CN104512868B - 多单元模块化板式臭氧发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多单元模块化板式臭氧发生器，属于臭氧发生器领域。通过焊接或拉管或空心螺柱或冷拔连接方式，将模块内各放电单元的地电极与侧板、端板连接成一个整体的金属结构，形成地电极架。在地电极架上安装进出气盖板、进出水盖板、保险管盒、高压电缆，形成臭氧发生器模块。通过并联或串联方式将多个臭氧发生器模块组装成能生产一定臭氧量的臭氧发生器。放电单元由地电极板、板状介电体、高压电极和弹性垫组成。地电极架是由多个地电极板、侧板、端板通过焊接或拉管或空心螺柱或冷拔连接方式组成的整体金属结构。进出气盖、进出水盖用螺栓固定在地电极架上，采用O型圈密封。弹性垫采用耐臭氧氧化的弹性材料制作。板状介电体的材质可用玻璃或陶瓷，一面附有金属薄膜。采用高频高压电源。

Description

多单元模块化板式臭氧发生器

技术领域

本发明属于臭氧高效生产装置，是一种适合规模生产的多单元模块化大型板式臭氧发生器。

背景技术

大型臭氧发生器的工作原理都属于介质阻挡放电，一般由高压电极、低压电极、介电体、放电气隙组成放电单元，外加放电单元的冷却设施和配套的高压变频电源组成臭氧发生器。介质材料有搪瓷、玻璃和陶瓷；电源频率由工频发展到高频；放电气隙由几毫米缩小到零点几毫米；总之，随着材料、电源和加工技术水平的不断提高，大型臭氧发生器的技术性能和工艺水平也在不断提高。

目前，国际上较典型的臭氧发生器是管式结构的中频机，采用搪瓷或玻璃介电材料，产品主要技术指标已达到较高的水平，在氧气源条件下，臭氧浓度为150mg/L时，电耗约为9——10kwh/kgO₃，单台设备臭氧产量可达数十公斤/小时。国内也有生产搪瓷介电材料的管式臭氧发生器，技术指标与国际进口产品还有一定差距，制约环节是：搪瓷管的几何精度、介电材料的一致性难以实现。

近几年大型板式臭氧发生器也有一定的发展，技术指标已达国际水平。

当前大型管式臭氧发生器普遍存在介电体损耗能量大、放电间隙气路长、臭氧浓度很难进一步提高的缺点；尤其是高品质的搪瓷管和玻璃管的加工难度很大，成品合格率很低，直接影响了我国大型臭氧发生器的技术进步。大型板式臭氧发生器起步晚，存在结构复杂、易泄漏点多、易老化的合成材料用量多、后期维护量大、单机产量小等不足，影响了其进一步的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构稳固、装配快捷的多单元模块化板式臭氧发生器，具有结构稳固、装配快捷、性能稳定可靠、臭氧浓度高、单机产量大、体积小、重量轻、加工组装方便等特点，能灵活适应臭氧设备用户的各种需求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提出的多单元模块化板式臭氧发生器，其特征在于在一个臭氧发生器模块内采用多单元整体地电极结构，采用焊接或拉管或空心螺柱或冷拔连接方式，将模块内各放电单元的地电极连接成一个整体金属结构，即地电极架；在地电极架上安装进出气盖板、进出水盖板、保险管盒、高压电缆，形成臭氧发生器模块；通过并联或串联方式将多个臭氧发生器模块组装成能生产一定臭氧量的臭氧发生器；所述的放电单元由地电极板、板状介电体、高压电极和弹性垫组成，每一模块内的地电极板是一个形如多层框架的整体金属结构；所述的地电极架是由多个地电极板、侧板、端板通过焊接或拉管或空心螺柱或冷拔连接方式组成的整体金属结构；所述的保险管盒，安装在模块进气侧，保险管盒内装有与放电单元数量对应的保险管，保证在某放电单元出现击穿时，整台臭氧发生器还能正常运行；所述的臭氧发生器模块由多组放电单元、进气盖、出气盖、进水盖、出水盖、保险管盒、高压电缆组成，接通电源具备独立生产臭氧的能力。所述的进出气盖、进出水盖用螺栓固定在地电极架上，采用O型圈密封。所述的弹性垫采用耐臭氧氧化的弹性材料制作，通过弹性垫对高压电极均匀的施压，保证高压电极、板状介电体与地电极间的气隙均匀一致。所述的板状介电体，材质可用玻璃或陶瓷，一面附有金属薄膜。所述的高压电极通过保险管盒中的保险管与外部高压线相连。

本发明与已有技术对比，其特点是：

本发明提出的多单元模块化板式臭氧发生器采用多单元整体地电极结构。在臭氧发生器中地电极既是放电时的地极，也是对放电单元进行冷却的冷却器，在大型臭氧发生器中都是采用水冷方式，已有的板式臭氧发生器，无论是内冷式还是外冷式，各放电单元的地电极都是单独一块或一个，然后再将单元组装或叠装在一起，各单元间的水路密封、配水是板式臭氧发生器的重要环节，通常要设置许多配水支管、总管等，则密封点位很多，组装复杂；本发明的多单元框架整体地电极结构，完全不需要各单元间的水路密封，采用腔体配水，配水均匀、可靠，整体地电极结构保证了各放电单元地电极电位的一致，热的均匀分布，增加了冷却流体与地电极间的换热面积，提高了臭氧转化效率。避免了密封点过多带来的泄漏风险，避免了连接点过多带来的组装困难，避免了因接地不良带来的放电单元失效。

本发明提出的多单元模块化板式臭氧发生器采用多单元整体模块化设计。现有管式臭氧发生器通常是一个整体容器结构，不可能实现模块化；板式臭氧发生器因组装方面的限制，通常实行模块化，但模块内的各放电单元还可以一个一个的分离。本发明通过采用多单元框架整体地电极结构，一个模块内的地电极是一个整体金属结构，难以分离，一旦分离则各放电单元也不能独立存在，模块化设计有利于提高生产效率，便于搬运、安装、维修。

本发明提出的多单元模块化板式臭氧发生器采用板式结构，与管式臭氧发生器相比，有易于实现加工精度的优点，如介电体厚度的一致性、几何尺寸的一致性、气隙的一致性等，便于生产出高臭氧浓度、低能耗的臭氧发生器，大大降低主要材料损耗率。

本发明提出的多单元模块化板式臭氧发生器中采用O型圈密封。采用O型圈密封是很稳妥的一种密封方式，现有的板式臭氧发生器有采用密封条密封方式的，密封效果难以长期保证；本发明在结构设计时，就是要实现O型圈密封方式，提高密封效果，降低组装难度。

本发明提出的多单元模块化板式臭氧发生器采用高频电源。电源频率的高低，是由发生器结构、材料的特性决定的。现有臭氧发生器多采用中频电源，效率较低；本发明采用高频电源，效率明显提高。

附图说明：

图1是本发明提出的多单元模块化板式臭氧发生器的总装系统图；

图2是本发明提出的多单元模块化板式臭氧发生器模块主视图；

图3是图2的A-A视图；

图4是本发明提出的多单元模块化板式臭氧发生器地电极架的主视图；

图5是图4的A-A视图

图6是本发明提出的多单元模块化板式臭氧发生器放电单元结构图；

图7是本发明提出的多单元模块化板式臭氧发生器侧板示意图；

图8是本发明提出的多单元模块化板式臭氧发生器地电极板示意图；

图1—图6中，1是进气管、2是出气管、3是进水管、4是出水管、5是高压电缆、6是臭氧发生器模块、7是地电极架、8是放电单元、9是进出水盖、10是进出气盖、11是螺栓、12是O型圈、13是保险管盒、14是地电极板、15是侧板、16是端板、17是气隙垫片、18是板状介电体、19是高压电极、20是弹性垫、21是放电气隙。

具体实施方式：

本发明提出的多单元模块化板式臭氧发生器，其模块结构如图2、图3所示，实施方式有两种。

一种是利用专门开发的组装平台，将一定数量的放电单元8整齐置于组装平台上，均匀施压，使放电单元组中各个地电极板14上的孔与两块侧板15上的孔一一对应，然后采用焊接或拉管或空心螺柱或冷拔等连接方式，将一组地电极板14、两块侧板15和两块端板16组装成一个整体的地电极架7，如图4、图5所示，应保证地电极板14与侧板15间孔孔连接处、侧板15与端板16连接处的密封，整体导电性好；每两块地电极板14之间已放置有气隙垫片17、板状介电体18、高压电极19和弹性垫20，留有放电气隙21，如图6所示；在进气腔体安装保险管盒13并连接各放电单元高压电缆5，盖上进出气盖10和进出水盖9，加O型圈12密封，用螺栓11固定；安装进气管1、出气管2、进水管3、出水管4，如图2、图3所示。

另一种是利用专门开发的组装平台，将一定数量的地电极板14与侧板15和端板16，按孔对齐的要求，采用焊接或拉管或空心螺柱或冷拔等连接方式，组装成一个整体的地电极架7，如图4、图5所示，应保证地电极板14与侧板15间孔孔连接处、侧板15与端板16连接处的密封，整体导电性好；然后将气隙垫片17、板状介电体18和高压电极19，按图6所示，逐一安装于两块地电极板14之间，采用在两块高压电极19之间填充耐臭氧橡胶的方式形成弹性垫20；在进气腔体安装保险管盒13并连接各放电单元高压电缆5，盖上进出气盖10和进出水盖9，加O型圈12密封，用螺栓11固定；安装进气管1、出气管2、进水管3、出水管4，如图2、图3所示。

本发明提出的多单元模块化板式臭氧发生器，按用户的要求，将一定数量的臭氧发生器模块，按图1所示，通过管道和高压电缆连接成一台完整的具备满足用户产量要求的臭氧发生器；只要将各模块的进气管1、出气管2、进水管3、出水管4和高压电缆5分别连接在一起即可，此工作可在生产车间进行，也可在用户臭氧车间进行。

本发明提出的多单元模块化板式臭氧发生器，其制造过程的第一步是准备材料；第二步是组装地电极架，将一组地电极板14、两块侧板15和两块端板16，通过焊接或拉管或空心螺柱或冷拔等连接方式，组装成一个整体的地电极架7，同时或先后完成一组放电单元的组装，进行气腔或水腔的气密性试验、各放电单元的耐压试验；第三步是安装保险管盒13、高压电缆5、进出气盖10和进出水盖9，安装进气管1、出气管2、进水管3、出水管4，进行气密性试验；第四步是按用户要求，进行个性化设计，完成几个臭氧发生器模块的组装；第五步是接通臭氧电源，进行整机调试、检验合格。

本发明的工作原理

完整的臭氧发生器应由高频高压电源和臭氧发生室两部分组成，由于电源是通用技术，影响臭氧发生器性能的关键是臭氧发生室，通常将臭氧发生室称为臭氧发生器；所述的高频高压电源由变频电源、谐振电感、高压变压器组成，变频电源输出的方波电源，经高压变压器升压至3000v，串联谐振电感后与臭氧发生器的放电单元——电容组成谐振电路，产生可调节频率的交流电源；所述的变频电源是采用通用的整流-逆变技术将380v/50Hz的三相交流电源转变为可调节频率的方波电源；高频高压电源作用在臭氧发生器的高压电极和地电极之间时，在有介电体阻挡的放电气隙中发生无声电晕放电，使气隙中流动的氧分子电离成氧原子，再与没电离的氧分子结合成臭氧分子，产生的含臭氧气体供工艺使用，两个电极产生的热量被冷却流体带出臭氧发生器，保持电极工作温度稳定。调整输入电压或改变进气流量、压力，可方便的调节臭氧发生器的臭氧浓度、产量，供工程实际需要。

Claims (3)

1.一种多单元模块化板式臭氧发生器，其特征在于在一个臭氧发生器模块内采用多单元整体地电极结构，采用焊接或拉管或空心螺柱或冷拔连接方式，将模块内各放电单元的地电极连接成一个整体金属结构，即地电极架；在地电极架上安装进出气盖板、进出水盖板、保险管盒、高压电缆，形成臭氧发生器模块；通过并联或串联方式将多个臭氧发生器模块组装成能生产一定臭氧量的臭氧发生器；所述的放电单元由地电极板、板状介电体、高压电极和弹性垫组成，每一模块内的地电极板是一个形如多层框架的整体金属结构；所述的地电极架是由多个地电极板、侧板、端板通过焊接或拉管或空心螺柱或冷拔连接方式组成的整体金属结构；所述的保险管盒，安装在模块进气侧，保险管盒内装有与放电单元数量对应的保险管，保证在某放电单元出现击穿时，整台臭氧发生器还能正常运行；所述的臭氧发生器模块由多组放电单元、进气盖、出气盖、进水盖、出水盖、保险管盒、高压电缆组成，接通电源具备独立生产臭氧的能力；所述的进出气盖、进出水盖用螺栓固定在地电极架上，采用O型圈密封；所述的弹性垫采用耐臭氧氧化的弹性材料制作，通过弹性垫对高压电极均匀的施压，保证高压电极、板状介电体与地电极间的气隙均匀一致。

2.根据权利要求1所述多单元模块化板式臭氧发生器，其中，所述的板状介电体，材质可用玻璃或陶瓷，一面附有金属薄膜。

3.根据权利要求1所述多单元模块化板式臭氧发生器，其中，所述的高压电极通过保险管盒中的保险管与外部高压线相连。