиопомех. Заземленная часть сама становится экраном (препятствием) для любых электромагнитных излучений.

Выполнение диэлектрической вставки гибкой повышает выход озона вследствие повышения точности центрирования электрода, происходящего за счет исключения влияния жесткой связи активной части высоковольтного электрода с его концом, закрепленным в двуполостном коллекторе, и неизбежной при этом неточности его закрепления.

При использовании гибкой вставки технологическая точность изготовления озонатора может быть значительно снижена, так как ее (технологической точности) влияние на точность центрирования электродов полностью компенсируется гибкой вставкой.

При выполнении двуполостного коллектора из диэлектрического материала обеспечивает значительное снижение тангенциальной составляющей электрического поля на диэлектрическом покрытии электрода и повышает тем самым напряжение возникновения паразитных поверхностных разрядов. Диэлектрическая вставка в этом случае может быть уменьшена по длине.

При выполнении конца высоковольтного электрода, закрепляемого в двуполостном коллекторе из диэлектрического материала, повышает надежность за счет снижения вероятности пробоя изолирующей диэлектрической вставки, диэлектрическая прочность которой усилена за счет изолирующих свойств конца электрода.

Изолирующие свойства диэлектрической вставки и конца электрода, выполненного из диэлектрика, еще более усилятся, если диэлектрическая вставка и конец электрода будут выполнены заодно, т.е. конец электрода, закрепленного в двуполостном коллекторе, выполняется в виде диэлектрической вставки.

Изобретение относится к высокочастотным трубчатым озонаторам, используемым в горно-добывающей, химической промышленности, и позволяет обеспечить надежность озонатора и безопасность его обслуживания, повышение выхода озона и снижение уровня радиопомех. Высокочастотный трубчатый озонатор содержит камеры входа и выхода озонируемого газа, заземленный корпус 1 с трубными решетками и закрепленными в них наружными охлаждаемыми электродами 2, двуполостный коллектор 5 охлаждающей жидкости с закрепленными в нем одним концом высоковольтными электродами 7, которые установлены коаксиально и с зазором внутри наружных электродов 2. Высоковольтные электроды 7 выполнены с гибкой диэлектрической вставкой, которая соединяет активную часть электрода с его концом, выполненным из диэлектрического материала. Конец электрода закреплен в двуполостном коллекторе 5, который заземлен. Активная часть высоковольтных электродов соединена с источником высокого напряжения через индивидуальные предохранители 10. Диэлектрическая вставка выполнена заодно с закрепленным в двуполостном коллекторе 5 концом и является его продолжением. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТРУБЧАТЫЙ ОЗОНАТОР, содержащий источник высокого напряжения, камеры входа и выхода озонируемого газа, заземленный корпус с трубными решетками, закрепленными в них наружными низковольтными, охлаждаемыми электродами, присоединенный к корпусу кольцевой камерой двуполостный коллектор охлаждающей диэлектрической жидкости с закрепленными в нем одним концом высоковольтными охлаждаемыми электродами, установленными коаксиально и с зазором внутри наружных электродов с помощью центрирующих элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности озонатора и безопасности его обслуживания, повышения выхода озона и снижения уровня радиопомех, каждый высоковольтный электрод снабжен диэлектрической вставкой, соединяющей разрядную часть электрода с его концом, закрепленным в двуполостном коллекторе, и предохранителем, соединяющим разрядную часть электрода с источником высокого напряжения, при этом коллектор выполнен заземленным. 2. Высокочастотный трубчатый озонатор по п.1, отличающийся тем, что диэлектрическая вставка выполнена гибкой. 3. Озонатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что двуполостный коллектор выполнен из диэлектрического материала. 4. Озонатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что конец высоковольтного электрода, закрепляемый в двуполостном коллекторе, выполнен из диэлектрического материала. 5. Озонатор по пп.1-4, отличающийся тем, что конец электрода, закрепленного в двуполостном коллекторе, выполнен в виде диэлектрической вставки.