Генератор озона
Владельцы патента RU 2447016:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" (RU)
Изобретение относится к устройству для генерации озона и может быть использовано в химической промышленности и сельском хозяйстве. Генератор озона включает компрессор (I), блок высокого напряжения (II) и озонообразователь (III), содержащий разрядную трубку-диэлектрик (1), закрытую с двух сторон заглушками (2) с патрубками (3), два электрода (5, 6). Наружный гладкий электрод (5) охватывает снаружи трубку-диэлектрик (1). Внутренний электрод (6) выполнен в виде перфорированной цилиндрической поверхности с заглушкой (7) и вставлен внутрь трубки-диэлектрика (1) с зазором (8). В каждую пару отверстий электрода (6) изнутри вставлены скрученные посередине отрезки голого многожильного провода. Концы провода на наружной поверхности электрода (6) раздвинуты на отдельные проволочки венчиком с диаметром контура, большим, чем величина зазора (8). Диаметр отверстий электрода (6) составляет величину 1,2-1,3 от сечения многожильного провода. Генератор позволяет повысить эффективность образования озона на 23-27%, а также снизить величину высоковольтного напряжения между электродами на 1,5…2 кВ. 2 ил., 1 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для генерации озона.
Известно устройство для получения озона, в котором в качестве генератора озона используется двухэлектродная ртутная лампа ДРЛ-125. Образование озона происходит за счет воздействия ультрафиолетовых лучей на воздушное пространство вокруг лампы (Дацкевич В. Ртутный генератор озона. Рыбоводство и рыболовство. - 1970, №6).
Недостатком устройства являются большие габаритные размеры конструкции, высокое энергопотребление и значительные колебания концентрации озона в окружающем лампу пространстве.
Известно устройство для получения озона, содержащее стеклянную тонкостенную трубку, две пробки со вставленными в них стеклянными патрубками, два электрода из металлической фольги в виде полосок и третий электрод из перфорированной металлической фольги в виде трубки (Мигулин В. Аквариум и озон. Рыбоводство и рыболовство. - 1969, №3).
Недостатком устройства является то, что концентрация озона в воздухе на выходе из разрядной трубки уменьшается при увеличении подачи воздуха из-за того, что большая часть воздуха проходит напрямую через трубку, не касаясь поверхности перфорационных отверстий. Данная система не выдерживает требований стабильности поддержания заданной концентрации озона в озоно-воздушной смеси.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является генератор озона (прототип - патент на полезную модель №73589 МПК А01К 51/00. Опубл. 27.05.2008 - Бюл. №15), включающий: компрессор, блок высокого напряжения и озонообразователь, содержащий разрядную трубку-диэлектрик, закрытую с двух сторон заглушками с патрубками; два электрода, один из которых (гладкий) охватывает снаружи трубку-диэлектрик, а другой (внутренний), в виде перфорированной цилиндрической поверхности с заглушкой, вставлен внутрь трубки диэлектрика с зазором.
Недостатком устройства является низкая эффективность образования озона в озонообразователе. Связано это с тем, что выступы перфорированных отверстий действуют в малом (ограниченном) объеме межэлектродного пространства и имеют разную длину, поэтому их кромки разно удалены от поверхности трубки-диэлектрика и наружного электрода, что не способствует возникновению коронного разряда на всех острых окончаниях и снижает образование озона в озонообразователе.
Целью изобретения является повышение эффективности образования озона в озонообразователе.
Поставленная цель достигается тем, что в каждую пару отверстий электрода с перфорированной цилиндрической поверхностью изнутри вставлены скрученные посередине отрезки голого многожильного провода, концы которого на наружной поверхности электрода раздвинуты на отдельные проволочки венчиком с диаметром контура, большим, чем величина зазора между внутренним электродом и диэлектриком, причем диаметр отверстий электрода с перфорированной цилиндрической поверхностью составляет величину 1,2…1,3 от сечения многожильного провода.
Благодаря тому что в каждую пару отверстий электрода с перфорированной цилиндрической поверхностью изнутри вставлены скрученные по середине отрезки голого многожильного провода, тонкие проволочки имеют надежный электрический контакт между собой и внутренним электродом и не распадаются на отдельные проводники в процессе эксплуатации.
Благодаря тому что на наружной поверхности электрода многожильный провод раздвинут на отдельные проволочки, венчиком охватывается больший объем межэлектродного пространства для образования озона, а вследствие того, что диаметр контура венчика больше, чем величина зазора между внутренним электродом и трубкой-диэлектриком, кончики проволочек плотно прижимаются к внутренней поверхности трубки-диэлектрика, располагаясь ближе к внешнему электроду и создавая лучшие условия для возникновения коронного разряда, а значит, и более интенсивному образованию озона на их острых кромках.
При диаметре отверстий электрода с перфорированной цилиндрической поверхностью в пределах 1,2…1,3 от сечения многожильного провода: с одной стороны, не создается дополнительное сопротивление движению воздушного потока и не снижается производительность компрессора, а с другой - внутри цилиндра поддерживается необходимое давление, обеспечивающее равномерный проход воздуха через все отверстия электрода с перфорированной цилиндрической поверхностью. Если отверстие будет меньше указанного соотношения с сечением многожильного провода, то из-за дополнительного сопротивления произойдет снижение величины потока готовой озоно-воздушной смеси. Если отверстие будет больше указанного соотношения с сечением многожильного провода, то увеличится поток воздуха через отверстия цилиндрической поверхности, что снизит продолжительность контакта воздуха с острыми кромками проволочек внутреннего электрода и уменьшит концентрацию озона на выходе озонообразователя.
Все это повышает эффективность образования озона в озонообразователе.
По имеющимся у автора сведениям новые признаки генератора озона в устройстве озонообразователя, при которых в каждую пару отверстий электрода с перфорированной цилиндрической поверхностью изнутри вставлены скрученные посередине отрезки голого многожильного провода, концы которого на наружной поверхности электрода раздвинуты на отдельные проволочки венчиком с диаметром контура, большим, чем величина зазора между внутренним электродом и диэлектриком, причем диаметр отверстий электрода с перфорированной цилиндрической поверхностью составляет величину 1,2…1,3 от сечения многожильного провода, обеспечивающие новый положительный эффект - повышения эффективности образования озона, не известны и не следуют явным образом из существующего уровня науки и техники. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».
На фиг.1 изображен общий вид и схема генератора озона, где I - компрессор; II - блок высокого напряжения; III - озонообразователь, который состоит из разрядной трубки-диэлектрика 1, заглушек 2 с патрубками 3 и 4, гладкого (наружного) электрода 5, охватывающего трубку-диэлектрик 1 сверху, электрода 6 (внутреннего) с перфорированной цилиндрической поверхностью с заглушкой 7, вставленными с зазором 8 в трубку-диэлектрик 1.
На фиг.2 изображен рабочий участок разреза озонообразователя, состоящий из разрядной трубки-диэлектрика 1, гладкого (наружного) электрода 5, электрода 6 (внутреннего) с перфорированной цилиндрической поверхностью и отверстиями 9, соединяющими внутреннюю полость перфорированного электрода 6 с зазором 8, отрезки голого многожильного провода 10, отдельные проволочки 11, которые образуют венчик 12 внутри зазора 8 между электродом 6 с перфорированной цилиндрической поверхностью и трубкой-диэлектриком 1.
Устройство работает следующим образом.
Компрессор I через патрубок 3 озонообразователя III подает воздух внутрь электрода 6 с перфорированной цилиндрической поверхностью (фиг.1). Заглушки 2 и 7 предотвращают свободный выход воздуха из цилиндра в атмосферу. При повышении давления внутри электрода 6 воздух через отверстия 9 (фиг.2), минуя венчик 12, поступает в рабочий зазор 8.
Блок высокого напряжения II создает высоковольтное электрическое поле напряжением 8…9 кВ между электродами 5 и 6, озонообразователя III (фиг.1). Коронный разряд, возникающий на острых кромках проволочек 11, кончики которых за счет пружинного эффекта максимально приближены к внутренней поверхности трубки-диэлектрика 1, генерирует озон из кислорода воздуха. Далее озоно-воздушная смесь по зазору 8 движется к патрубку 4, где может быть использована по назначению.
Благодаря тому что в каждую пару отверстий 9 электрода 6 с перфорированной цилиндрической поверхностью изнутри вставлены скрученные посередине отрезки голого многожильного провода 10 (фиг.2), тонкие проволочки 11 имеют надежный электрический контакт как между собой, так и электродом. Скрученные посередине, они не распадаются на отдельные проводники, а благодаря тому, что на наружной поверхности электрода 6 многожильный провод 10 разделен на отдельные проволочки 11 в виде венчика 12, проволочки не выпадают из отверстий 9 в процессе эксплуатации. Кроме того, венчик 12 позволяет охватить больший объем межэлектродного пространства в зазоре 8 для образования озона.
Электрический разряд происходит между наружным и внутренним электродами, причем максимальная напряженность поля возникает внутри трубки-диэлектрика около острых кромок (окончаний) проволочек 11. Так как диаметр контура венчика больше, чем величина зазора между внутренним электродом и трубкой-диэлектриком, окончания проволочек 11 при установке электрода 6 в трубку-диэлектрик 1 изгибаются и за счет упругой деформации (создается пружинный эффект) плотно прижимаются к внутренней поверхности трубки-диэлектрика, располагаясь как можно ближе к внешнему электроду 5. Это создает лучшие условия для возникновения коронного разряда на всех проволочках, а значит, способствует более интенсивному образованию озона на их острых кромках.
Величина диаметра отверстий 9 в электроде 6 с перфорированной цилиндрической поверхностью должна составлять 1,2…1,3 от величины сечения голого многожильного провода 10. При этом в системе подачи воздуха не создается заметного дополнительного сопротивления движению его потока, что не снижает производительность компрессора, а внутри электрода 6 с перфорированной цилиндрической поверхностью поддерживается необходимое давление, способствующее равномерному проходу воздуха через все его отверстия, что не снижает концентрацию озона в смеси.
Предложенное техническое решение в целом увеличивает эффективность озонообразователя на 23…27% и позволяет в сравнении с прототипом снизить величину высоковольтного напряжения между электродами на 1,5…2 кВ.
Генератор озона, включающий: компрессор, блок высокого напряжения и озонообразователь, содержащий разрядную трубку-диэлектрик, закрытую с двух сторон заглушками с патрубками, два электрода, один из которых охватывает снаружи трубку-диэлектрик, а другой в виде перфорированной цилиндрической поверхности с заглушкой вставлен внутрь трубки-диэлектрика с зазором, отличающийся тем, что в каждую пару отверстий электрода с перфорированной цилиндрической поверхностью изнутри вставлены скрученные посередине отрезки голого многожильного провода, концы которого на наружной поверхности электрода раздвинуты на отдельные проволочки венчиком с диаметром контура, большим, чем величина зазора между внутренним электродом и трубкой-диэлектриком, причем диаметр отверстий электрода с перфорированной цилиндрической поверхностью составляет величину 1,2…1,3 от сечения многожильного провода.
