Импульсный безбарьерный озонатор

Авторы патента:

C01B13/11 - с помощью электрического разряда

Владельцы патента RU 2545305:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" (RU)

Импульсный безбарьерный генератор озона относится к системам получения озона для использования его в технологиях очистки и обеззараживания воды. В импульсном безбарьерном озонаторе, содержащем металлический корпус и размещенную в корпусе электродную систему, содержащую разрядные элементы, каждый из которых состоит из низковольтного и высоковольтного электродов, подключенных к высоковольтному генератору импульсов, корпус содержит две диэлектрические пластины, установленные против друг друга. На одной из пластин расположен высоковольтный электрод, представляющий собой однослойную обмотку из неизолированного провода, диаметр которой меньше расстояния между пластинами, причем шаг обмотки не менее чем в 2 раза больше расстояния электрического пробоя. Аналогично выполнен низковольтный электрод, установленный на другой пластине. Электроды смещены относительно друг друга на полшага обмотки. Устройство характеризуется повышенной эффективностью наработки озона, простотой конструкции и малыми габаритами. 2 ил.

Изобретение относится к очистке питьевой и сточных вод с помощью озона, вырабатываемого безбарьерным озонаторам.

Известен безбарьерный озонатор (А.с. СССР №1465412, опубл. 15.03.89 №10) с камерой, содержащей внешний цилиндрический электрод и внутренний электрод, снабженный разрядными дисками.

Недостатками устройства являются относительно низкая достигаемая концентрация озона 4-5 г/м³ и относительно большие габариты, особенно при многокамерном исполнении озонатора.

Известен также безбарьерный озонатор (патент РФ №2179150, опубл. 10.02.2002) с камерой, содержащей высоковольтный и заземленный электрод, выполненные в форме колец, подключенные к генератору импульсов, а в межэлектродном пространстве коаксиально закреплены плоские кольцевые электроды, также подключенные к генератору импульсов.

В данном устройстве достигаемая концентрация выше, чем в предыдущем аналоге, только в 2-3 раза и также имеет место такой недостаток, как повышенные габариты.

Относительно низкая достигаемая концентрация озона в представленных аналогах связана с дискретностью синтеза озона как во времени, так и в объеме озонаторных камер. Временная дискретность обусловлена как частотой следования импульсов, так и процессами в коронном разряде. Пространственная дискретность обусловлена конструкцией электродных систем. В первом аналоге пространственная дискретность вызывается дисками высоковольтного электрода. Они располагаются поочередно через некоторый промежуток. Во втором аналоге пространственная дискретность обусловлена конечными размерами кольцевых электродов.

В интервале между актами синтеза озона значительная часть озонируемого газа проходит внутри озонаторной камеры, не подвергаясь озонированию, и разбавляет озон. В итоге на выходе концентрация по озону падает.

Наиболее близким к заявленному устройству и выбранным за прототип является озонатор, описанный в патенте РФ №2220093, опубл. 27.12.2003.

Импульсный безбарьерный озонатор, содержащий корпус и размещенную в корпусе электродную систему, содержащую разрядные элементы, каждый из которых состоит из коаксиальных внешнего низковольтного электрода и внутреннего высоковольтного электрода, подключенных к высоковольтному генератору импульсов. Здесь пространственная дискретность значительно меньше и обусловлена в основном неоднородностью электрического поля. Синтез озона осуществляется в областях, прилежащих к внутреннему высоковольтному электроду.

Однако, как и в аналогах, генератор состоит из отдельных герметически изолированных друг от друга камер, что приводит к усложнению конструкции и повышению габаритов.

Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение концентрации озона и процесса наработки озона, а также упрощение конструкции и уменьшение габаритных размеров.

Поставленная техническая задача решается тем, что в импульсном безбарьерном озонаторе, содержащем металлический корпус и размещенную в корпусе электродную систему, содержащую разрядные элементы, каждый из которых состоит из низковольтного и высоковольтного электродов, подключенных к высоковольтному генератору импульсов, согласно заявляемому изобретению корпус содержит две диэлектрические пластины, установленные против друг друга. Причем на одной из пластин расположен высоковольтный электрод, представляющий собой однослойную обмотку из неизолированного провода, диаметр которой меньше расстояния между пластинами, причем шаг обмотки не менее чем в 2 раза больше расстояния электрического пробоя. Аналогично выполнен низковольтный электрод, установленный на другой пластине, причем электроды смещены относительно друг друга на полшага обмотки.

На фиг. 1 приведена схема импульсного генератора озона, на фиг. 2 - сечение озонаторной камеры.

Генератор озона состоит из корпуса, включающего две параллельные пластины 1 и 2, расстояние между которыми Δ=1-2 см, разделенные прокладками 3, образующие герметичную полость, с патрубками 8 и 9; обеспечивающими ввод, синтез и вывод озонируемого газа. На пластинах 1 и 2 установлены электроды в виде обмоток, выполненных из проволоки диаметром d_пp, который меньше расстояния «Δ» между пластинами 1 и 2 (d_пp<Δ). Электрод 4 установлен на пластине 1, а электрод 5 - на пластине 2, причем каждый из двух электродов состоит из параллельных равномерно расположенных неизолированных проводников с шагом «h», причем относительно друг друга проводники электродов 4 и 5 сдвинуты на полшага h/2. То есть расстояние между витками двух обмоток равно h/2. Каждый из электродов 4 и 5 имеет вывод: электрод 4 вывод 6, а электрод 5 вывод 7. К выводам 6 и 7 подключен высоковольтный наносекундный генератор 10.

Шаг намотки «h» обмоток выбирается из условия: отсутствие искрового пробоя между электродами 4 и 5 и определяется расстоянием между электродами «h/2».

Озонатор работает следующим образом. Подача воздуха или кислорода на электродную систему 4 и 5 осуществляется через входной патрубок 8. При подаче от высоковольтного наносекундного источника питания 10 импульсов напряжения на электроды 4 и 5 между ними возникает импульсный коронный разряд для вырабатывания озона. Обогащенный озоном озонируемый газ выносится из разрядной камеры через патрубок 9.

В частности, в лабораторных условиях проводились испытания заявляемого устройства.

Был изготовлен корпус длиной 30 см и шириной 20 см. Рабочий зазор в между двумя пластинами 2 мм (Δ). Электроды в виде обмоток выполнены из нихромовой проволоки диаметром d_пp=0,5 мм, (d_пp)<Δ). Расстояние между разнополярными электродами составляло 7 мм. Получена максимальная концентрация на неосушенном воздухе 17 г/м³ озона при расходе воздуха 500 литров в час. При таком же расходе на кислороде получена концентрация 32 г/м озона. Кислород подавался от концентратора кислорода марки «Армед». При этом параметры источника питания: фронт импульса 20 наносекунд, амплитуда импульса 20 киловольт, длительность импульса 500 наносекунд, частота следования импульсов 500 герц

Для оптимальной работы устройства формируют длительность импульса высокого напряжения не более 0,5 мкс, а длительность фронта не более 100 нс. Наибольшая эффективность достигается при амплитуде напряжения, близкой к началу искрового пробоя. В этом случае коронный разряд обладает наибольшим объемом и однородностью по плотности тока и наивысшей эффективностью выработки озона. В случае возможного редкого искрового пробоя газового промежутка эффективность выработки озона практически не снижается. Основным достоинством, обусловленным конструкцией заявляемого устройства, является наименьшая пространственная дискретность. Разряды в представленной конструкции развиваются по обе стороны каждого электрода (кроме крайних электродов). Коронные разряды практически заполняют весь объем озонаторной камеры. Малые размеры проволочных электродов не оказывают заметного влияния на пространственную дискретность коронного разряда. В итоге практически во всем объеме озонаторной камеры осуществляется синтез озона, и концентрация получается наибольшей. Кроме этого, предлагаемое устройство может содержать камеру, состоящую из множества проволочных электродов, и фактически представляет собой многокамерную конструкцию. Это и приводит к упрощению устройства и уменьшению габаритных размеров.

Импульсный безбарьерный озонатор, содержащий металлический корпус и размещенную в корпусе электродную систему, содержащую разрядные элементы, каждый из которых состоит из высоковольтного и низковольтного электродов, подключенных к высоковольтному генератору импульсов, отличающийся тем, что корпус содержит две диэлектрические пластины, установленные против друг друга, на одной из пластин со стороны другой пластины установлен высоковольтный электрод, а низковольтный электрод установлен аналогично на другой пластине, при этом каждый из электродов представляет собой однослойную обмотку из проволоки, диаметр которой меньше расстояния между пластинами, причем шаг намотки «h» обмоток не менее чем в два раза больше расстояния электрического пробоя, а расстояние между витками двух обмоток равно h/2.

Изобретение относится к способам и устройствам защиты генератора озона от пожара при электрическом пробое внутренней изоляции. Техническим результатом является полное вытеснение за короткий промежуток времени кислорода с продуктами горения из внутренней полости генератора озона газом, не поддерживающим горение.

Озонаторный комплекс // 2542299

Изобретение относится к устройству для получения озона и направлено на совершенствование схемы электрического питания генератора озона озонаторного комплекса. Озонаторный комплекс содержит высоковольтный высокочастотный источник питания и подключенную к нему ударную емкость, а также подключенный через коммутатор и выполненный в виде многозазорного искрового разрядника генератор озона.

Электроразрядный имитатор поверочных газовых смесей // 2541135

Изобретение относится к области промышленной безопасности и газоаналитического приборостроения в части производства приборов и устройств, применяемых для проведения периодической поверки и калибровки приборов газового контроля наличия в воздухе рабочей зоны промышленных предприятий токсичных и взрывоопасных газов.

Способ стабилизации производительности озонатора и устройство для его осуществления // 2527994

Изобретение относится к технологии стабилизации производительности озонаторов и может быть использовано на промышленных и сельскохозяйственных предприятиях для обработки воздушных и водных сред.

Способ контроля производительности озонатора и устройство для его осуществления // 2524921

Изобретение относится к озонаторам и может быть использовано на промышленных и сельскохозяйственных предприятия для обработки воздушных и водных сред. Технический результат состоит в обеспечении контроля производительности озонаторов.

Озонатор // 2523805

Изобретение относится к области производства озона и может быть использовано для обработки воздушных и водных сред. Озонатор содержит высоковольтный источник переменного напряжения, выполненный в виде изолированных проводов (электродов), покрытых диэлектриком, намотанных на конусное основание.

Устройство для генерирования озона // 2499765

Изобретение может быть использовано для обеззараживания питьевой воды, очистки сточных вод и воздуха в помещениях. Устройство содержит расположенные в герметичном корпусе высоковольтные и заземленные пластинчатые электроды, имеющие центральные отверстия и выполненные с возможностью охлаждения теплоносителем, покрытые снаружи диэлектриком и чередующиеся через один, источник питания, выводы которого подключены к электродам, штуцеры для подвода рабочего кислородосодержащего газа и теплоносителя и штуцеры для отвода теплоносителя и газоозоновой смеси.

Способ определения конструктивных параметров электроозонатора // 2497749

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Определяют активную мощность газоразрядного блока с газоразрядным промежутком между стеклянными пластинами и производительность, а также внутреннюю температуру озонируемого помещения.

Способ получения озона // 2478082

Изобретение относится к плазменной технике и технологи получения озона, дезинфекции воздуха и обеззараживания воды, и может быть использовано в медицинской, химической и других областях промышленности, а так же для очистки от микробных загрязнений подземных и поверхностных вод.

Генератор озона // 2458855

Изобретение относится к производству озона и может быть использован для очистки воды и обработки помещений в медицине. .

Способ эксплуатации блока генерирования озона // 2559792

Изобретение относится к способу эксплуатации блока генерирования озона. Способ включает стадию, на которой в устройство генерирования озона подают поток содержащего кислород газа и стадию, на которой управляют потоком содержащего кислород газа, и управляют мощностью, которую подают из блока питания в устройство генерирования озона так, чтобы получить из устройства генерирования озона заданный выход озона, и так, чтобы обеспечить уменьшение потребления ресурсов, включая содержащий кислород газ и мощность, подаваемую из блока питания. 5 ил.

Озонатор // 2568703

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для озонирования воздуха и кислорода, растворов, обработки озоном различных объектов в биологии, медицине, сельском хозяйстве и промышленности. Озонатор коронного разряда содержит два разрядных электрода, расположенных коаксиально, соединенных с источником высокого напряжения. Внутренний электрод вращается относительно внешнего электрода и имеет на поверхности коронирующие элементы. Электроды имеют форму цилиндров, переходящих в конусы. Хотя бы один электрод или его часть может перемещаться вдоль общей оси вращения для регулирования межэлектродного зазора. Коронирующие элементы выполнены в виде шипов или гибких элементов из проводящего материала. Гибкие элементы обеспечивают возможность самоочистки поверхностей разрядных электродов от окислов путем периодического приведения в соприкосновение вращающегося внутреннего электрода в контакт с внешним электродом в отсутствие напряжения между электродами. Технический результат: повышение эффективности работы озонатора за счет получения устойчивого коронного разряда, увеличение тока разряда, увеличение надежности и ресурса работы озонатора. 2 пр., 1 ил.

Озонатор и источник питания для него // 2578158

Изобретение относится к устройствам малогабаритных озонаторов модульного типа и может быть использован для обработки складов и хранилищ от вредителей, бактерий и микробов, а также в бытовых целях для очистки и обеззараживания жилых помещений. Озонатор содержит источник питания и генератор озона, в состав которого входят диэлектрический каркас, первый и второй электроды с диэлектрическим барьером между ними, подключенные к источнику питания. Диэлектрический каркас генератора озона выполнен из пластины стеклотекстолита двухсторонней печатной платы, из медной фольги которой по обе стороны пластины стеклотекстолита выполнены два первых электрода, соединенные с первым выходом источника питания. Диэлектрический барьер выполнен в виде двух пластин из слюды толщиной 0,1-0,3 мм, расположенных с двух сторон с наложением на пластины из медной фольги первых электродов. Второй электрод выполнен одножильным медным проводом диаметром 0,1-0,3 мм, в один слой намотанным поверх пластин из слюды в виде прямой и обратной спирали шагом 2,5-10 мм, и соединен обоими концами со вторым выходом источника питания. Источник питания озонатора содержит источник постоянного напряжения, генератор напряжения высокой частоты и трансформатор, связанные с блоком управления, который выполнен с возможностью генерирования импульсов частотой 10-40 кГц с возможностью установки периода работы 6-11 мс, времени генерации импульсов в одном периоде 1 мс и паузы в этом периоде 5-10 мс. Генератор напряжения высокой частоты содержит два электронных ключа, выполненных в виде двух полевых транзисторов. Трансформатор содержит дополнительную обмотку отрицательной обратной связи, связанную с источником постоянного напряжения через блок управления. Между источником постоянного напряжения и генератором напряжения высокой частоты установлен измерительный резистор, связанный с блоком управления. Технический результат - упрощение конструкции, обеспечение технологичности изготовления, повышение надежности и стабильности работы, уменьшение габаритов, снижение стоимости и потребления электроэнергии. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ электропитания генератора озона поверхностного разряда // 2579354

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для экономии электроэнергии и повышения надежности генераторов озона барьерно-поверхностного разряда. Технический результат - повышение эффективности использования электроэнергии и уменьшение потребляемой мощности озонатора от источника питания путем снижения колебательных процессов поляризации, происходящих в диэлектрических элементах генератора озона и на диэлектрическом барьере поверхностного разряда. Технический результат достигается за счёт использования однополярного импульсного режима для электропитания генератора озона, достигается тем, что в способе электропитания генератора озона поверхностного разряда подводимую электроэнергию преобразуют в однополярные импульсы путем подключения генератора озона к источнику электропитания, преобразующего двухполярные импульсы напряжения в однополярные импульсы с той же амплитудой. 3 ил.

Способ электропитания разрядного несимметричного генератора озона // 2584004

Изобретение относится к области электротехники и направлено на расширение области применения разрядного несимметричного генератора озона. Указанный технический результат достигается тем, что в способе электропитания разрядного несимметричного генератора озона, анодом которого является электрод, покрытый диэлектрическим слоем, а катодом является металлический электрод, задают первый и второй уровни тока и уровень напряжения, периодически пропускают через генератор озона один или несколько импульсов прямого тока от анода к катоду с амплитудой мгновенного значения, не превышающей заданный первый уровень тока, при пропускании импульсов прямого тока контролируют мгновенное напряжение на генераторе озона и при равенстве мгновенного напряжения на генераторе озона заданному уровню напряжения прямой ток прекращают и, далее, однократно или многократно закорачивают генератор озона, при каждом закорачивании контролируют мгновенный обратный ток через генератор озона так, чтобы он не превысил заданный второй уровень тока. То есть при равенстве мгновенного обратного тока через генератор озона заданному второму уровню тока закорачивание снимают, а затем снова восстанавливают. При снижении мгновенного напряжения на генераторе озона до нуля обратный ток прекращают. 2 ил.

Легкий искробезопасный электрод для производства озона // 2590540

Изобретение относится к системе электродов для генератора озона. Система содержит трубообразный внешний электрод (1), который концентрически и на расстоянии окружает трубообразный диэлектрик (2). Диэлектрик (2) окружает концентрически на расстоянии стержень (3). Стержень (3) является изолятором. В промежуточном пространстве между внешним электродом (1) и диэлектриком (2) предусмотрен наполнитель (4). В промежуточном пространстве между диэлектриком (2) и стержнем (3) предусмотрен наполнитель (5) в виде внутреннего электрода. Технический результат: эффективное предотвращение короткого замыкания при пробое, повышение отказоустойчивости, искробезопасности, снижение веса электрода и расходов на материалы. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Воздушный ионизатор // 2598098

Изобретение относится к аэроионификационной технике и предназначено для обогащения воздуха лёгкими отрицательными атомарными униполярными ионами кислорода. Воздушный ионизатор содержит источник питания, несущий элемент, например, воздуховод вентиляционной системы, коронирующий и некоронирующий электроды, причём коронирующий «электрод» выполнен из двух параллельных проволок, диаметр одной из которых не превышает 0,20 мм, подвешенной с помощью подвесок к другой укреплённой через изоляторы. Воздушный ионизатор также снабжён «согласованной» высоковольтной катушкой индуктивности на фрагментированном или разрезном сердечнике с немагнитным зазором, изготовленном из материала с высокой проницаемостью. Немагнитный зазор заполнен диэлектрическим материалом. «Согласованная» катушка вместе с паразитной емкостью образует резонансный L-C контур. Высокопотенциальным выводом катушка последовательно сообщена с внутренней обкладкой сферического или цилиндрического конденсатора, соединённой через диод с ионизирующим электродом, причём, другой вывод катушки индуктивности сообщён с общей шиной («землёй»). Устройство является технологичным и эффективным. 3 ил.

Устройство для синтеза озона // 2600475

Изобретение относится к технологическому оборудованию, предназначенному для использования в производстве озонаторных установок. Устройство состоит из, по меньшей мере, одной электродной системы, включающей два подключенных к источнику питания переменного тока паяных пластинчато-ребристых электрода (ПРЭ) и размещенный между ними с заданной величиной разрядного промежутка средний ПРЭ. Каждый из крайних ПРЭ состоит из двух дисковых мембран, каждая с центральным отверстием для выхода синтезированного озона и отбортовкой по внешнему и внутреннему диаметрам для формирования электрического разряда в пределах активной зоны электрода, наружного и внутреннего проставочных колец, а также размещенной между проставочными кольцами во внутренней полости электрода и имеющей тепловой контакт с мембраной насадки. Средний ПРЭ состоит из двух дисковых мембран без центрального отверстия и с отбортовкой по внешнему диаметру каждая, а также из имеющих тепловой контакт с мембраной наружного проставочного кольца и насадки, размещенной во внутренней полости электрода. Мембраны всех указанных ПРЭ выполнены из металла или сплава с вентильными свойствами. Функцию диэлектрического барьера на электродах со стороны, обращенной к разрядному промежутку, выполняет сформированный на их наружных поверхностях наноструктурированный оксидный слой из металла или сплава с вентильными свойствами. Технический результат: повышение производительности, получение высокой и сверхвысокой концентрации озона при минимальных энергозатратах. 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Устройство защиты генератора озона от пожара // 2634012

Изобретение относится к устройствам защиты от пожара генераторов озона, использующих в качестве рабочего газа кислород, при электрическом пробое внутренней изоляции. Техническим результатом является уменьшение количества продуктов сгорания и замещающего газа, попадающих в трубопровод отвода озонокислородной смеси из генератора озона и технологическую установку, использующую озон, а также в датчики приборов контроля состава газа на входе в технологическую установку. Устройство защиты от пожара генератора озона содержит источник электропитания, подключенный к электродам генератора озона, датчик возгорания, электронный защитный блок, соединенный со схемой внешнего управления источника электропитания и датчиком возгорания, трубопроводы подвода кислорода и отвода озонокислородной смеси, электромагнитный клапан, установленный в линии подачи кислорода в генератор, емкость, заполненную негорючим замещающим газом под повышенным давлением. Электромагнитный клапан, установленный в линии подачи кислорода в генератор озона, соединен с источником кислорода и емкостью, заполненной негорючим газом. На выходе из генератора озона введен распределительный электромагнитный клапан, соединенный с трубопроводом подачи озона в технологическую установку и с трубопроводом отвода озонокислородной смеси и продуктов горения в атмосферу. Изобретение может быть использовано в озонаторных установках. 1 ил.

Способ формирования барьерного покрытия на паяных алюминиевых электродах генератора озона // 2640586

Изобретение относится к способу формирования барьерного покрытия на паяных алюминиевых электродах генератора озона, включающий подготовку поверхности деталей электрода к пайке, сборку конструкции в сборочно-паяльном приспособлении, выравнивание плоских поверхностей электрода за счет направленного термического удлинения ребер теплообменной насадки при температуре ниже температуры плавления припоя, пайку, в процессе которой при соответствующих температурах производят гомогенизацию металла и вакуумное травление рабочих поверхностей электрода для последующего создания на них диэлектрического барьера. Способ характеризуется тем, что формирование диэлектрического барьера в виде упорядоченной наноразмерной ячеисто-пористой структуры оксида алюминия с высокими показателями диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь производят электрохимическим путем в 3-5% растворе щавелевой кислоты при плотности анодного тока 2 А/дм2, времени оксидирования 3 ч и температуре 20-25°С. Изобретение решает задачу повышения качества, надежности и экономичности генератора озона в производстве и эксплуатации на основе применения при синтезе озона паяных алюминиевых электродов с диэлектрическим барьерным покрытием, сформированным электрохимическим путем. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.