Устройство для получения озона

 

Устройство относится к системам получения озона для использования его в технологиях очистки и обеззараживания воды. Устройство содержит выполненный с патрубками для ввода и вывода газа корпус, в котором расположены высоковольтный и заземленный электроды, подключенные к генератору импульсов. Заземленный и высоковольтный электроды выполнены в виде колец, причем рабочий торец заземленного электрода расположен напротив рабочего торца высоковольтного электрода. В межэлектродном пространстве коаксиально закреплены плоские кольцевые электроды, подключенные к генератору импульсов. Устройство отличается повышенной эффективностью процесса наработки озона. 1 ил.

Изобретение относится к системам получения озона из неосушенного воздуха для использования в технологиях очистки и обеззараживания воды, дезинфекции помещений и продуктов и т. п.

Известно устройство для получения озона (патент РФ 2066292 С1, МПК 6 C 01 B 13/11, 10.00.1996), содержащее диэлектрическую трубу и электроды, прижатые к ее внешней и внутренней поверхности. Электроды выполнены в виде спирали из электропроводящей ленты. Один край каждой ленты отогнут и размещен под прижатым краем другой ленты. Отогнутый край ленты выполнен зубчатым и расстояние от острия зубцов до поверхности трубки равно 0,5-10 мм. Ленты прижаты к диэлектрической трубе токопроводящими шинами.

Недостатками устройства являются низкий ресурс работы устройства из-за высокого значения электрического поля на краях ленты, а также сложность изготовления профилированной ленты и размещение ее внутри диэлектрической трубы.

Наиболее близким к заявляемому устройству по техническим особенностям является выбранное нами за прототип устройство, описанное в (патенте РФ N 2089488, МПК 6 C 01 B 13/11, опубл. 10.09.1997). Генератор содержит покрытые диэлектриком и охлаждаемые водой высоковольтные и заземленные электроды, корпус со штуцерами для входа рабочего газа и охлаждающей воды и штуцерами для выхода воды и газопроводной смеси.

Недостатками данного генератора являются низкая эффективность наработки озона в разряде, ограниченном емкостью диэлектрика, и низкая надежность диэлектрической вставки из-за высокой надежности электрического поля и эрозии диэлектрика под действием электрических разрядов.

Основной технической задачей предложенного устройства является повышение эффективности процесса наработки озона в основном за счет формирования объемного разряда, обеспечивающего максимальную эффективность производства озона и исключения воздействия плазмы на поверхность диэлектрика. Применение схемы формирования объемного самостоятельного разряда позволило реализовать в разрядном промежутке объемную форму электрического разряда, обладающего максимальной эффективностью наработки озона из всех форм электрических разрядов. Исключение контакта плазмы разряда с поверхностного диэлектрика, изолирующего высоковольтный электрод, позволило увеличить ресурс работы диэлектрика.

Предложенное устройство позволяет наработать в 2-3 раза больше срока и увеличить срок службы его основных изоляционных деталей до 3-10 лет.

Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для получения озона, содержащем выполненный с патрубками для ввода и вывода газа корпус; в котором расположены высоковольтный и заземленный электроды, подключенные к генератору импульсов, согласно предложенному решению заземленный и высоковольтный электроды выполнены в виде колец, причем рабочий торец заземленного электрода расположен напротив рабочего торца высоковольтного электрода, а в межэлектродном пространстве коаксиально закреплены плоские кольцевые электроды, подключенные к генератору импульсов.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующие совокупность признаков, тождественные всем признакам заявляемого устройства, отсутствуют. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности "Новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

На чертеже приведена схема устройства для получения озона. Устройство состоит из камеры 1 с патрубками для ввода 2 воздуха и вывода 3 воздуха, обогащенного озоном воздуха. В камере 1 расположены кольцевые высоковольтный 4 и заземленный 5 электроды. Высоковольтный электрод 4 закреплен на изоляторе 6. Рабочие поверхности электродов 4 и 5 расположены напротив друг друга. Торцы электродов 4 и 5, расположенные друг против друга являются рабочими, образуют межэлектродный промежуток и выполнены профилированными, например, в виде профиля Роговского, Чанга и т. п. В межэлектродном промежутке между электродами 4 и 5 на изоляторе 6 снаружи закреплен плоский кольцевой электрод 7, внутри - плоский кольцевой электрод 8. Кромки плоских кольцевых электродов 7 и 8, обращенные к электродам 4 и 5, острые, т. е. имеют малый радиус закругления. К электродам 4 и 5 подключены емкость 9 и генератор 10, причем высоковольтный электрод 4 подключен к генератору 10 через индуктивность 11. Плоские кольцевые электроды 7 и 8 подключены к генератору 10 через емкость 12. В зависимости от параметров генератора (длительность фронта импульса и длительность импульса) и собственной емкости электродов 4 и 5 друг относительно друга значения индуктивности 11 и емкости 9 могут изменяться. Например, при достаточно большой емкости электродов 4 и 5 друг относительно друга и при заданных промежутках импульса генератора 10 значение индуктивности 11 стремится к 0, а емкость 9 может отсутствовать. Кроме того, вместо емкости 12 может быть использовано активное сопротивление.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Воздух подается в камеру 1 с помощью компрессора, вентилятора или от любого подобного устройства. Высоковольтный импульс от генератора 10 подается на электроды 4 и 5 и плоские кольцевые электроды 7 и 8. Под действием высокого напряжения раньше возникает импульсный коронный разряд на острых кромках плоских кольцевых электродов 7 и 8, так как напряжение на электродах 4 и 5 нарастает медленнее, чем на плоских кольцевых электродах 7 и 8 за счет индуктивности 11, включенной последовательно с электродами 4 и 5 и емкости 9, параллельной электродам 4 и 5. За счет импульсной короны на плоских кольцевых электродах 7 и 8 в промежутке между электродами 4 и 5 появляются свободные электроны. Под действием приложенного к электродам 4 и 5 напряжения эти электроны движутся, производя акты ионизации молекул воздуха. Возникает объемный самостоятельный разряд в промежутке между электродами 4 и 5. В этом разряде и нарабатывается озон. Обогащенный поток воздуха выносится из разрядного промежутка и из камеры 1.

Для эффективной работы устройства необходимо, чтобы длительность импульса высокого напряжения была не более 0,5 мкс, а длительность фронта импульса - не более 100 нс. Поскольку объемный разряд обладает наивысшей однородностью плотности тока по его объему по сравнению с любым другим типом разряда (коронным, барьерным, искровым и т. п. ) эффективность наработки озона для него наивысшая. Например, по сравнению с барьерным разрядом (разрядом, ограниченным емкостью диэлектрика) при равных энергозатратах объемный разряд позволяет наработать в 2-3 раза больше озона.

Изолятор 6 в предлагаемом устройстве не подвергается воздействию плазмы, т. е. отсутствует электрическая эрозия диэлектрика, поэтому изолятор 6 может иметь длительный срок службы (3-10 лет).

Формула изобретения

Устройство для получения озона, содержащее выполненный с патрубками для ввода и вывода газа корпус, в котором расположены высоковольтный и заземленный электроды, подключенные к генератору импульсов, отличающееся тем, что заземленный и высоковольтный электроды выполнены в виде колец, причем рабочий торец заземленного электрода расположен напротив рабочего торца высоковольтного электрода, а в межэлектродном пространстве коаксиально закреплены плоские кольцевые электроды, подключенные к генератору импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1