CN1762793A - 组合板式高频大型臭氧发生器 - Google Patents

Abstract

一种组合板式高频大型臭氧发生器：是由地电极、陶瓷片介电体、导热垫片、高压电极、弹性胶垫、端部密封件、间距定位件、导气管、压条和水、气管路组成。每两地电极之间和内设的陶瓷片介电体、导热垫片、高压电极、弹性胶垫、端部密封件、间距定位件、导气管、压条共同构成发生器放电小单元，数个电极组合小单元配装固定构成电极单元组合。每一电极单元组合的气、水进出口，通过活接头软管连接于各总管路上。本发明为可组合式结构，是臭氧的生产设备，具有操作维修简单，体积小、重量轻、节能高效、产气量大的特点；在额定臭氧浓度100mg/L时，能耗小于8kwh/kgO₃，产气量达1kgO₃/m²以上；可满足水深度处理、化工及水产养殖等多产业需要。

Description

组合板式高频大型臭氧发生器

所属技术领域

本发明属于臭氧高效生产装置，是一种组合板式高频大型臭氧发生器。

背景技术

在本发明作出之前，已有的间隙放电式大型臭氧发生器，是由工频机发展到了中频机，其材料应用及工艺水平也在不断提高。目前国际上较典型的是管式结构的中频机，其电极间介电体大都以搪瓷取代了玻璃体，且中频机的性能也得以大幅提高，在较高的臭氧浓度下(≥80mg/L)，有较高的效率(9-10kwh/kgO₃)和较大的产气量(达数十kgO₃/h)。如瑞士OZONIA公司和德国WEDECO公司及日本富士电机公司生产的大型臭氧设备，由发生器灌体、放电体、电源驱动和高压变压器构成。该种产品其优点是工艺相对简单，常规技术利用率高，但不足之处是使用的搪瓷(或玻璃)介电体损耗能量大，非水冷电极温升高，放电间隙气路长，从而造成在臭氧生成的过程中分解量大，影响效率及臭氧浓度的提高，并存有设备体积和重量大、耗材及成本高、运输、按装、维修困难等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效节能的可组合板式高频大型臭氧发生装置，用于水深度处理、化工及水产养殖等多产业领域，使其体积小、重量轻、坚固耐用，具有省能源、高效率、大气量、臭氧浓度高、生产速度快的特点，以满足各种臭氧产量要求。

本发明是按如下技术方案实现的：它的结构由地电极、陶瓷片介电体、导热垫片、高压电极、弹性胶垫、端部密封件、间距定位件、导气管、压条和水、气管路组成。地电极两侧面设有陶瓷片介电体、导热垫片、高压电极和弹性胶垫。地电极两平面处紧贴附有金属膜面的陶瓷片介电体；端部密封件经定位销及间距定位件固定在地电极两平面的两端；高压电极位于地电极两面陶瓷片介电体的外边；高压电极的抗腐金属簿板与陶瓷片介电体间放置等厚导热垫片，导热垫片之间留有放电间隙；高压电极端部定位凹口与端部密封件定位脚配合后固定于端部密封件上；两个高压电极间放置弹性胶垫；导气管由压条固定于相邻的地电极两侧。

每两地电极之间和内设的陶瓷片介电体、导热垫片、高压电极、弹性胶垫、端部密封件、间距定位件、导气管、压条共同构成发生器放电小单元。

数个发生器放电小单元由位于电极单元组合总装连接孔内的四支螺丝连杆的配装固定，构成了电极单元组合。

每一电极单元组合的进、出水口及每一导气管的进、出气口，通过带有气、水活接头的聚四氟乙烯软管，连接于各电极单元组合总管路上。高压引线经绝缘的端部密封件中间的高压引线孔处引出，经保险丝接入高压电源总线。

地电极内设水冷管路，各相邻管路互相连通。两端部设有进水口和出水口，两侧端设有固定压条丝孔和导气管压边和密封突缘嵌入沟槽，两侧面的两端设有间距定位件固定孔、电极单元组合总装连接孔和定位销孔。地电极两平面处紧贴附有金属膜面的陶瓷片介电体。

高压电极由抗腐金属簿板与导热铝合金板构成，导热铝合金板放在抗腐金属簿板的凹槽内，二者平面紧密接触；抗腐金属薄板两端设有定位凹口，两边设有挡边。导热铝合金板两端设有定位凹口，一端设有高压引线，一面设有多条等距的突起棱条。

陶瓷片介电体粘贴于地电极两个平面上；陶瓷片介电体的两平面上，一面附有金属簿膜导电导热层，另一面涂有保护层，

端部密封件设有定位销孔、定位长方孔、定位嵌槽、定位脚、高压线路输入孔。端部密封件中部设有定位销孔，一侧设有定位脚，定位长方孔是由间距定位件定位端部密封件，位于端部密封件的两边。端部密封件一面设有瓷片的定位嵌槽，一面设有高压引线孔。

弹性胶垫由定位凹口与端部密封件定位脚定位固定；弹性胶垫两面设有多个对称的突起棱条。

导气管设有气孔、密封突缘、压边、气口。密封突缘、压边位于导气管两侧的嵌入沟槽内；气孔位于导气管内，与进出气管相同。导气管由压条固定于相邻的两地电极两侧面；气口位于导气管一端部，两地电极两侧的导气管，一侧的气口是进气口，而另一侧的气口是出气口。

本发明与已有技术对比其特点是：

本发明开机无需缓慢预热，陶瓷介电体无热冲击受损的危害，操作非常容易。

本发明维护维修十分简单，在很短的时间内即可完成，极大方便用户，减少用户损失。

本发明采用可组合式结构，其臭氧产量通过电极单元组合数量及发生器放电小单元数量多少确定，可满足各种臭氧产量要求，生产速度快，交货迅速。

本发明用材少、体积小、重量轻、抗运输振动、坚固耐用、节省能源、效率高、臭氧浓度高、产气量大、设备占地面积小、节约经费。

本发明克服了中频机的弱点，技术指标显著提高，达到了额定臭氧浓度100mg/L时，能耗小于8kwh/kgO₃，产气量达1kgO₃/m²以上。

附图说明：

图1：组合板式高频臭氧发生器总布置图(图中虚线方框表示省略的3-5组电极单元组合)：1-水路、2-气路、3-电极单元组合、4-电路。49-气、水活接头。

图2：每两块地电极之间组成的发生器放电小单元结构示意图：5-导气管、6、-压条、7-地电极、8-陶瓷片介电体、9-导热垫片、10-抗腐金属薄板、11-导热铝合金板、12-弹性胶垫、13-端部密封件、14-间距定位件。

图3：地电极形状示意图：15-地电极间距定位件固定孔、16-电极单元组合总装连接孔、17-定位销孔、18-进水口、19-固定压条丝孔、20-嵌入沟槽、21-出水口。。

图4：导气管形状示意图：22-气孔、23-密封突缘、24-压边、25-气口。

图5：压条形状示意图：26-压条固定螺丝孔。

图6：端部密封件(正面)形状示意图：27-定位销孔、28-定位长方孔、29-定位嵌槽、30-定位脚。

图7：端部密封件(反面)形状示意图：31-高压引线孔。

图8：间距定位件形状示意图：32-固定孔、33-电极单元组合总装连接孔。

图9：陶瓷片介电体形状示意图：

图10：导热垫片

图11：抗腐金属薄片形状示意图：34一定位凹口、35-挡边。

图12：导热铝合金板形状示意图：36-突起棱条、37-定位凹口、38-高压引线。

图13：弹力胶垫形状示意图：39-突起棱条、40-定位凹口。

图14：气、水活接头形状示意图：41-螺帽、42-不锈钢接头、43-连接套、44-聚四氟乙烯软管。

图15：电源电路图：45-三相整流摸块、46-滤波电容器、47-IGBT摸块、48-高压变压器、50-电感器、51-发生器。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图详细叙述本发明的结构和工作原理。本发明是按如下技术方案实现的：它的结构(见图2-13)主要由地电极(7)、陶瓷片介电体(8)、导热垫片(9)、高压电极(10、11)、弹性胶垫(12)、端部密封件(13)、间距定位件(14)、导气管(5)、压条(6)和水、气管路(1、2)组成。地电极(7)(图3所示)是由高导热系数铝合金材料做成，为260mm×170mm×25mm，机械强度高，散热面积大，地电极也是一个水冷式高效散热器，又是一个可固定其它部件的基座。地电极(7)内设有多个φ11mm圆孔状水冷管路(1)，各相邻管路端部相通，内有冷却水流通，两端部设有进水口(18)和出水口(21)，两侧端设有固定压条丝孔(19)和导气管压边和密封突缘嵌入沟槽(20)，两侧面的两端设有间距定位件固定孔(15)、电极单元组合总装连接孔(16)和定位销孔(17)。地电极(7)两侧面设有陶瓷片介电体(8)、导热垫片(9)、高压电极(10、11)和弹性胶垫(12)(见图2)。地电极(7)两平面处紧贴附有金属簿膜的陶瓷片介电体(8)，保证之间有良好的导热性。端部密封件(13)(见图6、7)，设有定位销孔(27)、定位长方孔(28)、定位嵌槽(29)、定位脚(30)、高压引线孔(31)。端部密封件(13)中部设有定位销孔(27)，一侧设有定位脚(30)，定位长方孔(28)是由间距定位件(14)定位端部密封件(13)，位于端部密封件(13)的两边。端部密封件(13)一面设有定位嵌槽(29)，一面设有高压引线孔(31)。端部密封件(13)经定位销及间距定位件(14)固定在地电极(7)两平面的两端；端部密封件(13)同时具备气体密封、高压绝缘隔离、高压电极(10、11)的定位三重功效。陶瓷片介电体(8)(见图9)是一氧化铝陶瓷薄片，为185mm×222mm×0.635mm，96#陶瓷，陶瓷片介电体(8)粘贴于地电极(7)两个平面上；陶瓷片介电体(8)的两平面上，一面附有金属簿膜电导热层，保证陶瓷片介电体(8)与地电极(7)之间有良好的导热性；另一面涂有保护层，起到降低损耗，加长使用寿命作用。高压电极(10、11)(见图11、12)由抗腐金属簿板(10)与导热铝合金板(11)构成，抗腐金属簿板(10)为170mm×205mm×0.5mm，两端设有定位凹口(34)，两边设有挡边(35)。导热铝合金板(11)为170mm×205mm×4mm，导热铝合金板(11)，放在抗腐金属簿板(10)的凹槽内，二者平面紧密接触；导热铝合金板(11)两端设有定位凹口(37)，一端设有高压引线(38)，高压引线(38)经绝缘的端部密封件中间的高压引线孔(31)处引出，经保险丝接入高压电源总线；一面设有多条等距的突起棱条(37)，该棱条(36)与弹性胶垫(12)作用产生适度弹性压力。高压电极(10、11)位于地电极(7)外两陶瓷片介电体(8)的外边。高压电极(10、11)具备抗电晕放电腐蚀，又能迅速将热量传走。高压电极的(10、11)抗腐金属簿板(10)与陶瓷片介电体(8)等间距均匀放置6片导热垫片(9)(见图10)，每片为170mm×10mm×0.4mm，该垫片(9)在弹性胶垫(12)的压力作用下紧贴于高压电极(10、11)放电面与陶瓷介电体(8)保护面上，导热垫片(9)之间留有充分放电间隙，导热垫片(9)的厚度决定放电间隙的距离大小，高压电极的热量经过该垫片传导至地电极(7)，以水冷方式将热量带走。高压电极(10、11)端部定位凹口(34、37)与端部密封件(13)定位脚(30)配合后固定于端部密封件(13)上。导气管(5)(见图4)设有气孔(22)、密封突缘(23)、压边(24)、气口(25)。密封突缘(23)、压边(24)位于导气管(5)的两侧，气孔(22)位于导气管(5)内，与进出气管相同。导气管(5)由压条(6)固定于相邻的两地电极(7)两侧；导气管(5)与地电极(7)接触处用胶垫密封，使气体在特定压力下不外泄；导气管(5)具备将气体导入(或流出)和密封盖两种功效，同时陶瓷片介电体(8)的非放电边沿在其槽内保护在其中，免受损伤。气口(25)位于导气管(5)一端部，两地电极(7)两侧的导气管(5)，一侧的气口是进气口，而另一侧的气口是出气口。地电极(7)两个高压电极(10、11)外放置弹性胶垫(12)(见图13)，弹性胶垫(12)两端设有定位凹口(40)，定位凹口(40)与端部密封件(13)定位脚(30)定位固定；弹性胶垫(12)两面设有多个对称的突起棱条(39)，按一定距离均匀且对称分布，它可与高压电极铝合板突起棱条(36)相互接触后产生适度弹力，使高压电极(10、11)、导热垫片(9)、陶瓷片介电体(8)、地电极各平面间保持良好的紧密接触，从而可保证良好的导热性能及精确的放电间隙距离；同时可密封该接触面使之不让气体通过，又不会使陶瓷片介电体(8)受力过度而破碎，并能使导热铝合金板(11)、陶瓷片介电体(8)、抗腐金属簿板(10)三者在温度变化时线胀系数不同引起尺寸变化时，各面间可以自由滑动，陶瓷片介电体(8)不会产生过度应力损坏。每两相邻地电极(7)之间和内设的陶瓷片介电体(8)、导热垫片(9)、高压电极(10、11)、弹性胶垫(12)、端部密封件(13)、间距定位件(14)、导气管(5)、压条(6)共同构成发生器放电小单元(图2所示)。每相邻地电极(7)平面间放置两片陶瓷片介电体(8)、两个高压电极(10、11)，陶瓷片介电体(8)和两个高压电极(10、11)之间等距放置导热垫片(9)，电极(10、11)间设置弹性胶垫(12)，相邻地电极(7)之间以间距定位件(14)保证精确间距，以定位销保证相对位置一致性。每相邻地电极(7)两侧通过螺丝孔及压条(6)将导气管(5)固定，并在接触处用胶垫密封，每两个地电极(7)对应一个基本小单元，

数个电极组合小单元由位于电极单元组合总装连接孔(16)内的四支螺丝连杆的配装固定，构成了发生器一个单元组一电极单元组合(3)(图1所示)。

每一电极单元组合(3)的进、出水口及每一导气管的进、出气口，通过带有活接头的聚四氟乙烯软管，连接于各电极单元组合(3)总管路上。高压引线(38)经绝缘的端部密封件中间高压引线孔(31)处引出，经保险丝接入高压电源总线。

电源电路(图15所示)由三相整流摸块(100A/1200V)(45)、滤波电容器(10000uF/450V)(46)、IGBT摸块(300A/1200V)(47)、高压变压器(48)、电感器(50)组成。三相整流滤波电路(45、46)由三相整流桥模块(45)和滤波电容器(46)构成，IGBT功率驱动电路由IGBT功率模块(47)和控制电路板组成，高压输出电路由500uH电感和高压变压器(48)组成。高压变压器(48)输出a、b端接入发生器(51)的高压电极(10、11)与地电极(7)上。

本发明的工作原理是这样的：

380V/50HZ的三相交流电源经整流桥整流后得到脉动的直流电，再经电容器滤波获得平稳的510V直流电压，供给功率驱动电路，功率驱动电路在100us周期矩形波脉冲作用下完成开关，因而在通过电感器的变压器初极有高频电压产生，经高压变压器升压至4000V接入发生器。当这个高频高压电接入发生器的高压电极与地电极间，就在两个电极间经过陶瓷片的气隙中发生无声电晕放电，这个放电过程使氧分子电离成氧原子，而氧原子又和没电离的氧分子结合成臭氧分子，这些臭氧分子在压力作用下流向管路得到供使用的臭氧，两个电极产生热量经地电极循环水带走，保持电极工作温度恒定，当改变高压幅值或改变气流量、压力，可调整臭氧浓度高低及产量大小供不同需要。

使用本发明在开机时，首先开启冷却水，再将气源调至额定压力及流量，气源额定压力0.5-1kg/cm²、流量是10-15m³/小时，然后启动电源，数分钟后即达到稳定工作状态，停机时先关断电源再关断气源及冷却水。

Claims (7)

1、一种组合板式高频大型臭氧发生器：其特征在于它的结构由地电极(7)、陶瓷片介电体(8)、导热垫片(9)、高压电极(10、11)、弹性胶垫(12)、端部密封件(13)、间距定位件(14)、导气管(5)、压条(6)和水、气管路(1、2)组成；地电极(7)两侧面设有陶瓷片介电体(8)、导热垫片(9)、高压电极(10、11)和弹性胶垫(12)；地电极(7)两平面处紧贴附有金属膜面的陶瓷片介电体(8)；端部密封件(13)经定位销及间距定位件(14)固定在地电极(7)两平面的两端；高压电极(10、11)位于地电极(7)两面陶瓷片介电体(8)的外边；高压电极(10、11)的抗腐金属簿板(10)与陶瓷片介电体(8)间放置等厚导热垫片(9)，导热垫片(9)之间留有放电间隙；高压电极(10、11)端部定位凹口(34、37)与端部密封件(13)定位脚(30)配合后固定于端部密封件(13)上；两个高压电极间(10、11)放置弹性胶垫(12)；导气管(5)由压条(6)固定于相邻的地电极(7)两侧；

每两地电极(7)之间和内设的陶瓷片介电体(8)、导热垫片(9)、高压电极(10、11)、弹性胶垫(12)、端部密封件(13)、间距定位件(14)、导气管(5)、压条(6)共同构成发生器放电小单元；

数个发生器放电小单元由位于电极单元组合总装连接孔(16)内的四支螺丝连杆的配装固定，构成了电极单元组合(3)；

每一电极单元组合(3)的进、出水(18、21)及每一导气管的进、出气口(25)，通过带有气、水活接头(49)的聚四氟乙烯软管(44)，连接于各电极单元组合(3)总管路上；高压引线(38)经绝缘的端部密封件中间的高压引线孔(31)处引出，经保险丝接入高压电源总线。

2、根据权利要求1所述的组合板式高频大型臭氧发生器：其特征在于所述的地电极(7)内设水冷管路(1)，各相邻管路互相连通；两端部设有进水口(18)和出水口(21)，两侧端设有固定压条丝孔(19)和导气管压边和密封突缘嵌入沟槽(20)，两侧面的两端设有间距定位件固定孔(15)、电极单元组合总装连接孔(16)和定位销孔(17)。

3、根据权利要求1所述的组合板式高频大型臭氧发生器：其特征在于所述的高压电极(10、11)由抗腐金属簿板(10)与导热铝合金板(11)构成，导热铝合金板(11)放在抗腐金属簿板(10)的凹槽内，二者平面紧密接触；抗腐金属薄板(10)两端设有定位凹口(34)，两边设有挡边(35)；导热铝合金板(11)两端设有定位凹口(37)，一端设有高压引线(38)，一面设有多条等距的突起棱条(37)。

4、根据权利要求1所述的组合板式高频大型臭氧发生器：其特征在于所述的陶瓷片介电体(8)粘贴于地电极(7)两个平面上；陶瓷片介电体(8)的两平面上，一面附有金属簿膜导电导热层，另一面涂有保护层。

5、根据权利要求1所述的组合板式高频大型臭氧发生器：其特征在于所述的端部密封件(13)设有定位销孔(27)、定位长方孔(28)、定位嵌槽(29)、定位脚(30)、高压线路输入孔(31)；端部密封件(13)中部设有定位销孔(27)，一侧设有定位脚(30)，定位长方孔(28)是由间距定位件(14)定位端部密封件(13)、位于端部密封件(13)的两边；端部密封件(13)一面设有瓷片的定位嵌槽(29)，一面设有高压引线孔(31)。

6、根据权利要求1所述的组合板式高频大型臭氧发生器：其特征在于所述的弹性胶垫(12)两端设有定位凹口(40)，定位凹口(40)与端部密封件(13)定位脚(30)定位固定；弹性胶垫(12)两面设有多个对称的突起棱条(39)，突起棱条(39)按一定距离均匀且对称分布。

7、根据权利要求1所述的组合板式高频大型臭氧发生器：其特征在于所述的导气管(5)设有气孔(22)、密封突缘(23)、压边(24)、气口(25)；密封突缘(23)、压边(24)位于导气管(5)两侧的嵌入沟槽(20)内；气孔(22)位于导气管(5)内，与进出气管相同；导气管(5)由压条(6)固定于相邻的两地电极(7)两侧面；气口(25)位于导气管(5)一端部，两地电极(7)两侧的导气管(5)，一侧的气口是进气口，而另一侧的气口是出气口。

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