Озонатор


 


Владельцы патента RU 2568703:

Ким Сергей Николаевич (UZ)

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.

 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для озонирования воздуха, растворов, обработки озоном различных объектов. Изобретение может быть использовано в биологии, медицине, сельском хозяйстве и промышленности при получении озоно-воздушных и озоно-кислородных смесей для различных нужд.

В настоящее время наиболее эффективным методом получения озона является его синтез из кислорода или воздуха в электрических разрядах.

Известны промышленные устройства для озонирования, содержащие последовательно соединенные компрессор, ресивер, блок очистки, охлаждения и осушки атмосферного воздуха, генератор озона. В устройствах используют генераторы озона, работа которых основана на возбуждении барьерного разряда в пластинчатой или трубчатой электродной системах. Электродные системы представляют собой установленные с зазором 1-2 мм друг относительно друга чередующиеся плоские или трубчатые электроды высокого и низкого напряжения. На поверхности электродов одного или обоих типов нанесен слой диэлектрика, а сами электроды подключены к высоковольтному источнику переменного тока [1].

Такие озонаторы отличаются аппаратурной сложностью, требуют предварительной подготовки (очистки и охлаждения) воздуха или кислородосодержащих рабочих газов. Кроме того, при электрическом пробое диэлектрический барьер выходит из строя и не подлежит восстановлению. Малые зазоры не позволяют эффективно продувать электроды, возникает необходимость водяного охлажденения электродов под высоким потенциалом.

Известны озонаторы, в конструкции которых используют коронный разряд постоянного тока [2]. В этом случае применяют электроды, создающие неоднородное электрическое поле, в котором реализуют коронный разряд.

Известен озонатор на коронном разряде [3]. Озонатор содержит два коаксиальных цилиндрических разрядных электрода, соединенных с источником электропитания, отличается тем, что разрядные электроды катод и анод размещены в корпусе, при этом на внешней поверхности внутреннего электрода катода установлены конусные шипы, причем катод с шипами и анод выполнены из тугоплавкого металла.

Недостатками данного озонатора является относительно низкая производительность, невысокая надежность и низкий ресурс его работы. Это связано с тем, что предельный ток разряда от каждого конусного электрода ограничен. Превышение критического значения тока коронного разряда от электрода ведет к развитию искрового и дугового разряда, разрушающего электроды. Кроме того, использование тугоплавких металлов (титана), как и других материалов, ведет к постепенному оксидированию поверхности электродов, что снижает ток разряда и производительность озонатора.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является генератор озона, содержащий корпус и два коаксиально расположенных цилиндрических электрода. Внутренний коронирующий электрод имеет одно или более ребер на поверхности и выполнен с возможностью вращения [4]. Основным недостатком данной конструкции является сравнительно низкая эффективность работы (низкая производительность обусловленная геометрией электрического поля создаваемого разрядным электродом в виде ребка), изменение характеристик работы озонатора во времени за счет накопления загрязнений (покрытий) на электродах, что требует остановки озонатора для периодической очистки электродов, несмотря на наличие предварительной подготовки (очистки и охлаждения) воздуха или кислородосодержащих рабочих газов. К недостаткам известной конструкции также можно отнести невозможность изменения геометрии разрядного промежутка в зависимости от условий работы. На практике для оптимизации режимов работы озонатора целесообразно оперативно регулировать зазор между высоковольтными электродами.

Целью изобретения является повышение эффективности работы озонатора за счет получения устойчивого коронного разряда, увеличение тока разряда, увеличение надежности и ресурса работы озонатора.

Поставленная цель достигается тем, что озонатор коронного разряда, содержащий два разрядных электрода, расположенных коаксиально, соединенных с источником высокого напряжения, причем внутренний электрод вращается относительно внешнего электрода и имеет на поверхности коронирующие элементы, отличается тем, что электроды имеют форму цилиндров, переходящих в конусы, причем хотя бы один электрод или его часть может перемещаться вдоль общей оси вращения для регулирования межэлектродного зазора, при этом коронирующие элементы выполнены в виде шипов или гибких кистей из проводящего материала, при этом гибкие кисти 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.

Отличительными признаками данного технического решения при создании озонаторов на коронном разряде является вращение электрода с шипами, создающими резко неоднородное электрическое поле. Вращение (движение) электродов улучшает их конвекционное охлаждение, непрерывно меняет положение зоны коронного разряда между катодом и анодом, не позволяет развиваться искровому разряду, переходящему в дуговой. Для регулирования межэлектродного зазора разрядные электроды имеют форму двух коаксиально расположенных цилиндров переходящих в конусы, причем хотя бы один электрод или его часть может перемещаться вдоль оси вращения внутреннего электрода в конусной части. При этом значение рабочего коронноразрядного тока при прочих равных условиях может быть увеличено.

Так как разрядные электроды озонатора непрерывно подвергаются окислительному воздействию озона, средний разрядный ток электродов постепенно снижается. Для устранения этого эффекта на электроды наносят покрытия из стойких, трудноокисляемых металлов или металлов, образующих токопроводящие оксиды.

На фигуре 1 приведена схема озонаторного устройства. Устройство состоит из внешнего электрода (1), являющегося катодом, внутреннего коаксиально расположенного вращающегося электрода (2) с шипами или гибкими кистями (элементами), к которому подводят высокое напряжение через изолятор (3), а также электрического привода (4) для вращения электрода. Вместо электрического привода может быть использована турбина, вращающаяся от потока кислорода или воздуха.

Озонаторное устройство работает следующим образом. После включения привода (4) для вращения внутреннего электрода с шипами на внутренний электрод через изолятор (3) подают высокое напряжение от блока питания. Напряжение плавно повышают до значений, при котором возникает коронный разряд между внутренним и внешним электродом, и устанавливают рабочий ток разряда. При этом происходит синтез озона в зазоре между электродами и образующаяся озоно-воздушная или озоно-кислородная смесь выдувается наружу.

При необходимости изменения режима работы озонатора ось электрода (2) перемещают, тем самым меняя разрядный промежуток.

Для очистки электродов от окислов возможно также применение конструкции, в которой шипы заменены на гибкие кисти (элементы) из проводящего материала. В этом случае при необходимости очистки электродов от загрязнений, высокое напряжение отключают и путем перемещения электродов вводят в механический контакт (соприкосновение) внутренний электрод с кистями с внешним электродом, в результате чего происходит их взаимная очистка.

Пример 1

Озонатор коронного разряда представляет собой цилиндро-коническую трубу из стали 12Х18Н9Т со средним диаметром 120 мм длинной 240 мм, внутри которой на валу диаметром 20 мм закреплен электрод в виде щетки из стальной проволоки диаметром 0,5 мм. Щетка с плотностью проволоки 5-10 штук на квадратный сантиметр образует коронирующий электрод. Зазор между электродами регулируют в диапазоне 0-10 мм путем перемещения вала в подшипниковых узлах. Подшипники закрепляют в изолированных (фторпласт-4) цилиндрах. Электродвигатель типа СЛ через изолированную муфту вращает внутренний электрод с регулируемой в диапазоне 500-3000 об/мин скоростью. На внутренний электрод через один из подшипников подают регулируемое положительное напряжение до 12-14 кВ, в результате чего возникает коронный разряд.

Пример 2

Озонатор коронного разряда представляет собой цилиндро-коническую трубу из стали 12Х18Н9Т со средним диаметром 80 мм длинной 140 мм, внутри которой на валу диаметром 10 мм закреплены электроды в виде полосок из бронзовой фольги толщиной 0,2 мм. Полоски имеют острые края и образуют многоячеистый электрод с плотностью до 4-6 штук на квадратный сантиметр. Зазор между электродами регулируют в диапазоне 0-9 мм путем перемещения вала в подшипниковых узлах. Подшипники закрепляют в изолированных (фторпласт-4) цилиндрах. Электродвигатель типа ДПМ через изолированную муфту вращает внутренний электрод с регулируемой в диапазоне 1000-5000 об/мин скоростью. На внутренний электрод через один из подшипников подают регулируемое положительное напряжение до 10-12 кВ, в результате чего возникает коронный разряд и происходит синтез озона.

Таким образом, устройство позволяет реализовать коронный разряд и проводить синтез озона с регулированием межэлектродного зазора и очисткой электродов от возникающих загрязнений (оксидов, гидридов). Как показывают измерения, предварительный ток стабильного коронного разряда в этом случае в 3-4 раза превышает ток такой же конструкции без вращения электродов. Периодическая химическая или механическая очистка электродов, которую обычно используют для восстановления работы озонаторов на коронном разряде, в данном изобретении не требуется.

Источники информации

1. Лунин В.В., Попович М.П., Ткаченко С.Н. «Физическая химия озона», Москва, Издательство Московского Университета, 1998, 320 с.

2. Токарев А.В., монография "Коронный разряд и его применение", изд. Бишкек КРСУ, 2009, стр.16.

3. Озонатор. Патент РФ №2058933 от 03.02.1993 г. C01B 13/11. Дата публикации: 27.04.1996 г.

4. US 5002738 A, C01B 13/11 , 26.03.1991.

Озонатор коронного разряда, содержащий два разрядных электрода, расположенных коаксиально, соединенных с источником высокого напряжения, причем внутренний электрод вращается относительно внешнего электрода и имеет на поверхности коронирующие элементы, отличающийся тем, что электроды имеют форму цилиндров, переходящих в конусы, причем хотя бы один электрод или его часть может перемещаться вдоль общей оси вращения для регулирования межэлектродного зазора, при этом коронирующие элементы выполнены в виде шипов или гибких кистей из проводящего материала и кисти при этом обеспечивают возможность самоочистки поверхностей электродов от окислов путем периодического приведения в соприкосновение вращающегося внутреннего электрода в контакт с внешним электродом в отсутствие напряжения между электродами.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.
Наверх