CN219885679U - 臭氧发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了臭氧发生装置，主要涉及内燃机节能。包括负极连接件、设置在负极连接件两端的绝缘件、设置在负极连接件内部的正极连接件、等间距设置在正极连接件上的多个臭氧发生片；所述正极连接件位于负极连接件的圆心位置处，所述臭氧发生片与负极连接件横截面平行，所述臭氧发生片圆周阵列设有多个放电尖齿，所述放电尖齿距离负极连接件内表面的间距与臭氧发生装置电压成比例。本实用新型的有益效果在于：在高电压条件下能够用对内燃机械进行助燃，避免了内燃机械在燃烧不充分出现黑烟，进一步减少了尾气排放。内部结构不会阻碍外界空气的流动，存在充足的间隙使得外界空气流经臭氧发生装置内部，仅凭借空气自然流动即可散热。

Description

臭氧发生装置

技术领域

本实用新型涉及内燃机节能领域，具体是臭氧发生装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

内燃机作为多种动力设备的驱动组件，能够应用于多个设备领域，通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机，最为常见的有有柴油机和汽油机，通过将内能转化为机械能，通过做功改变内能。但是内燃机存在一个不可忽视的问题就是：内燃机内部的燃料在燃烧做功时，需要耗费大量氧气，但是内燃机在踩下油门由小功率变为大功率驱动时，喷油量和耗氧量同步增加，但是由于内燃机内部的进气量不足，导致排放尾气时会出现黑烟，黑烟中的一氧化碳和氮氧化合物造成环境污染，同时还会出现动力不足以及油耗高的情况，对此需要通过臭氧发生装置来提高内燃机的燃油效率，使得内燃机在内部的燃料在燃烧时使其充分燃烧。

现有的臭氧发生装置大多数是通过电离空气生成臭氧来提高内燃机的燃油燃烧效率，臭氧发生装置大多数是设置在内燃机的进气管路内部，臭氧发生装置对内燃机进气管路内部的空气通过高压进行电离产生臭氧，臭氧的含氧量更高使得内燃机燃油燃烧更加充分，在电离空气时会产生余热，导致臭氧在温度过高的条件下受热分解，所以现有的臭氧发生装置内部设有散热或降温机构，导致臭氧发生装置内部空间错杂，导致进气量减少且电离空气时耗氧量大，必要时设置增加进风机来增加臭氧发生装置的进气量，所以现有的臭氧发生装置内部结构冗杂且进气量不足，还需要单独设置散热机构，而且臭氧电离效率也不高。基于上述问题，本实用新型需要提供一种结构简单，且电离效率高的臭氧发生装置，同时还能够减少臭氧受热分解。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供臭氧发生装置，它在高电压条件下能够用对内燃机械进行助燃，避免了内燃机械在燃烧不充分时，出现黑烟的情况，进一步减少了尾气排放。并且通过理论计算和推算，在对臭氧发生装置进行设计时，臭氧发生片的电离更加高效，且臭氧生成量更高。通过推算的公式和数值而言，能够快速匹配最佳效率的臭氧发生装置的电压区间以及臭氧发生装置的主要部件的数值关系，从而使得在对不同型号的内燃机械进行设计时，能够快速适配。同时装置结构简单，内部结构不会阻碍外界空气的流动，存在充足的间隙使得外界空气流经臭氧发生装置内部，仅凭借空气自然流动散热即可减少臭氧受热分解的情况。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

臭氧发生装置，包括负极连接件、设置在负极连接件两端的绝缘件、设置在负极连接件内部的正极连接件、等间距设置在正极连接件上的多个臭氧发生片；所述正极连接件位于负极连接件的圆心位置处，所述臭氧发生片与负极连接件横截面平行，所述臭氧发生片圆周阵列设有多个放电尖齿，所述放电尖齿距离负极连接件内表面的间距与臭氧发生装置电压成比例。

所述放电尖齿距离负极连接件内表面的间距与臭氧发生装置电压关系式为U＝E_max*d/f，其中U为击穿电压，E_max为最大电场强度，d为放电尖齿距离负极连接件内表面的间距，f为电场不均匀系数＝最大电场强度/平均电场强度。

所述放电尖齿(5)距离负极连接件(1)内表面的间距范围等于(0.55—0.65)*负极连接件半径。

所述绝缘件设有连接孔，所述正极连接件套接在绝缘件的连接孔内，且所述正极连接件将两个绝缘件限位在负极连接件两端，所述正极连接件包括连接柱、等间距设置在连接柱上的多个隔离环、设置在每个隔离环一侧的臭氧发生片；所述连接柱末端螺纹连接设有限位件。

所述负极连接件筒型，所述负极连接件设有限位螺栓。

对比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

在高电压条件下能够用对内燃机械进行助燃，避免了内燃机械在燃烧不充分时，出现黑烟的情况，进一步减少了尾气排放。并且通过理论计算和推算，在对臭氧发生装置进行设计时，臭氧发生片的电离更加高效，且臭氧生成量更高。通过推算的公式和数值而言，能够快速匹配最佳效率的臭氧发生装置的电压区间以及臭氧发生装置的主要部件的数值关系，从而使得在对不同型号的内燃机械进行设计时，能够快速适配。同时装置结构简单，内部结构不会阻碍外界空气的流动，存在充足的间隙使得外界空气流经臭氧发生装置内部，仅凭借空气自然流动散热即可减少臭氧受热分解的情况。

附图说明

附图1是本实用新型臭氧发生装置安装位置示意图。

附图2是本实用新型装置整体视图。

附图3是本实用新型装置内部视图。

附图4是本实用新型中装置正剖视图。

附图5是本实用新型中臭氧发生装置剖视图。

附图6是本实用新型中击穿电压与击穿间隙之间的比例关系图。

附图7是本发明中臭氧生成量与击穿间隙函数图像。

附图8是本发明中电离效率与隔离环厚度函数图像。

附图中所示标号：

1、负极连接件；2、绝缘件；3、正极连接件；4、臭氧发生片；5、放电尖齿；6、连接柱；7、隔离环；8、限位件；9、限位螺栓；10、电路控制系统；11、垫块；12、进气管路；13、击穿间隙。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

本实用新型所述是臭氧发生装置，对于具体使用过程而言，臭氧发生装置一定不会单独进行使用，因为在电离产生空气时的反应条件是高压，所以需要与电路控制组件对其进行升压，且电路控制组件与内燃机械的电源相连接。

如说明书附图图1所示，首先对臭氧发生装置的设置位置进行叙述，内燃机的进气管路12内部都会具备空气滤芯，内燃机内部燃料结合空气燃烧后内部压强减少，外界空气经过空气滤芯过滤后进入到进气管路12内部。臭氧发生装置与电路控制系统10连接后，将臭氧发生装置置于进气管路12内部，电路控制系统10设置在进气管路12的外侧，位于进气管路12内部的臭氧发生装置产生臭氧，由于臭氧的氧化性高，所以对内燃机的燃烧起到助燃效果。

对于现有的臭氧发生装置而言，虽然都是能够电离进入内燃机的空气产生臭氧，但是电离空气时产生臭氧的效率对装置的性能起到至关重要的作用，以下为臭氧发生装置的具体结构：

如说明书附图图2—图4所示，臭氧发生装置包括负极连接件1、设置在负极连接件1两端的绝缘件2、设置在负极连接件1内部的正极连接件3、等间距设置在正极连接件3上的多个臭氧发生片4；

内燃机械电源的正负极与电路控制系统10连接，电路控制系统10与臭氧发生装置的正、负极连接件1连接。所述负极连接件1为圆筒形，负极连接件1上设有限位螺栓9，限位螺栓9用于限位电路控制系统10电路负极的连接端子。负极连接件1的两端配合设有绝缘件2，绝缘件2圆心位置处设有连接孔，正极连接件3套接在绝缘件2的连接孔内，且正极连接件3将两个绝缘件2限位在负极连接件1两端。绝缘件2用于将正极连接件3和负极连接件1分隔，正极连接件3与负极连接件1接触后会发生短路现象，使得臭氧发生装置无法电离空气。如说明书附图图3所示，正极连接件3包括连接柱6、等间距设置在连接柱6上的多个隔离环7、设置在每个隔离环7一侧的臭氧发生片4；

连接柱6与电路控制系统10的高压驱动电路正极连接，连接柱6末端螺纹连接设有限位件8，限位件8为螺母，连接柱6通过螺纹图中未示出将绝缘件2限位在负极连接件1上，同时绝缘件2将正极连接件3和负极连接件1分离。电路控制系统10的正极与连接柱6连接。

对于臭氧发生装置的核心部件臭氧发生片4而言，是根据电晕放电原理进行来进行电离空气，化学反应方程式为：3O₂＝＝2O₃反应条件是电离，对于现有臭氧发生装置的臭氧发生片4大多为圆形或毛刷型，对于圆形的臭氧发生片4电离空气而言，在臭氧发生片4通电后，圆形的臭氧发生片4(无尖端)圆周场强相同电离空气时，圆形的臭氧发生片4臭氧生成效率低，而且圆形臭氧发生片4电离时电离电压高、耗能高；对于毛刷型的臭氧发生片4电离空气而言专利号zl202121514761.0，在臭氧发生装置通电后，在毛刷的尖端产生强电场，进而产生臭氧，但是毛刷型的臭氧发生片4而言，由于臭氧发生片4本体为毛刷(铜棒)，在毛刷的尖端产生的强电场后，是在毛刷尖端附近发生电离，但是通电后的毛刷之间相互交叉以及多个毛刷之间间隙过小，导致电离空气的效率不高，而且如果装置需要调节电压的时电压调节范围小，而且在特殊天气情况下，容易击穿空气间隙出现短路。

对于本装置的臭氧发生片4而言，如说明书附图图4和图5所示，臭氧发生片4与负极连接件1横截面平行，臭氧发生片4圆周阵列设有多个放电尖齿5，放电尖齿5均布在臭氧发生片4的圆周，通电后臭氧发生片4场强分布均匀，由臭氧发生片4圆心逐渐向放电尖齿5的齿尖逐渐递增，由放电尖齿5的齿面向放电尖齿5的棱边逐渐递增。臭氧发生装置通高压电后，臭氧发生片4和连接柱6的带电量增加，放电尖齿5的齿尖和放电尖齿5的棱边，相对于放电尖齿5的齿面为尖端，曲率越大面电荷密度越高，其附近场强高于放电尖齿5的齿面场强，而且放电尖齿5曲率最大所以放电尖齿5场强最强，所以在通高压电后在会在放电尖齿5的齿尖和放电尖齿5的棱边周边的空气会被电离，同时会伴有微弱的荧光和嘶嘶声，在电离空气时使得空气中的氧分子与电场加速的电子碰撞激发后离解为氧原子，生成的氧原子或离子与氧分子碰撞生成臭氧。以上为尖端放电的原理，进入到进气管路12的空气沿放电尖齿5的齿尖和放电尖齿5的棱边周边被电离生产臭氧，相比于上文中提及的圆形或毛刷型臭氧发生片4，在同等电压或电场强度下放电尖齿5的电离尖端多于上述二者，而且电离尖端更多所以在电离产生臭氧时效率更高。

但是对于臭氧生成量而言，决定臭氧生成的因素就是电场强度(臭氧发生装置正负极之间的电压)以及臭氧发生装置的放电尖齿5与负极连接件1内表面的间距，所以要想臭氧发生装置适用于不同车型的话，需要根据不同车型的进气管路12的直径进行设计，同时也需要设置成与之所需求的臭氧生成量，从而达到适应不同种类的内燃机车，对此需要控制放电尖齿5距离负极连接件1内表面的间距与臭氧发生装置两端电压数值关系，推算过程为：

在推算之前首先需要明确的是，臭氧发生装置正负极之间电压过大时，就会导致正极连接件3上的臭氧发生片4与负极连接件1的空气被击穿，变为导体从而造成臭氧发生装置短路以及出现电弧的现象，出现电弧后臭氧发生装置的电离能转变为电弧，电离能被大量消耗进而无法电离空气产生臭氧，所以在进行设计臭氧发生装置时必须要考虑，臭氧发生装置正负极之间电压以及负极连接件1与臭氧发生片4之间的间距。

因此，可以根据不同内燃机械进气管路12的管径来设置臭氧发生装置的负极连接件1管径，由负极连接件1的半径来确立击穿空气的间隙距离，击穿空气间隙距离＝负极连接件1的半径-放电尖齿5的半径，由于气体放电理论并不完善，导致空气间隙的击穿电压无法精确计算，而且与空气压力和湿度相关，所以在进行设计时，只能通过试验法来逐步进行测定击穿电压，通过观察加压后的臭氧发生装置是否出现电弧来判断此距离空气是否被击穿，如说明书附图图6所示，通过试验数据测量得出：击穿空气的间隙距离与击穿电压呈线性关系，由图中可看出间隙距离与击穿电压呈正比，即间隙距离越大击穿电压越高，但是对于放电尖齿5的半径选取而言，还需要考虑臭氧生成效率，臭氧生成效率与击穿空气的间隙距离数据，如说明书附图图7所示，如同所示臭氧生成效率与击穿空气的间隙距离数据函数图像，AB段为线性函数而且AB段随着击穿间隙13逐渐减小，臭氧生成量也逐渐增加；BC段为曲线函数而且BC段随着穿间隙进一步减小，臭氧生成量增加至峰值；CD段随着击穿间隙13减小同时臭氧生成量开始逐渐下降；DE段击穿间隙13逐渐变为极小值后臭氧生成量仍持续在下降且达到平稳。根据上述图像可知BC段函数图像臭氧生成量最高，而且在BC段内出现峰值，所以在进行选取放电尖齿5的半径时，在BC段内进行选取。

CD段部分在整个函数图像中臭氧生成量开始出现下降，主要原因是：因为背景技术中提及的臭氧发生片4通过高压电离空气产生臭氧同时臭氧发生片4会产生高热，高热会导致生成的臭氧分解，所以在选取击穿间隙13时，需要避免此类情况，而且在选择合适的臭氧击穿间隙13后，内燃机进气管路12在进气时，空气流经击穿间隙13和臭氧发生片4的放电尖齿5，而且放电尖齿5的棱角处流速快压强小，使得产生的热量及时的释放，不同于现有的臭氧发生装置内部结构复杂以及需要独有的散热机构来进行散热。

对于在气体放电领域而言，电场具有均匀电场、稍不均匀电场和极不均匀电场，对于各种结构的电场判定，通过电场不均匀系数来进行判定，电场不均匀系数＝最大电场强度/平均电场强度，电场不均匀系数＝1为均匀电场，电场不均匀系数<2为稍不均匀电场，电场不均匀系数>4为极不均匀电场，电晕放电大多都发生在极不均匀电场中，为了进一步快速确立不同管径下的击穿电压和放电间隙的数值关系，所以引入电场不均匀系数，来进行推算出大致公式，在选定完成负极连接件1和臭氧发生片4半径后需要测算出其场强，假设击穿电压为14kv，击穿间隙13为1.6cm，负极连接件1半径r＝2.5cm，根据测量放电尖齿5最大电场强度为35kv/cm，平均电场强度为8kv/cm，经过多组数据进行测算，大致可以得出击穿电压的估算公式为U＝E_max*d*/f，其中U为击穿电压，E_max为最大电场强度，d为击穿间隙13距离，f为电场不均匀系数＝最大电场强度/平均电场强度。此公式的最大电场强度和电场不均匀系数均看做为一个定量比值，因为击穿电压和击穿间隙13呈正比例变化，所以在套用不同管径的时候只是改变了击穿电压和击穿间隙13大小但是比值还是可看做为一个定量比值，所以在进行具体试验或推算过程中可得出放电尖齿5最大电场强度和平均电场强度，并且可以求得电场不均匀系数f，由此可得出击穿电压与击穿间隙13距离之间关系式。对于不同管径的击穿间隙13而言，可以根据如说明书附图图8所示，函数图像进行推算，击穿间隙13距离与负极连接件1半径比为0.55-0.65之间为最佳击穿间隙13距离范围，由此可得出最佳击穿间隙13距离范围以及相应的击穿电压数值。亦或是通过试验法来测量得出最佳击穿距离并通过上述公式计算得出相应的击穿电压数值。

如说明书附图图5所示，因为臭氧发生片4数量加上隔离环7的厚度不能正好的适配负极连接件1的长度，并且臭氧发生片4不能与绝缘件2接触，所以需要在最末端设置垫块11，来控制最末端的臭氧发生片4与绝缘件2的间距，使得臭氧发生装置在使用时不会发生转动，影响臭氧生成效率。

对于装置进行散热而言，如说明书附图图1所示，臭氧发生装置与内燃机进气管路12之间为同心设置，外界空气通过空气滤芯进入到进气管路12内部时，臭氧发生装置电离时产生的热量随着外界空气的不断流动，被空气逐渐带走同时产生的臭氧也进入到内燃机内部，臭氧发生装置结构简单，内部结构不会阻碍外界空气的流动，也存在充足的间隙使得外界空气流经臭氧发生装置内部，所以仅凭借空气自然流动散热即可，无需增设单独的散热机构。

综上所述，本装置在高电压条件下能够用对内燃机械进行助燃，避免了内燃机械在燃烧不充分时，出现黑烟的情况，进一步减少了尾气排放。并且通过理论计算和推算，在对臭氧发生装置进行设计时，臭氧发生片4的电离更加高效，且臭氧生成量更高。通过推算的公式和数值而言，能够快速匹配最佳效率的臭氧发生装置的电压区间以及臭氧发生装置的主要部件的数值关系，从而使得在对不同型号的内燃机械进行设计时，能够快速适配。同时装置结构简单，内部结构不会阻碍外界空气的流动，存在充足的间隙使得外界空气流经臭氧发生装置内部，仅凭借空气自然流动散热即可减少臭氧受热分解的情况。

Claims (5)

1.臭氧发生装置，其特征在于：包括负极连接件(1)、设置在负极连接件(1)两端的绝缘件(2)、设置在负极连接件(1)内部的正极连接件(3)、等间距设置在正极连接件(3)上的多个臭氧发生片(4)；

所述正极连接件(3)位于负极连接件(1)的圆心位置处，所述臭氧发生片(4)与负极连接件(1)横截面平行，所述臭氧发生片(4)圆周阵列设有多个放电尖齿(5)，所述放电尖齿(5)距离负极连接件(1)内表面的间距与臭氧发生装置电压成比例。

2.根据权利要求1所述臭氧发生装置，其特征在于：所述放电尖齿(5)距离负极连接件(1)内表面的间距与臭氧发生装置电压关系式为U＝E_max*d/f，其中U为击穿电压，E_max为最大电场强度，d为放电尖齿(5)距离负极连接件(1)内表面的间距，f为电场不均匀系数＝最大电场强度/平均电场强度。

3.根据权利要求2所述臭氧发生装置，其特征在于：所述放电尖齿(5)距离负极连接件(1)内表面的间距范围等于(0.55—0.65)*负极连接件半径。

4.根据权利要求1—3任意一项所述臭氧发生装置，其特征在于：所述绝缘件(2)设有连接孔，所述正极连接件(3)套接在绝缘件(2)的连接孔内，且所述正极连接件(3)将两个绝缘件(2)限位在负极连接件(1)两端，所述正极连接件(3)包括连接柱(6)、等间距设置在连接柱(6)上的多个隔离环(7)、设置在每个隔离环(7)一侧的臭氧发生片(4)；

所述连接柱(6)末端螺纹连接设有限位件(8)。

5.根据权利要求4所述臭氧发生装置，其特征在于：所述负极连接件(1)筒型，所述负极连接件(1)设有限位螺栓(9)。