Высокочастотный трубчатый озонатор

 

(19)SU(11)1103488(13)A1(51)  МПК ⁶    _C01B13/11(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.01.2013 - прекратил действиеПошлина:

(54) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТРУБЧАТЫЙ ОЗОНАТОР

Изобретение относится к области производства озона, в частности к высокочастотным генераторам озона с двухсторонним охлаждением электродов. Известен газоразрядный трубчатый озонатор, содержащий коаксиально установленные электроды и центрирующие элементы, выполненные в виде радиально-распорных лепестковых пружин с конической поверхностью и пружин сжатия. Недостатком известного устройства является то, что не может быть обеспечено автоматического самоцентрирования электродов в конструкциях высокочастотных многоэлементных озонаторов с двухсторонним охлаждением барьера. Известен высокочастотный трубчатый озонатор, содержащий камеры входа и выхода озонируемого газа, заземленный корпус с трубными решетками, в которых установлены наружные электроды, крышку корпуса, кольцевой изолятор, отделяющий корпус от двухполостного коллектора охлаждающей жидкости, в котором одним концом закреплены высоковольтные трубчатые электроды, покрытые снаружи слоем диэлектрика, установленные коаксиально внутри наружных с помощью центрирующих элементов. Недостатком является то, что при монтаже высоковольтных электродов не обеспечивается их автоматическое самоцентрирование. Целью изобретения является повышение выхода озона за счет обеспечения автоматического самоцентрирования электродов при их монтаже. Указанная цель достигается тем, что в высокочастотном трубчатом озонаторе, содержащем камеры входа и выхода озонируемого газа, заземленный корпус с трубными решетками, в которых уставлены наружные электроды, кольцевой изолятор, отделяющий корпус от двухполостного коллектора охлаждающей жидкости, в котором одним концом закреплены высоковольтные внутренние трубчатые электроды, установленные коаксиально внутри наружных с помощью центрирующих элементов, один конец высоковольтного электрода снабжен телескопической нажимной втулкой, пружиной сжатия и радиально-распорной лепестковой пружиной, контактирующей с конической поверхностью, выполненной на электроде, а другой конец высоковольтного электрода снабжен опорным стаканом, пружиной сжатия и радиально-распорной пружиной, взаимодействующей с конической поверхностью, выполненной на электроде. На фиг. 1 изображен многоэлементный высокочастотный трубчатый озонатор, продольный разрез; на фиг. 2 - газоразрядный элемент озонатора; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2. Высокочастотный озонатор состоит из заземленного корпуса 1 с трубными решетками 2 и 3, в которых укреплены наружные (низковольтные) электроды 4, кольцевого изолятора 5, двухполостного коллектора 6, крышки 7 корпуса и высоковольтных (внутренних) электродов 8, снабженных устройствами для автоматического самоцентрирования. В решетках 2 и 3 выполнены отверстия 9. Для функционирования озонатора он имеет преобразователь частоты и высоковольтный трансформатор. Высоковольтный электрод 8 представляет собой полый металлический цилиндр переменного сечения с диэлектрическим покрытием наружной поверхности, герметично закрытый с одного конца, причем вовнутрь полости электрода введена трубка 10, жестко с ним соединенная и имеющая на свободном конце уплотнительное кольцо 11, отверстия 12 и резьбу на конце для уплотнения всего электрода с помощью колпачковой гайки 13 и прокладок 14, 15 на двухполостном коллекторе. Нижний конец высоковольтного электрода снабжен телескопической нажимной втулкой 16, пружиной сжатия 17 и радиально-распорной лепестковой пружиной 18, контактирующей (взаимодействующей) с конической поверхностью, выполненной на электроде. Верхний конец высоковольтного электрода снабжен опорным стаканом 19, выполненным из диэлектрического материала, пружиной сжатия 20 и радиально-распорной пружиной 21, взаимодействующей с конической поверхностью, выполненной на электроде. Снаружи на корпусе смонтированы камеры 22 входа озонируемого газа и камера 23 выхода газа. Монтаж и автоматическое самоцентрирование высоковольтного электрода осуществляется следующим образом. В исходном положении телескопическая втулка 16 под действием пружины 17 и собственного веса опущена ниже края электрода, опорный стакан 19 свободно висит, пружины 17 и 20 не сжаты, радиально-распорные пружины 18 и 21 не разжаты. При монтаже высоковольтный электрод вставляется в наружный низковольтный. В тот момент, когда торец телескопической втулки 16 касается двухполостного коллектора 6, а опорный стакан 19 касается наружного электрода 4, начинается процесс автоматического самоцентрирования уже в тот момент, когда торец высоковольтного электрода еще не достиг двухполостного коллектора 6, на котором он должен быть уплотнен, на расчетную величину хода, необходимую для максимального разжатия радиально-распорных лепестковых пружин. При дальнейшем осевом перемещении высоковольтного электрода телескопическая втулка 16 через пружину 17 нажимает на радиально-распорную пружину 18, которая, надвигаясь на коническую поверхность, выполненную на электроде, начинает разжиматься и своими лепестками упирается во внутренний электрод 4. В то же самое время происходит автоматическое самоцентрирование высоковольтного электрода и от верхнего центрирующего устройства, которое происходит следующим образом. Опорный стакан 19 упирается в неподвижный наружный электрод 4, радиально-распорная лепестковая пружина 21 через пружину сжатия 20 упирается в опорный стакан 19 и при дальнейшем осевом перемещении высоковольтного электрода его коническая поверхность начинает разжимать неподвижную относительно наружного электрода радиально-распорную пружину 21, лепестки которой через окна в стакане 19, упрутся во внутреннюю цилиндрическую поверхность наружного электрода 4. В момент, когда нижний торец высоковольтного электрода достигнет двухполостного коллектора 6, сам электрод уже будет надежно отцентрирован относительно наружного электрода, а его торец займет на двухполостном коллекторе то место, заняв которое, электрод будет испытывать после уплотнения наименьшие напряжения изгиба. Пружин сжатия 17 и 20 предназначены для восприятия вибрационных нагрузок на электрод, возникающих в высокочастотном переменном электрическом поле газоразрядного элемента, для увеличения амортизирующего действия радиально-распорных лепестковых пружин. При дальнейшем незначительном осевом перемещении высоковольтного электрода, происходящем при сжатии прокладки, происходит окончательно центрирование электрода и его фиксация в этом положении с помощью колпачковой гайки 13. При этом уплотнение электрода на нижней перегородке двухполостного коллектора происходит с помощью прокладок 14, а на средней перегородке - с помощью, например, резинового кольца 11. При этом резиновое кольцо удовлетворяет своему назначению, так как перепад давления между полостями коллектора незначителен. Силы, возникающие в момент уплотнения электрода и стремящиеся сдвинуть его с геометрической оси, т.е. децентрировать его, будут компенсированы максимальной упругостью разжатых радиально-распорных пружин. При работе озонатора на его электродах выделяется значительное количество тепловой энергии, которую необходимо отводить с целью повышения выхода озона и сохранения работоспособности диэлектрического барьера. Высокочастотный озонатор снабжен двухсторонним охлаждением, которое функционирует следующим образом. Хладагент для охлаждения наружных электродов циркулирует в межтрубном пространстве корпуса озонатора. Циркуляция хладагента внутри высоковольтных электродов осуществляется через двухполостной коллектор 6, на котором они установлены одним концом. Первоначально хладагент через штуцер подается в нижнюю полость коллектора 6, откуда через отверстия 12 поступает в полые трубки 10 и через их открытые концы - во внутреннюю полость электрода, где снимают тепло, и через кольцевые отверстия в крышке коллектора 6 вытекает в верхнюю полость, откуда выводится через штуцер. Синтез озона в озонаторе происходит следующим образом. Кислород или кислородсодержащий газ поступает через штуцер в кольцевой газовый коллектор 23, примыкающий к трубной решетке 3, и через отверстия 9 в этой решетке поступает в полость, ограниченную кольцевым изолятором 5, этой решеткой и двухполостным коллектором 6, откуда равномерно распределяется по кольцевым разрядным промежуткам между низковольтными электродами и высоковольтными. В разрядном промежутке под воздействием переменного высокочастотного электрического поля высокой напряженности горит высоковольтный газовый разряд особой формы, под воздействием которого происходит синтез озона из молекул кислорода. Из разрядных промежутков озонокислородная смесь (ОКС) выходит в полость, ограниченную крышкой 7 и трубной решеткой 2, к которой примыкает газовый коллектор 22, куда ОКС попадает через отверстия 9 в решетке 2. Из коллектора ОКС через штуцер направляется к потребителю. Благодаря тому, что центрирование внутреннего электрода относительно наружного, происходящее за счет разжатия радиально-распорных пружин при их перемещении по коническим поверхностям, выполненным на электроде, осуществляется одновременно с уплотнением электрода, сдвигающие силы, возникающие при создании уплотняющего усилия, будут компенсироваться силами упругости пружин сжатия и радиально-распорных пружин, передаваемыми через телескопическую нажимную втулку и опорный стакан. Взаимная компенсация сдвигающих и упругих сил исключает возможность перемещения оси внутреннего электрода относительно оси наружного во время операции уплотнения и обеспечивает самоцентрирование электродов друг относительно друга с высокой степенью точности. В свою очередь, высокая степень равномерности разрядных промежутков газоразрядных элементов многоэлементного высокочастотного озонатора обеспечивает повышение удельного выхода озона с единицы поверхности разрядной зоны.

Формула изобретения

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТРУБЧАТЫЙ ОЗОНАТОР, содержащий камеры входа и выхода озонируемого газа, заземленный корпус с трубными решетками, в которых установлены наружные электроды, кольцевой изолятор, отделяющий корпус от двухполостного коллектора охлаждающей жидкости, в которой одним концом закреплены высоковольтные внутренние электроды, установленные коаксиально внутри наружных с помощью центрирующих элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода озона, за счет обеспечения автоматического самоцентрирования электродов при их монтаже, один конец высоковольтного электрода снабжен телескопической нажимной втулкой, пружиной сжатия и радиально-распорной лепестковой пружиной, контактирующей с конической поверхностью, выполненной на электроде, а другой конец высоковольтного электрода снабжен опорным стаканом, пружиной сжатия и радиально-распорной пружиной, взаимодействующей с конической поверхностью, выполненной на электроде.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3