Пластинчатый озонатор

 

Изобретение относится к устройствам для получения озона. Устройство содержит, например, два разрядных элемента, состоящих из заземленных электродов, диэлектрических пластин, высоковольтных электродов и размещенных в герметичном корпусе в одной горизонтальной плоскости. Корпус разделен изолирующей пластиной на два отсека, причем в нижнем отсеке закреплены разрядные элементы, а верхний отсек является озоносборником. Охладитель находится на внешней стороне корпуса и имеет два штуцера для ввода-вывода охлаждающей жидкости. Охладитель, плотно стянутый с высоковольтными электродами, содержит втулки и трубки, соединяющие по газу отсеки, а также штуцеры. Осушенный воздух подается через ввод, а полученный озон выводится через выход. Между диэлектрическими пластинами положены диэлектрические прокладки. Технический результат - упрощение конструкции, повышение надежности и простоты обслуживания. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для получения озона.

Известен озонатор /пат. США N3973133, (C 01 B) кл. 250-532, 1976/ с большим числом плоских охлаждаемых электродов, в прямоугольном корпусе из электроизоляционного материала электроды установлены с определенным интервалом и соединены в две группы через один. Каждый электрод выполнен из двух плоских металлических листов с профилированными углублениями определенной конфигурации так, что при соединении этих листов образуются каналы, охватывающие практически всю поверхность электродов. Затем эта пара листов покрывается снаружи слоем диэлектрического материала, который также уплотняет кромку их соединения по периферии. Электроды каждой группы связаны между собой двумя трубками, проходящими в противоположных углах листов, и в каждой трубке имеются отверстия, сообщающиеся с системой каналов в электродах. В корпусе озонатора имеется центральная камера с электродами, а также нижняя камера для подачи воздуха или кислорода для озонирования и верхняя камера для сбора и отвода озонированного газа. Электроды соединены с обмоткой высоковольтного трансформатора, а охлаждение электродов осуществляется посредством фрионовой холодильной машины.

Недостатком известного озонатора является сложная конструкция, при которой для осуществления ремонта разрядных элементов необходимо разобрать весь пакет электродов и, кроме того, озонатор имеет не эффективную воздушную систему охлаждения электродов.

Известен также озонатор /пат. США N3801791, кл.250-532, 1976/, изготовленный из плоских металлических электродов прямоугольной формы, между которыми прокладываются стеклянные диэлектрические пластины и продольные рейки, создающие щелевые разрядные промежутки, через которые пропускается озонируемый газ. Весь слоистый пакет стягивается жесткой монтажной рамой, а электроды соединяются через один в два пучка. Один из них присоединяется к раме, а другой - выводится из аппарата и присоединяется к высокопотенциальной клемме высоковольтного трансформатора питания /6 - 15 кВ/. Рама с пакетом электродов монтируется в металлическом кожухе, а пространство между кожухом и пакетом заполняется газонепроницаемым электроизоляционным материалом. Рама электрически связывается с корпусом, который заземляется. Для отвода тепла, выделяющегося в аппарате, электроды заземляемого пучка изготавливают из листов толщиной 15 мм и максимально уменьшают термическое сопротивление между ними и кожухом, который охлаждается за счет естественной конвенции окружающего воздуха.

Недостатками известного озонатора является то, что он имеет сложную конструкцию и ненадежен в работе. Ненадежность объясняется тем, что в процессе работы озонатора происходит неравномерный нагрев стеклянных диэлектрических пластин. В зоне разряда температура достигает 80-100^oC, а на краях, необходимых для перекрытия разрядного промежутка, на поверхности температура не превышает 40^oC. В результате в стенке возникает значительное термическое и механическое напряжение, способное вызвать механическое разрушение стекла и выход озонатора из строя. В указанной конструкции это усугубляется тем, что теплоотвод к толстому металлическому электроду от центральной части пластин осуществляется через слой воздуха, а от края - через продольные рейки, имеющие значительно более высокую теплопроводность, чем воздух.

Кроме того, конструкция озонатора так сложна, что для осуществления ремонта и замены любой стеклянной пластины необходимо полностью разобрать весь пакет электродов, предварительно разрушив слой электроизоляционного материала между кожухом и пакетом электродов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранный в качестве прототипа пластинчатый озонатор с центральным коллектором, который носит название "Озонатор "Отто". /В.Ф.Кожинов. Очистка питьевой и технической воды. Примеры и расчеты, М., Изд-во литературы по строительству, 1971, с.82-85/.

Озонатор "Отто" выполнен из нескольких параллельно размещаемых разрядных элементов, чередующихся в определенной последовательности, а именно: заземленный электрод, диэлектрик, электрод высокого напряжения, диэлектрик, заземленный электрод и т.д. В качестве электрода используется слой фольги или металлической краски, плотно прилегающей к наружной поверхности полых брусков, которые являются низковольтными вследствие их заземления. Через полые бруски пропускают воду, охлаждающую электроды. Диэлектриками служат тонкие стеклянные пластины, примыкающие к заземленным электродам. Высоковольтные электроды выполнены в виде брусков и система охлаждения их водой электрически изолирована от заземления. Электроды и диэлектрик имеют квадратное сечение с центральным отверстием.

Все элементы размещены вертикально в корпусе, имеющем форму параллелепипеда, и тесно прижаты друг к другу. Образуется секция, в которой центральные отверстия составляют проход, сообщающийся с разрядными полями. Величина промежутка между электродом высокого напряжения и диэлектриком определяет ширину поля разряда, которая регулируется с помощью направляющих колец, прикрепленных к электроду высокого напряжения. Корпус озонатора герметичен и может состоять из одной, двух или четырех секций. Каждый из коллекторов соединен с плоскими пластинами электродов отдельными трубками.

Недостатками известного озонатора являются завышенные габариты корпуса и сложность конструкции, а именно то, что каждый коллектор соединен с плоскими пластинами электродов отдельными трубками, количество которых равно количеству электродов, и их размещение внутри герметичного корпуса требует значительного свободного пространства, а, следовательно, увеличения габаритов. Кроме того, озонатор сложно обслуживать и ремонтировать, т.к. для ремонта необходимо разобрать весь пакет электродов и рассоединить все водоподводящие и водоотводящие трубки. С увеличением числа электродов увеличиваются механические нагрузки при стягивании пакета, что снижает надежность конструкции.

Целью изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности и простоты обслуживания.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, выполненном из нескольких разрядных элементов, каждый из которых состоит из диэлектрических пластин, охлаждаемых заземленных и высоковольтных электродов, имеющих центральные отверстия, и размещенных в металлическом корпусе, имеющем форму параллелепипеда, дополнительно герметичный корпус разделен изоляционной пластиной на два отсека, причем в нижнем отсеке расположены в одной горизонтальной плоскости разрядные элементы, а верхний отсек является общим озоносборником. Кроме того, озонатор имеет два общих для всех разрядных элементов, плоских охладителя, один из которых обеспечивает теплоотвод от низковольтных электродов и расположен на внешней стороне основания корпуса, а другой - от высоковольтных электродов, в котором соосно с центральными отверстиями высоковольтных электродов имеются втулки, через которые пропущены трубки, соединяющие нижний и верхний отсеки, причем количество втулок равно количеству разрядных элементов, а разрядные элементы могут быть любой формы и расстояние между ними обуславливается удобством их монтажа.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием в герметичном корпусе двух отсеков, а также расположением разрядных элементов в одной горизонтальной плоскости, наличием двух общих для всех разрядных элементов плоских охладителей, один из которых находится на внешней стороне основания корпуса, а другой имеет соосно с центральными отверстиями высоковольтных электродов втулки с пропущенными в них трубками, служащими для соединения нижнего и верхнего отсеков, причем количество втулок равно количеству разрядных элементов.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что наличие двух и более отсеков в одном корпусе известно /пат. США N3973133, C 01 B, 1976/.

Кроме того, известны разрядные элементы в виде плоских металлических электродов прямоугольной формы, между которыми прокладываются стеклянные диэлектрические пластины и рейки /прокладки/, создающие щелевые разрядные промежутки, через которые пропускается озонируемый газ /пат. США N3801791, кл. 250-532, 1976/.

Однако только совокупность всех новых признаков в заявляемом техническом решении, отличающих его от прототипа, позволяет сделать вывод, что предполагаемое изобретение соответствует критерию "существенные отличия".

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена конструкция предлагаемого пластинчатого озонатора.

Пластинчатый озонатор, изображенный на чертеже, имеет, например, два разрядных элемента, состоящих из заземленных электродов 1, диэлектрических пластин 2, высоковольтных электродов 3 и размещенных в герметичном, например, металлическом корпусе 4 в одной горизонтальной плоскости. Корпус 4 разделен изолирующей пластиной 5 на два отсека 6 и 7, причем в нижнем отсеке 6 закреплены разрядные элементы, а верхний отсек 7 является озоносборником. Охлаждение заземленных электродов 1 обеспечивается первым охладителем 8, находящимся на внешней стороне корпуса 4 и имеющим два штуцера 9 и 10 для ввода и вывода охлаждающей жидкости. Охлаждение высоковольтных электродов 3 производится при помощи второго охладителя 11, плотно стянутого с высоковольтными электродами 3, в котором соосно с центральными отверстиями электродов 3 имеются втулки 12 и трубки 13, соединяющие по газу нижний 6 и верхний 7 отсеки, а охлаждающая жидкость вводится через третий штуцер 14 и выводится через четвертый штуцер 15. Осушенный воздух подается через ввод 16, а полученный озон выводится через вывод 17. Между диэлектрическими пластинами 2 проложены диэлектрические прокладки 18 определенной высоты, создающие щелевые разрядные промежутки, через которые пропускается озонируемый воздух. Размер щелевого разрядного промежутка определяется высотой диэлектрических прокладок 18 квадратной либо круглой формы с размерами, например, 2х2 мм для квадратной формы и диаметром 2 мм для круглой формы.

Если необходимо увеличение выхода озона, предлагаемые конструкции пластинчатых озонаторов можно подключать как параллельно, так и последовательно. Конструкция такого озонатора по-прежнему останется простой, надежной и несложной для профилактики и ремонта.

Пример конкретного выполнения пластинчатого озонатора.

В предлагаемом пластинчатом озонаторе корпус 4 выполнен из листового алюминия марки АМГ. На внешней стороне основания корпуса 4 приварен кожух охладителя 8 заземленных электродов, который имеет штуцеры 9 и 10 для ввода и вывода охлаждающей жидкости. На одной из стенок корпуса 4 вварены штуцеры: 16 для подвода осушенного воздуха и 17 для отвода озоно-воздушной смеси. В верхней части корпуса 4 на внешней стороне стенок по всему периметру приварена обечайка для крепления крышки корпуса. Герметизация корпуса 4 осуществлялась при помощи полихлорвиниловой прокладки, установленной по периметру корпуса 4 между верхней обечайкой и крышкой корпуса 4. На внутренней поверхности корпуса 4 по периметру приварена внутренняя обечайка для крепления изоляционной пластины 5, обеспечивающей газоразделение камеры 6 и озоносборника 7. Пластина 5 выполнена из листового винипласта и имеет, соосно с центральными отверстиями высоковольтных электродов 3, отверстия для прохода трубок 13. На заземленные электроды 1, закрепленные к основанию корпуса 4, через теплопроводящую пасту на основе окиси бериллия установлены диэлектрические пластины 2 из керамики на основе окиси алюминия толщиной 1 мм, на которых закреплены диэлектрические прокладки 18 из того же материала с размерами 2х2 мм. Размеры диэлектрических пластин 2 больше размера электродов, что гарантирует предотвращение коронных разрядов вне рабочей зоны. Охладитель высоковольтных электродов 11 имеет штуцера 14 и 15 для ввода-вывода охлаждающей жидкости и приваренные втулки 12, через которые проходят трубки 13, обеспечивающие отвод озона из рабочей зоны в озоносборник 7. К основанию охладителя 11 крепятся высоковольтные электроды 3 с центральными отверстиями, на которых крепятся диэлектрические пластины 2, имеющие центральные отверстия, размеры которых меньше, чем отверстия высоковольтных электродов 3, что предотвращает коронные разряды и повышает надежность всего устройства.

В качестве охлаждающей жидкости в данном случае использовалась вода.

Демонтаж озонатора с целью ремонта либо профилактических работ прост и осуществляется в следующем порядке.

Снимается крышка корпуса 4, крепящаяся винтами к внешней обечайке. Вынимается изолирующая пластина 5, со штуцеров 14 и 15 снимаются трубки, предназначенные для подвода и отвода охлаждающей жидкости. Затем вынимается охладитель высоковольтных электродов 11 вместе с закрепленными на нем высоковольтными электродами 3 и диэлектрическими пластинами 2. Таким образом, обеспечивается доступ для замены либо очистки диэлектрических пластин 2.

После проведения ремонтно-профилактических работ монтаж осуществляется в обратном порядке.

Таким образом, все вышесказанное позволяет сделать вывод, что конструкция предложенного озонатора проста, надежна и легко доступна для ремонта и профилактики. А благодаря тому, что пары электродов расположены в горизонтальной плоскости, их попарная стяжка не вызывает значительных механических и термических перенапряжений.

Формула изобретения

1. Пластинчатый озонатор, выполненный из нескольких разрядных элементов, каждый из которых состоит из двух диэлектрических пластин, охлаждаемых заземленных и высоковольтных электродов, имеющих центральные отверстия и размещенных в герметичном корпусе, имеющем форму параллелепипеда, отличающийся тем, что герметичный корпус разделен изоляционной пластиной на два отсека, причем в нижнем отсеке расположены в одной горизонтальной плоскости разрядные элементы, а верхний отсек является общим озоносборником, при этом озонатор имеет два общих для всех разрядных элементов плоских охладителя, один из которых обеспечивает отвод тепла от низковольтных электродов и расположен на внешней стороне основания корпуса, а другой - от высоковольтных электродов, причем последний имеет втулки, соосные с центральными отверстиями высоковольтных электродов, через которые пропущены трубки, соединяющие нижний и верхний отсеки, причем количество втулок равно количеству разрядных элементов.

2. Озонатор по п.1, отличающийся тем, что разрядные элементы могут быть выполнены любой формы.

РИСУНКИ

Рисунок 1