Озонатор

 

Изобретение относится к области газовой электрохимии, в частности к устройствам для получения озона. Озонатор содержит кварцевую трубку с двумя входными патрубками для кислородсодержащего газа и патрубком для выхода озона, внешний высоковольтный электрод, устройство охлаждения. Трубка разделена на диссоциатор, снабженный внешним высоковольтным электродом, выполненным в виде спирали, и синтезатор, снабженный устройством охлаждения, причем между ними установлена газопроницаемая перегородка из инертного материала с развитой поверхностью и второй патрубок для подачи в зону синтеза озона охлажденного газа, содержащего молекулярный кислород. Устройство отличается повышенной производительностью озона при уменьшенных габаритах и весе озонатора. 1 ил.

Изобретение относится к области газовой электрохимии, в частности к устройствам для получения озона, и может найти применение в химической, машиностроительной, металлургической отраслях промышленности, а также в медицине.

Известно устройство для получения озона способом использования высокочастотного разряда, содержащее кварцевые трубки, снабженные охладителем, высокочастотный магнетрон с волноводами, источник электропитания, соединенный с магнетроном, канал, соединяющий входы и выходы кварцевых трубок с расположенным внутри него вентилятором, камеру смешения на входе в кварцевые трубки, дополнительные электроды, расположенные внутри кварцевых трубок и соединенные с элементом питания, газовую турбину, камеру сгорания воздушно-реактивного двигателя (RU 2046752 С1, 27.10.1995).

Известен озонатор, выполненный в виде трубы из диэлектрического материала, внутри которого циркулирует вода, выполняющая функцию проводящего электрода и хладагента, на внешней стенке трубы закреплен по спирали коронирующий электрод, выполненный из электропроводящего материала в виде ленты (SU 1627506 A1, 15.02.1991).

Недостатком указанных устройств является то, что на производство 1 кг озона в час приходится 25-30 кг аппаратуры (без учета систем питания) при габаритах 1,2-1,5 ³, энергозатраты доходят до 20 кВт/час и, кроме того, существенным недостатком является попадание материала электродов в озон.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в создании оптимальных условий для проведения диссоциации кислорода и синтеза озона с целью увеличения выхода озона при одновременном уменьшении габаритов и веса озонатора.

Указанный технический результат достигается тем, что в озонаторе, содержащем кварцевую трубку с двумя входными патрубками для кислородсодержащего газа и патрубком для выхода озона, внешний высоковольтный электрод, устройство охлаждения, согласно изобретению трубка разделена на диссоциатор, снабженный внешним высоковольтным электродом, выполненным в виде спирали, и синтезатор, снабженный устройством охлаждения, причем между ними установлена газопроницаемая перегородка из инертного материала с развитой поверхностью и второй патрубок для подачи в зону синтеза озона охлажденного газа, содержащего молекулярный кислород.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где изображен высокопродуктивный озонатор, содержащий корпус, выполненный в виде кварцевой трубки, разделенной на диссоциатор 1 и синтезатор 2 с пористой газопроницаемой перегородкой 3 и устройством охлаждения 4; входные патрубки 5 и 6, выходной патрубок 7, внешний высоковольтный электрод 8, выполненный в виде спирали (индуктивная связь).

Устройство работает следующим образом. Молекулярный кислород через патрубок 5 попадает в кварцевый диссоциатор 1, где в зоне безэлектродного высокочастотного разряда (с индуктивной связью) при температуре 3000-5000 K происходит диссоциация кислорода O₂ ---> O+O. Степень диссоциации в этих условиях приближается к 90%. Атомарный кислород, выходящий из зоны диссоциации через отверстие в перегородке 9, смешивается с поступающим через патрубок 6 охлажденным молекулярным кислородом. В синтезаторе 2, где при помощи устройства охлаждения 4 поддерживают оптимальную температуру для синтеза, происходит реакция O₂+O ---> O₃. Реакция синтеза протекает как на поверхности газопроницаемой охлаждаемой перегородки 3, выполненной, например, из стекловаты, так и в объеме синтезатора. В результате эффективность синтеза может достигать 90%. Полученный озон через выходной патрубок 7 подают в озонируемую зону.

Устройство может использоваться для получения озона как из чистого кислорода, так и из воздуха. Поскольку диссоциация кислорода происходит в безэлектродном высокочастотном разряде, а диссоциатор 1, синтезатор 2 и перегородки 3 и 8 выполнены из инертного материала, в получаемом озоне отсутствуют посторонние примеси.

Габариты и вес предлагаемого озонатора определяют пропускной способностью газопроницаемой перегородки и тепловой нагрузкой на корпус диссоциатора. Так, например, озонатор с производительностью 1 кг/час озона O₃ представляет собой кварцевую трубку диаметром 25 мм и длиной 400 мм. Кроме того, простота конструкции при химической и тепловой стойкости материалов, из которых выполнен озонатор, обеспечивает высокую надежность и долговечность предлагаемого озонатора.

Формула изобретения

Озонатор, содержащий кварцевую трубку с двумя входными патрубками для кислородсодержащего газа и патрубком для выхода озона, внешний высоковольтный электрод, устройство охлаждения, отличающийся тем, что трубка разделена на диссоциатор, снабженный внешним высоковольтным электродом, выполненным в виде спирали, и синтезатор, снабженный устройством охлаждения, причем между ними установлена газопроницаемая перегородка из инертного материала с развитой поверхностью и второй патрубок для подачи в зону синтеза озона охлажденного газа, содержащего молекулярный кислород.

РИСУНКИ

Рисунок 1