Каскадный озонатор

 

Изобретение относится к технике получения озона с помощью электрического разряда. Каскадный озонатор содержит два электрода, сплошной и секционированный, установленные с постоянным зазором относительно друг друга. Сплошной электрод подсоединен к многоканальному генератору высоковольтных импульсов. Секционированный электрод снабжен секциями с последовательно ступенчато-увеличивающейся площадью и через ограничители тока подсоединенными к отдельным выходам многоканального генератора высоковольтных импульсов. 2 ил.

Изобретение относится к технике получения озона из кислорода или воздуха с помощью электрического разряда и может быть использовано для озонирования воды и нейтрализации вредных газов в воздухе.

Известен озонатор [1] содержащий 2 металлических электрода, покрытых диэлектрическим слоем и установленных с зазором между собой. Оба электрода подключаются к разным выводам высоковольтного источника переменного тока. Озон получают при прокачке кислородсодержащего (рабочего) газа через электрический разряд в зазоре между электродами.

В этом озонаторе из-за выполнения электродов сплошными исключается применение атмосферного воздуха без предварительной его подготовки (сушка, очистка от пыли).

В противном случае токопроводящие пыль и влага, содержащиеся в обычном атмосферном воздухе, вызывают появление неоднородностей электрического разряда в зазоре в виде искровых каналов. Вследствие этого происходит тепловой пробой и разрушение диэлектрического барьера.

В качестве прототипа принят каскадный озонатор по [2] Указанный озонатор содержит установленные с зазором относительно друг друга сплошной и секционированный электроды. Площади секций секционированного электрода и зазоры между ними и сплошным элеткродом выполнены со ступенчатым увеличением. Сплошной электрод соединен с одним из выходов высоковольтного источника переменного напряжения, а каждая секция каскадного электрода подключена к другому выходу того же источника питания через токоограничивающие конденсаторы. Озон получают при прокачке рабочего раза через электрический разряд в зазоре между электродами.

Ступенчатое увеличение зазора при использовании синусоидального или пилообразного напряжения питания позволяет посекционно увеличивать импульсную плотность тока электронов и снижать ионную компоненту тока в разряде, т.е. увеличивать удельную производительность озонатора с увеличением числа секций.

Однако число секций секционированного электрода ограничено величиной пробивного напряжения рабочего газа в наибольшем зазоре между секциями и сплошным электродом, что препятствует получению большой производительности озонатора.

Кроме того, шаг увеличения зазора существенно зависит от крутизны переднего фронта импульсов напряжения питания. Это накладывает ограничения на увеличение удельной производительности озонатора за счет увеличения частоты следования импульсов.

В основу изобретения положена задача стабилизации процесса получения электрического каскадного разряда в зазоре между электродами независимо от частоты и крутизны фронта напряжения.

Задача решается тем, что в каскадном озонаторе, содержащем расположенные с зазором относительно друг друга сплошной электрод и секционированный с последовательно ступенчато- увеличивающейся площадью секций, включенные в цепь с источником высоковольтного напряжения питания и ограничителями тока для каждой секции секционированного, зазор между электродами выполнен постоянным. При этом в качестве источника высоковольтного напряжения применен многоканальный генератор высоковольтных импульсов, и каждая секция секционированного электрода через ограничитель тока подсоединена к отдельному выходу многоканального генератора высоковольтных импульсов, обеспечивающего нарастающий от секции к секции сдвиг фаз высоковольтного напряжения.

Совокупность указанных признаков позволяет стабилизировать процесс получения каскадного электрического разряда независимо от числа секций каскадного электрода благодаря фиксированному сдвигу фаз на многоканальном генераторе высоковольтных импульсов. В этом случае на каждую секцию подаются последовательно напряжения одинаковой амплитуды, вызывающие последовательное развитие каскадного разряда от секции к секции независимо от частоты и фронта напряжения источника питания.

На фиг. 1 представлена схема каскадного озонатора; на фиг. 2 схема эпюр напряжения на секциях секционированного электрода.

Предложенный каскадный озонатор (фиг. 1) содержит сплошной электрод 1 и секционированный электрод 2 с секциями 3. Сплошной 1 и секционированный электрод 2 расположены с постоянным зазором относительно друг друга. Секционированный электрод 2 состоит из секций 3, имеющих последовательно ступенчато-увеличивающуюся площадь. Сплошной электрод 1 включен в цепь с многоканальным генератором высоковольтных импульсов. Секции 3 секционированного электрода 2 соединены через ограничители тока 4 с каналами 5 многоканального генератора высоковольтных импульсов.

Каскадный озонатор работает следующим образом. Рабочий газ прокачивают в зазор между электродами 1 и 2, подключенными к многоканальному генератору высоковольтных импульсов. Озонная смесь образуется в зазоре между электродами под воздействием электрического разряда. При это процесс посекционного формирования импульсов разряда определяется сдвигом фаз между импульсами, подаваемыми на секции секционированного электрода 2. Это позволяет снять принципиальные ограничения на число секций секционированного электрода, упростить технологию его изготовления и значительно увеличить производительность каскадного озонатора.

Формула изобретения

Каскадный озонатор, содержащий расположенные с зазором относительно друг друга сплошной электрод и секционированный электрод с последовательно ступенчато увеличивающейся площадью секций, включенные в цепь с источником высоковольтного напряжения питания и ограничителями тока для каждой секции секционированного электрода, отличающийся тем, что зазор между электродами выполнен постоянным, а источник высоковольтного напряжения выполнен в виде многоканального генератора высоковольтных импульсов и каждая секция секционированного электрода через ограничитель тока подсоединена к отдельному выходу многоканального генератора высоковольтных импульсов, обеспечивающего нарастающий от секции к секции сдвиг фаз высоковольтного напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2