CN201634422U

CN201634422U - 外冷双气隙叠层板式臭氧发生器

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Publication number: CN201634422U
Application number: CN2009203506819U
Authority: CN
Inventors: 张菁炜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2019-12-31

Abstract

本实用新型涉及一种外冷双气隙叠层板式臭氧发生器，属于臭氧发生器技术领域。臭氧发生器中，相互重叠的多个放电单元通过长螺栓相对固定在外壳的底板上，外壳上开有进、出水口。底板上设有出气口和进气腔体。放电单元由地电极母板、地电极公板、板状介电体、气隙垫片、高压电极和弹性垫组成。地电极母板和地电极公板的两侧分别开有气体通道，其两端部通过长螺栓相对固定。地电极母板的两侧气体通道之间的表面开有冷却流体通道。高压电极通过进气腔体内的保险管与外部高压线相连。本臭氧发生器具有节能高效、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。

Description

外冷双气隙叠层板式臭氧发生器

技术领域

本实用新型涉及一种外冷双气隙叠层板式臭氧发生器，属于臭氧发生器技术领域。

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中频；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。

当前大型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；存在设备体积和重量较大、成本高、维修困难等不足之处。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种外冷双气隙叠层板式臭氧发生器，改变已有臭氧发生器的结构，以使臭氧发生器具有节能高效、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。

本实用新型提出的外冷双气隙叠层板式臭氧发生器，由多个放电单元叠装而成，相互重叠的多个放电单元通过长螺栓相对固定，并组装在臭氧发生器外壳的底板上；所述的外壳上开有进水口和出水口；所述的底板上设有出气口和进气腔体，进气腔体上设有进气口，进气腔体内设有保险管盒；所述的放电单元由地电极母板、地电极公板、板状介电体、气隙垫片、高压电极和弹性垫组成，所述的地电极母板和地电极公板的两侧分别开有气体通道，地电极母板的两侧气体通道之间的表面开有冷却流体通道，地电极母板的背面与地电极公板之间依次设有板状介电体、气隙垫片、高压电极、弹性垫、高压电极、气隙垫片和板状介电体，地电极母板和地电极公板的两端部通过长螺栓相对固定；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。

本实用新型提出的外冷双气隙叠层板式臭氧发生器，其优点是：

1、本实用新型提出的外冷双气隙叠层板式臭氧发生器，采用水/风外冷型板式结构。在已有的板式臭氧发生器中都有一个内设冷却水流道的水盒或地电极板，将冷却流体限制在地电极内，同时要设置许多配水支管、总管等，则密封点位很多，组装复杂。本实用新型的冷却流体流道在合成地电极盒的外面，内部是放电气隙和高压电极等，这种结构大幅度地增加了冷却流体与放电单元间的换热面积，提高了冷却效果，提高了臭氧转化效率，既能采取水冷方式，也能采用风冷方式，不需要大量配水支管，避免了密封点过多带来的泄露风险，避免了连接点过多带来的组装困难，易于组装。

2、本实用新型提出的外冷双气隙叠层板式臭氧发生器的板式结构，与已有的管式发生器相比，板式结构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。

3、本实用新型提出的外冷双气隙叠层板式臭氧发生器，采用进气/出气孔与放电气隙全部封装在合成地电极内的结构。现有管式发生器是在压力容器的两端分别设置进气腔和出气腔，现有板式臭氧发生器是通过设置进气管(或腔)和出气管，实现气体的分配和收集，即进气的分配区和出气的收集区与地电极是分离的，是不同的部位；本实用新型将每一个放电单元的进气分配区和出气收集区与放电气隙全部封装在地电极内，一组放电单元的进气分配区和出气收集区在叠装时将分别合成为一个大的、统一的进气分配区和出气收集区，在一定数量内可保证各单元放电气隙的配气均匀性。在保证了配气均匀的同时，大大降低了装配的工作量和难度，减小了设备的体积，取消了大量的进出气分配管，从结构上降低了泄露风险。

4、本实用新型提出的外冷双气隙叠层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；本实用新型在结构设计时，就是要实现O型圈密封方式，提高密封效果，降低组装难度。

5、本实用新型提出的外冷双气隙叠层板式臭氧发生器中，每单元拥有双放电气隙。在同一个合成地电极盒内设置有两列放电气隙，充分发挥各单元的作用，提高效率。

6、本实用新型提出的外冷双气隙叠层板式臭氧发生器中，采用抗腐金属薄板高压电极。现有板式臭氧发生器往往采用很厚的金属材料或复合性金属材料做高压电极，其材料消耗量大、运行过程中热含量高，达到稳定状态所需时间长，不利于热量及时排出放电区域；本实用新型采用薄板结构，既减少了材料用量，又降低了高压电极的热含量，使设备能快速达到稳态，有利于热量及时排出放电区域，提高臭氧发生效率。

7、本实用新型提出的外冷双气隙叠层板式臭氧发生器采用叠层组装方式。根据用户的需要，通过将一定数量的放电单元逐层叠放在一起(当一叠内放电单元过多时，应分两叠或多叠组装)，组成臭氧发生器的放电单元组，这种方式，生产速度快、交货及时，通过不变的基本单元实现个性化的各种需求。

8、本实用新型提出的外冷双气隙叠层板式臭氧发生器采用板状介电体。在现有臭氧发生器中，介电体的加工难度是制约因数，本实用新型采用板式结构，避免了这一困难，材料可选玻璃或陶瓷。

9、本实用新型提出的外冷双气隙叠层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；本实用新型采用的是高频电源，效率明显提高。

综上所述，本实用新型提出的外冷双气隙叠层板式臭氧发生器，具有节能高效、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。

附图说明

图1是本实用新型提出的外冷双气隙叠层板式臭氧发生器的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是本臭氧发生器中的地电极盒的结构示意图。

图4是图3的II-II剖视图。

图5是图3的I-I剖视图。

图6是图5中的A部的局部放大图。

图7是构成地电极盒的地电极母版的结构示意图。

图8是构成地电极盒的地电极公板的结构示意图。

图1-图8中，1是进气口，2是出气口，3是进水口，4是出水口，5是高压线，6地电极母版，7是地电极公板，8是底板，9是长螺栓，10是外壳，11是法兰螺栓，12是进气腔体，13是保险管盒，14是气体通道，15是气孔O型圈定位槽，16是冷却流体通道，17是板状介电体，18是气隙垫片，19是高压电极，20是弹性垫，21是地电极O型圈定位槽，22是地电极固定螺孔。

具体实施方式

本实用新型提出的外冷双气隙叠层板式臭氧发生器，其结构如图1所示，由多个放电单元叠装而成，相互重叠的多个放电单元通过长螺栓9相对固定，并组装在臭氧发生器外壳10的底板8上。外壳10上开有进水口3和出水口4。底板8上设有是出气口2和进气腔体12，进气腔体12上设有进气口1，进气腔体12内设有保险管盒13，如图2所示。放电单元由地电极母板6、地电极公板7、板状介电体17、气隙垫片18、高压电极19和弹性垫20组成，地电极母板6和地电极公板7的两侧分别开有气体通道14，地电极母板6的两侧气体通道14之间的表面开有冷却流体通道16，如图3和图4所示。地电极母板的背面与地电极公板之间依次设有板状介电体17、气隙垫片18、高压电极19、弹性垫20、高压电极19、气隙垫片18和板状介电体17，如图5和图6所示。地电极母板6和地电极公板7的两端部通过长螺栓9相对固定。高压电极19通过保险管盒13中的保险管与外部高压线5相连。

本实用新型提出的外冷双气隙叠层板式臭氧发生器，按用户的要求，将一定数量的放电单元逐层叠放在一起，当一叠内放电单元过多时，可分两叠或多叠组装，组成臭氧发生器的放电单元组，各放电单元间，通过地电极母板6、地电极公板7背面上的气孔O型圈定位槽15用O型密封圈保证气路的密封，如图5中所示，然后用长螺栓9将一叠放电单元固定在带有法兰的底板8上。将放电单元组放入臭氧发生器的外壳10内，通过法兰螺栓11固定压力容器和放电单元组，并保证其密封。

本实用新型提出的外冷双气隙叠层板式臭氧发生器，其制备过程的第一步是准备材料；第二步是组装一个一个的放电单元，每一叠层放电单元中必须有一个放电单元的地电极公板7不需加工气体通道14和气孔O型圈定位槽15；第三步是将各放电单元逐一整齐的叠放在发生器组装底板8上，注意要将没有气体通道14和气孔O型圈定位槽15的地电极公板7的单元放在最上面、各单元气体通道14应在同一侧，用长螺栓9将各放电单元紧固，确保该发生器不泄露；第四步打开进气腔体12，将各放电单元高压线安装在保险管盒13的高压出线接线端子上，将高压接线5连接在保险管盒的进线接线端子上，在高压接线5与进气腔体12的连接处采取柔性密封、保证不泄漏；第五步安装外壳10，紧固法兰螺栓11保证该法兰接口不泄露。

本实用新型提出的外冷双气隙叠层板式臭氧发生器，其放电单元的组装过程中，每一个放电单元由地电极母板6、地电极公板7、板状介电体17、气隙垫片18、高压电极19、弹性垫20组成。地电极公母板7、6是用具有高导热性、导电性、抗臭氧氧化的金属材料制成，为降低材料用量、节约能源，采用挤压成型的型材，经机械加工而成，其结构分别如图7和图8所示。地电极公母板7、6内设有气体通道14、长螺栓螺孔9、地电极固定螺孔22、气孔O型圈定位槽15、地电极O型圈定位槽21，在地电极母版6上设有冷却流体通道16。由地电极公板7和地电极母版6合成一个地电极盒，盒内形成一个平面腔体，能安装两个板状介电体17和高压电极19、一个弹性垫20，通过气隙垫片18的支撑作用形成两列放电气隙。板状介电体17应紧贴地电极公母板的内侧，保证两者之间有良好的导热性和导电性，板状介电体17的平面尺寸小于地电极盒内平面腔体尺寸，以避免不同材料因热胀冷缩不一致使介电体损坏。高压电极19采用抗腐金属薄板制作，既减少了材料用量，又降低了高压电极19的热含量，使设备能快速达到稳态，有利于热量及时排出放电区域，提高臭氧发生效率，采用金属薄板降低了高压电极19的刚度，在弹性垫20和气隙垫片18的共同作用下，能让高压电极19与介电体17间形成很均匀一致的放电气隙，不需通过严格控制机械加工精度来实现，在保证功能要求一致的条件下，降低了加工难度。弹性垫20采用抗臭氧氧化性好的橡胶类材料制成，主要作用是给高压电极19提供一定强度的压力，压迫板状介电体的两侧边缘，在高压电极19和地电极公母板7、6之间形成绝缘层，将通气断面内除放电气隙之外的所有缝隙阻断，防止气体超越放电气隙。在组装放电单元时，应先将高压电极19的高压引线连结好，保持一定长度且从气体通道14引出。将地电极O型圈放入地电极O型圈定位槽21中，将地电极固定螺栓旋进地电极固定螺孔22内，紧固密封。

各单元叠层组装较简单，注意地电极公母板的顺序——公母相间，高压引线应位于气体通道14的同一侧，各放电单元气体通道14之间在气孔O型圈定位槽15上应加一个气孔O型圈，保证单元间的密封要求。

本实用新型提出的外冷双气隙叠层板式臭氧发生器，其工作原理如下：

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直流电压，供给功率驱动电路，全桥功率驱动电路在100us周期方波脉冲作用下完成开关，产生可调节频率的方波电源，经高压变压器升压至3000v，串联谐振电感后接入臭氧发生室，形成可调节频率的交流电源。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

1.外冷双气隙叠层板式臭氧发生器，其特征在于该臭氧发生器由多个放电单元叠装而成，相互重叠的多个放电单元通过长螺栓相对固定，并组装在臭氧发生器外壳的底板上；所述的外壳上开有进水口和出水口；所述的底板上设有出气口和进气腔体，进气腔体上设有进气口，进气腔体内设有保险管盒；所述的放电单元由地电极母板、地电极公板、板状介电体、气隙垫片、高压电极和弹性垫组成，所述的地电极母板和地电极公板的两侧分别开有气体通道，地电极母板的两侧气体通道之间的表面开有冷却流体通道，地电极母板的背面与地电极公板之间依次设有板状介电体、气隙垫片、高压电极、弹性垫、高压电极、气隙垫片和板状介电体，地电极母板和地电极公板的两端部通过长螺栓相对固定；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。