Озонатор

 

Использование: получение озона из неосушенного воздуха в целях дезинфекции, дезодорации, антисептирования помещений и продуктов. Озонатор содержит диэлектрическую трубку и электроды, прижатые к ее внешней и внутренней поверхности. Электроды выполнены из электропроводящей ленты, расположены по спирали, один край каждой ленты отогнут и размещен соответственно над прижатым краем другой ленты. Отогнутый край выполнен зубчатым, наклонен к поверхности трубки под углом 3-60^o, расстояния от острий зубцов до поверхности трубки 0,5-10 мм. Ленты прижаты токопроводящими шинами. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для получения озона из неосушенного воздуха в производственных помещениях, в частности может быть использовано в пищевой и химической промышленности, в сельском хозяйстве и на предприятиях для хранения продуктов питания.

Известны высоковольтные устройства для получения озона в газоразрядном промежутке, включающем диэлектрический цилиндр. Для получения большего количества озона сквозь газоразрядный промежуток прогоняют воздух. Для этого служит вентилятор (1), либо крыльчатка, приводимая в движение электрическим ветром, создаваемым барьерным разрядом (2).

Недостатком этих аналогов является наличие вращающихся деталей, что усложняет конструкцию, снижает надежность, срок службы и уменьшает КПД устройства за счет превращения части энергии разряда в тепло за счет трения.

Известны также высоковольтные устройства, хотя и не направленные на получение озона, но создающие озон в процессе коронного разряда, осуществляемого для ионизации воздуха. Среди них известны устройства, увеличивающие концентрацию ионизированного воздуха, следовательно, и озона, за счет формирования его направленного потока, что ускоряет и усиливает газообмен в области газоразрядного промежутка. Таковы устройства, описанные в (3) и (4). Газоразрядный промежуток в этих устройствах широк, и не содержит диэлектрических перегородок между электродами, причем коронируют острия либо одного электрода (3), либо нескольких (4). Держатели острий выполнены в виде решеток, поток озона усиливается за счет увеличения количества пар разноименных электродов, причем острия направлены все в одну сторону, как в устройстве (4). Электроды обоих знаков размещаются внутри общей трубы, формирующей поток ионизированного воздуха и озона.

Недостатком таких устройств является недостаточное количество озона, что обусловлено неиспользованием барьерного разряда.

Известен также озонатор в виде трубы из диэлектрического материала, внутри которой циркулирует вода, выполняющая функцию проводящего электрода и хладагента, на внешней стенке трубы закреплен по спирали коронирующий электрод, выполненный из электропроводящего материала в виде ленты, в котором используется барьерный разряд, обеспечивающий получение большего количества озона, чем разряд в воздушном промежутке, причем разряд является более устойчивым по отношению внешним факторам, что обусловлено размещением коронирующего электрода на диэлектрическом цилиндре (5).

Недостатки этого озонатора обусловлены следующим. Для получения равномерной концентрации озона в помещении, например, в животноводческом цеху или овощехранилище, необходимо размещать колеса озонатора достаточно равномерно по всему помещению, так как размещение озонатора в вентиляционной системе не всегда приемлемо в том числе и при ее отсутствии. Озонатор, включающий систему с циркуляцией воды, имеет высокую удельную массу и громоздкую систему трубопроводов, вследствие его требует больших материальных и трудозатрат на закрепление (подвески, подставки, полки и т.д.). Следующим недостатком системы является необходимость затрат энергии на поддержание циркуляции воды, т. е. либо водопровод, подключенный к общей системе водоснабжения, что резко сужает область применения, либо отдельный насос.

Таким образом, недостатками этого озонатора являются сложность и высокая стоимость монтажа и эксплуатации, что существенно сужает область применения прототипа.

Что же касается концентрации озона, то она невысока, так как создается только одним коронирующим электродом и не предусмотрено каких-либо приспособлений для ее увеличения за счет формирования потока озона.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и увеличение концентрации озона за счет формирования направленного потока озоно-воздушной смеси, а также упрощение и удешевление конструкции, монтажа и эксплуатации, повышение надежности и расширение области применения озонатора.

Указанная цель достигается тем, что в озонаторе в виде трубки из диэлектрического материала, на внешней стенке которой закреплен по спирали коронирующий электрод, выполненный из токопроводящей ленты, а к внутренней стенке прилегает второй электрод, второй электрод также выполнен из токопроводящей ленты, закрепленной по спирали на внутренней стенке, один длинный край каждого электрода выполнен зубчатым и отогнутым и размещен соответственно над другим длинным краем другого электрода, прижаты к трубке токопроводящей шиной.

Указанная цель достигается также тем, что зубчатый край наклонен к поверхности цилиндра под углом от 3^o до 60^o, а расстояние между остриями зубцов и поверхностью цилиндра составляет от 0,5 мм до 10 мм.

Существенность предлагаемый отличий обуславливается тем, что зубчатый отогнутый край обеспечивает устойчивый коронирующий разряд, захватывающий воздушный промежуток, причем как с внешней, так и с внутренней стороны цилиндра, что обеспечивает создание большего количества озона, чем в прототипе.

Существенность предлагаемых отличий обуславливается также тем, что отогнутый край формирует направление электрического ветра в основном в одном направлении вдоль поверхности цилиндра с малой турбулентностью, что обеспечивает постоянный приток воздуха в зону разряда, что обеспечивает повышение концентрации озона в помещении.

Существенность предлагаемых отличий обуславливается также тем, что совокупность двух отогнутых краев электродов, размещенных вне и внутри трубки обусловливает направление потоков озоно-воздушной смеси вне и внутри трубки в противоположные стороны, что обеспечивает теплообмен без дополнительных затрат энергии.

Предлагаемый озонатор представлен на чертеже.

Он содержит диэлектрическую трубку 1, внешний электрод 2, выполненный в виде спирали из электропроводящей ленты, один длинный край 3 которой прижат к поверхности цилиндра 1 упругой токопроводящей шиной 4, витки спирали которой направлены вдоль края 3 электрода 2. Другой длинный край 5 электрода 2 выполнен зубчатым и наклонным к поверхности трубки 1 под углом А, составляющим от 3^o до 60^o. Расстояние Н от острий 6 зубцов до поверхности трубки 1 составляет от 0,5 мм до 10 мм. Озонатор содержит также внутренний электрод 7, подобный внешнему, т.е. выполненный в виде спирали из токопроводящей ленты. Один край 8 ее прижат к поверхности трубки 1 упругой токопроводящей шиной 9, витки спирали которой направлены вдоль края 8 электрода 7. Другой край 10 электрода 8 выполнен зубчатым и наклонным к поверхности трубки 1 под тем же углом А, а острия 11 зубцов отстоят от поверхности трубки 1 на такое же расстояние. Н. Электроды 2 и 7 расположены таким образом, что прижатый край 3 электрода 2 размещен над зубчатым краем 10 электрода 7, а зубчатый край 5 над прижатым краем 8 электрода 7. Токопроводящие шины 4 и 9 выведены за пределы трубки 1 и присоединены к высоковольтному источнику 12. Шины 4 и 9 могут быть выполнены в виде крепежных элементов. Стрелками указано направление потоков озона.

Озонатор работает следующим образом. При подаче напряжения на электроды 2 и 7 между остриями 6 и 11 зубчатых краев 5 и 10 и соответственно прижатыми краями 8 и 3 возникает барьерный разряд, под действием которого образуется озон.

Электрический ветер, образованный движением электронов и ионов воздуха к разноименным электродам 2 и 7 направлен вдоль поверхности трубки 1 в стороны, указанные стрелками. Направленные в разные стороны потоки озоно-воздушной смеси обеспечивают достаточный теплообмен вдоль трубки без применения дополнительного хладагента.

Величина указанного угла А наклона отогнутых краев 5 и 10 определяется следующими факторами. Если угол А будет меньше 3^o, то газовый разрядный промежуток будет слишком мал, что обеспечит малое количество озона и слабое формирование потока. Если угол А будет больше 60^o, то возрастает сопротивление воздушному потоку, что в конечном итоге снизить количество озона, кроме того, резко снизится эмиссия с острий 6 и 11, а также начнется шнурование плазмы из вершины угла А по поверхности цилиндра между электродами, что ведет к резкому выделению тепла.

Величина Н расстояния острий 6 и 11 выбирается по следующим причинам. Если Н будет меньше 0,5 мм, то газовый промежуток будет настолько мал, что образование озона будет мало, а также начнется шнурование плазмы по поверхности цилиндра. Если Н будет больше 10 мм, то газовый разрядный промежуток будет большим, что вызовет снижение напряженности электрического поля, т.е. ухудшается условия возникновения и протекания разряда, для реально применяемых в современной технике напряжений.

Достижение поставленной цели обеспечивается благодаря тому, что небольшой удельный вес устройства позволяет устанавливать его непосредственно над облучаемым объектом по всей площади помещения простым подвешиванием на токопроводы, без встраивания его в существенную вентиляцию, т.к. встраивание не всегда приемлемо и тем более без установки дополнительных воздуховодов. Исключение из конструкции трубы с циркулирующей водой обуславливает простоту эксплуатации, исключение энергозатрат на перекачку воды и удешевляет конструкцию озонатора, который может быть выполнен из доступных и дешевых материалов, например, стеклянной трубки, проволоки из нержавеющей стали и фольги из нержавеющей стали или алюминия. Устройство технологично, так для изготовления заявителем опытного образца длиной 16 см и диаметром 4 см при наличии трубки потребовалось 30 мин одному человеку. Электрическая мощность этого образца составляет 10 Вт.

Увеличение концентрации зона обеспечивается в предлагаемой конструкции за счет того, что направленный поток озона обеспечивает постоянное поступление воздуха в зону разряда, к тому же с обеих поверхностей диэлектрической трубки.

Изготовление и использование предлагаемого озонатора возможно, т.к. оно является простым по конструкции, материалы дешевы и доступны, сложного, точного или специального оборудования не требуется, обслуживание не трудоемко и не требует высокой квалификации персонала. Устройство намечено к использованию в овощехранилищах ряда совхозов Ленинградской области, в том числе в совхозе "Шушары".

Формула изобретения

1. Озонатор, выполненный в виде диэлектрической трубки с коронирующим электродом, выполненным в виде токопроводящей ленты, закрепленной по спирали на внешней стенке трубки и с вторым электродом, расположенным на ее внутренней стенке, отличающийся тем, что второй электрод выполнен в виде токопроводящей ленты, закрепленной по спирали на внутренней стенке, один длинный край каждого электрода выполнен зубчатым и отогнутым и размещен соответственно над другим длинным краем другого электрода, прижатым к трубке токопроводящей шиной.

2. Озонатор по п.1, отличающийся тем, что зубчатый край наклонен к поверхности трубки под углом от 3 до 60°, а расстояние между остриями зубцов и поверхностью трубки составляет 0,5 10 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1