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

Изобретение относится к области производства озона, в частности к высокочастотным генераторам озона с двух- сторонним жидкостным охлаждением электродов.

Известен высокочастотный трубчатый озонатор, взятый в качестве прототипа, содержащий источник высокого напряжения, камеры входа и выхода озонируемого газа, заземленный корпус с трубными решетками и закрепленными в них наружными низковольтными охлаждаемыми электродами, присоединенный к корпусу кольцевой камерой двухполостный 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. Пpи этом каждый высоковольтный электрод снабжен диэлектрической вставкой, соединяющей разрядную часть электрода с его концом, закрепленным в двухполостном коллекторе, и предохранителем, соединяющим разрядную часть электрода с источником высокого напряжения, а коллектор выполнен заземленным.

К недостаткам известного озонатора следует отнести низкий годовой выход озона и высокую трудоемкость обслуживания, обусловленные простоями вследствие отсутствия возможности эффективного и надежного контроля герметичности разъемных соединений в системе охлаждения внутренних электродов.

Контроль герметичности между электродами и двухполостным коллектором и известного озонатора может производится только при опускании двухполостного коллектора вместе с закрепленными на нем электродами на некоторую высоту. При этом центрирующие элементы, закрепленные на высоковольтных электродах, скользят по внутренней поверхности наружных низкопотенциальных электродов, преодолевая силы трения за счет значительных осевых усилий, которые необходимо приложить к двухполостному коллектору.

Осуществление такого способа контроля ведет к следующим негативным последствиям.

Во-первых, для опускания коллектора требуется демонтаж высоковольтной электроразводки и новый монтаж по окончании контроля, что увеличивает время простоя озонатора и снижает соответственно выход озона.

Во-вторых, при скольжении центрирующих элементов происходит расцентровка электродов, исправить которую без полной разборки уже невозможно, что неизбежно ведет к потере производительности.

В-третьих, при скольжении разжатых враспор центрирующих элементов происходит повреждение поверхности диэлектрического барьера на низкопотенциальном электроде, что снижает надежность озонатора.

В-четвертых, проведенный контроль не гарантирует от вторичной неконтролируемой разгерметизации разъемных соединений высокопотенциальных электродов, которая может последовать при возвращении коллектора в рабочее положение и обнаружить которую можно только после появления жидкости в кольцевой камере. В этом случае необходимо сливать жидкость из системы, опускать коллектор, искать место утечки, сушить влагу, поднимать коллектор, заполнять систему охлаждения и т.д., т.е. при большом количестве электродов время простоя на устранение утечек может растянуться на непредсказуемо большой период, что приведет к существенному снижению выхода озона.

Целью предлагаемого изобретения является снижение трудоемкости обслуживания и повышение выхода озона.

Поставленная цель достигается тем, что в высокочастотном трубчатом озонаторе, содержащем заземленный корпус, включающий наружные и внутренние электроды, двухполостный коллектор для охлаждения закрепленных в нем одним концом внутренних электродов, и кольцевую камеру, соединяющую корпус с двухполостным коллектором, кольцевая камера выполнена в виде накидного фланца, уплотненного на кольцевом выступе корпуса, двухполостный коллектор снабжен связующим элементом, соединяющим его с корпусом и расположенным внутри кольцевой камеры.

Поставленная цель достигается тем, что связующий элемент выполнен в виде шарнирно закрепленных подвесок, содержащих не менее двух звеньев, а также тем, что связующий элемент выполнен в виде пружин растяжения.

Благодаря тому, что кольцевая камера выполнена в виде накидного фланца, уплотненного на кольцевом выступе корпуса, и двухполостный коллектор снабжен связующим элементом, соединяющим его с корпусом и расположенным внутри кольцевой камеры, становится возможным подъем кольцевой камеры вверх по корпусу на время монтажа электродов и контроля герметичности.

В результате этого открывается доступ к разъемным соединениям, в двухполостный коллектор остается фиксированным в положении, близком к рабочему, при помощи связующего элемента. При этом исключается необходимость при контроле герметичности производить демонтаж высоковольтной разводки, расцентровки не происходит, поверхности диэлектрических барьеров не повреждаются, исключается возможность повторной неконтролируемой разгерметизации, поскольку отпадает необходимость в опускании двухполостного коллектора вместе с закрепленными на нем наружными электродами, что снижает трудоемкость обслуживания озонатора и потери озона, связанные с большими простоями озонатора, при этом повышается годовой выход озона.

Выполнение кольцевой камеры в виде накидного фланца, уплотненного на кольцевом выступе корпуса, обеспечивает возможность ее перемещения (подъем, опускание) вдоль оси озонатора без полной разборки озонатора и исключает необходимость дополнительного продольного разъема при сохранении прочности и жесткости аппарата.

Благодаря тому, что связующий элемент выполнен в виде шарнирно закрепленных подвесок, содержащих не менее двух звеньев, можно фиксировать коллектор в положении, близком к рабочему, во время монтажа электродов и контроля разъемных соединений при подъеме вверх кольцевой камеры. При этом корпус с закрепленными в нем наружными электродами тоже удерживается шарнирно закрепленными подвесками в положении, близком к рабочему.

Благодаря выполнению шарнирно закрепленных подвесок содержащими не менее двух звеньев при уплотнении кольцевой камеры, выполненной в виде накидного фланца, на фланце корпуса и двухполостном коллекторе они слегка сгибаются и не препятствуют уплотнению, так как не становятся враспор между корпусом и коллектором. Корпус с закрепленными в нем наружными электродами удерживается в положении, близком к рабочему, связующим элементом. Связующий элемент можно выполнить также в виде пружин растяжения, что позволит предотвратить резкие толчки при отсоединении болтов, прикрепляющих коллектор к кольцевой камере за счет амортизирующего воздействия пружины.

На фиг. 1 изображен многоэлементный высокочастотный трубчатый озонатор, продольный разрез; на фиг. 2 - связующий элемент в виде пружины.

Высокочастотный трубчатый озонатор состоит из заземленного корпуса 1, закрепленного на опорах 2 с крышкой 3 трубными решетками 4, в которых укреплены охлаждаемые озонирующие элементы, включающие наружные (низкопотенциальные) электроды 5, имеющие на внутренней поверхности слой диэлектрика и внутренние (высокопотенциальные) электроды 6, установленные коаксиально с зазором с помощью центрирующих элементов 7 внутри наружных электродов 45.

Каждый внутренний электрод 6 снабжен предохранителем 8, соединенным с помощью высоковольтной разводки 9 со шпилькой 10 проходного изолятора 11, через который высокое напряжение от трансформатора Т подается внутрь заземленного корпуса 1.

Внутренние высокопотенциальные электроды 6 состоят из разрядоформирующей части 12, полой гибкой диэлектрической вставки 13 и фитинга 14, закрепленного в двухполостном коллекторе 15 и подключающего каждый электрод к системе охлаждения.

Корпус 1 соединен с помощью кольцевой камеры 16, выполненной в виде накидного фланца, с двухполостным коллектором 15 диэлектрической жидкости, охлаждающей закрепленные в нем одним концом посредством колпачковых гаек 17 внутренние электроды 6. Кольцевая камера 16 уплотнена на кольцевом выступе 18 корпуса 1 с помощью шпилек 19. С нижней стороны кольцевая камера 16 снабжена фланцем 20, которым она подсоединена к двухполостному коллектору 15. Двухполостной коллектор 15 соединен с корпусом 1 связующим элементом, расположенным внутри кольцевой камеры 16. Связующий элемент выполнен виде шарнирно закрепленных подвесок 21, содержащих не менее двух звеньев 22.

Один конец связующего элемента закреплен в трубной решетке 4 корпуса 1, другой конец закреплен в двухполостном коллекторе 15. На фиг. 2 связующий элемент выполнен в виде пружин 23 растяжения. Для фиксации кольцевой камеры 16 в поднятом положении на верхней части корпуса 1 закреплен фиксатор 24. В кольцевой камере 16 установлен штуцер 25 подачи кислорода. В верхней части корпуса 1 установлен штуцер 26 выхода озона. Для подачи хладагента в межтрубное пространство на корпусе установлен штуцер 27, для выхода хладагента установлен штуцер 28.

Двухполостный коллектор 15 снабжен штуцерами 29, 30 входа и выхода жидкого диэлектрика.

Высокочастотный трубчатый озонатор работает следующим образом.

Кислород поступает через входной штуцер 25 в кольцевую камеру 16, оттуда в кольцевые зазоры (разрядные промежутки) газоразрядных элементов, образованные наружными электродами 5 и внутренними электродами 6. В разрядных промежутках под воздействием высоковольтного электрического разряда происходит синтез озона из молекул кислорода.

Из газоразрядных элементов озонокислородная смесь поступает в полость между корпусом 1 и крышкой 2, откуда через выходной штуцер 26 поступает к потребителю.

Охлаждение озонатора осуществляется следующим образом.

Для охлаждения наружных электродов 5 через штуцер 27 в межтрубное пространство корпуса 1 подается хладагент, который заполняет межтрубное пространство, протекает между электродами, охлаждает их и выходит через штуцер 28, расположенный в верхней части корпуса 1.

Для охлаждения внутренних высокопотенциальных электродов 6 захоложенный жидкий диэлектрик подается через штуцер 29 в верхнюю полость двухполостного коллектора 15, откуда через отверстия в крышке коллектора 15 попадает в полости внутренних электродов 6, охлаждает их и по фитингу 14 спускается в нижнюю полость коллектора 15, откуда через штуцер 30 выводится наружу.

Монтаж электродов 6 и контроль герметичности производится следующим образом.

Кольцевую камеру 16 поднимают вверх по корпусу 1 на всю высоту зазора между корпусом 1 и двухполостным коллектором 15 и фиксируют в этом положении фиксатором 24. Двухполостный коллектор удерживается в положении, близком к рабочему, шарнирно закрепленными подвесками или пружинами, или тросами, или телескопическими штангами. Через открытую крышку 3 внутренние электроды 6, предварительно проверенные на герметичность, вводят внутрь наружных электродов 5, центрируют их с помощью центрирующих элементов 7, уплотняют на двухполостном коллекторе 15 с помощью колпачковых гаек 17. После монтажа всех электродов в систему охлаждения вместо жидкого диэлектрика под небольшим давлением подают воздух или гелий и определяют утечки с помощью течеискателя. Утечки устраняются с помощью колпачковых гаек 17.

Кольцевая камера 16 снимается с фиксаторов 24, устанавливается в рабочее положение и уплотняется на корпусе 1 и двухполостном коллекторе 15 с помощью шпилек 19 и болтов. При этом шарнирно закрепленные подвески 21 слегка сгибаются. Выполняется монтаж электроразводки.

Применение описываемого устройства позволяет снизить трудоемкость обслуживания и повысить годовой выход озона путем снижения времени простоев озонатора за счет обеспечения возможности эффективного и надежного контроля герметичности соединения высокопотенциальных электродов с двухполостным коллектором.

Изобретение относится к высокочастотным генераторам озона с двусторонним жидкостным охдаждением электродов и позволяет достигнуть снижения трудоемкости обслуживания и повышения выхода озона. Озонатор содержит заземленный корпус 1, закрепленный на опорах 2, крышку 3, двухполостный коллектор 15 с закрепленными в нем внутренними электродами 6. Внутри корпуса 1 в трубных решетках 4 закреплены наружные электроды 5. Кольцевая камера 16 соединяет корпус 1 с двухполосным коллектором 15. Она выполнена в виде накидного фланца, который уплотнен на кольцевом выступе 18 корпуса 1. Коллектор 15 соединен с корпусом 1 связующим элементом, расположенным внутри кольцевой камеры 16. Связующий элемент выполнен в виде шарнирно закрепленных подвесок 21 и содержит не менее двух звеньев. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТРУБЧАТЫЙ ОЗОНАТОР, содержащий заземленный корпус, включающий наружные и внутренние электроды, двухполостный коллектор для охлаждения закрепленных в нем одним концом внутренних электродов, и кольцевую камеру, соединяющую корпус с двухполостным коллектором, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости обслуживания и повышения выхода озона, кольцевая камера выполнена в виде накидного фланца, уплотненного на кольцевом выступе корпуса, двухполостный коллектор снабжен связующим элементом, соединяющим его с корпусом и расположенным внутри кольцевой камеры. 2. Озонатор по п.1, отличающийся тем, что связующий элемент выполнен в виде шарнирно закрепленных подвесок, содержащих не менее двух звеньев. 3. Озонатор по п.1, отличающийся тем, что связующий элемент выполнен в виде пружин растяжения.