PL171291B1 - Ozone generating apparatus - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do wytwarzania ozonu, zawierajace zródlo wysokiego napiecia i co najmniej dwie elektrody plytowe umieszczo- ne w pewnej odleglosci od siebie, pomiedzy którymi jest umieszczony dielektryk, a po- miedzy elektrodami i dielektrykiem jest usy- tuow any co n ajm n iej je d en kanal przeplywowy, znamienne tym, ze co naj- mniej jedna z elektrod (5) jest podatna na drgania i ta elektroda (5) ma dwie warstwy (3, 4) z materialu przewodzacego prad ele- ktryczny, z których co najmniej jedna war- stw a (3, 4) jest podatna na drgania, a pomiedzy tymi dwiema warstwami (3, 4) jest umieszczone sprezysto-tlumiace podloze (2) oraz te dwie warstwy (3, 4) sa zamocowane i korzystnie polaczone ze soba. P L 17129 1 B 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wytwarzania ozonu, zawierające źródło wysokiego napięcia i co najmniej dwie elektrody płytowe.

Ozon stanowi trójatomową postać tlenu i powstaje na przykład pod wpływem pola elektrycznego występującego podczas wyładowania koronowego, które jest stosowane do wytwarzania ozonu na wielką skalę. Przy ogrzewaniu natomiast ozon ulega rozpadowi. Podczas procesu wyładowania koronowego tlen lub mieszanina gazów zawierająca tlen przepływa przez płaski lub pierścieniowy kanał między dwiema elektrodami i umieszczonym między nimi dielektrykiem.

171 291

Znane jest z niemieckiego opisu patentowego nr 3108563 urządzenie do wytwarzania ozonu, które zawiera układ sterowania częstotliwością i amplitudą napięcia wytwarzającego pole

CdCKiiyczaio, uz.i^is.1 uzahiu z-wi^jk^ao. w ju.ajnvdv icojauji puwóidwanid uzajhu.

Znany jest z niemieckiego opisu patentowego nr 2853436 sposób wytwarzania przepływu turbulentnego w obszarach wyładowania, co prowadzi do zwiększenia ilości otrzymywanego ozonu, lecz również do znacznego zwiększenia kanałów przepływowych i pociąga za sobą konieczność wzrostu natężenia pola.

Znane jest z niemieckiego opisu patentowego nr 2644978 urządzenie do wytwarzania ozonu przy zastosowaniu wysokonapięciowego prądu przemiennego bez użycia dielektryka. Urządzenie to zawiera dwie elektrody płytowe umieszczone w pewnej odległości od siebie, pomiędzy którymi jest wstawiona elektroda bipolarna.

Znane jest z niemieckiego opisu patentowego nr 299248 urządzenie z elektrodami stałymi, odstęp pomiędzy którymi jest zachowany z dużą dokładnością dzięki zamocowanemu na stałe izolatorowi pokrytemu metalową powłoką. Taka konstrukcja zapobiega występowaniu wyładowań ostrzowych.

Znane jest ze świadectwa autorskiego ZSRR nr 768751 urządzenie do wytwarzania ozonu, zawierające korpus z elektrodami współosiowymi, stożkowymi, które mają kształt litery W. Jedna z elektrod ma możliwość przemieszczania się wzdłuż osi i podlegania drganiom.

Znane jest z japońskiego opisu patentowego nr 1242405 urządzenie do wytwarzania ozonu, zawierające elektrody płytowe umieszczone po obu stronach cienkiej płyty dielektrycznej. Poprzyłożeniu impulsowego napięcia rozładowania pomiędzy elektrody, płyta dielektryczna drga, przekazując te drgania elektrodom, a ozon wytwarzany wokół elektrod po obu stronach płyty rozprzestrzenia się zwiększaj ąc wydajność urządzenia

W urządzeniu według wynalazku co najmniej jedna z elektrod jest podatna na drgania i ta elektroda ma dwie warstwy z materiału przewodzącego prąd elektryczny, z których co najmniej jedna warstwa jest podatna na drgania, a pomiędzy tymi dwiema warstwami jest umieszczone sprężysto-tłumiące podłoże oraz te dwie warstwy są zamocowane i korzystnie połączone ze sobą.

Korzystnie obie warstwy elektrod są podatne na drgania.

Korzystnie dwie warstwy są połączone ze sobą ich krawędziami.

Urządzenie według wynalazku zawiera korzystnie wiele elektrod, pomiędzy których parami jest umieszczony dielektryk oraz elektrody są połączone w jeden zespół i są połączone równolegle tak, że jedna grupa elektrod jest uziemiona i druga grupa elektrod jest ipodłączona do wysokiego napięcia.

Korzystnie wiele podzespołów jest połączonych w agregat.

Agregat jest dołączony do wspólnego rozdzielnika gazu.

Korzystnie elektrody mają otwory przelotowe usytuowane prostopadle do kanałów przepływowych.

Korzystnie warstwy stanowią siatki druciane.

Korzystnie krawędzie warstw są umieszczone w rowkach prowadzących obudowy.

Elektrody są oddalone od dielektryka o regulowaną odległość.

Elektrody tworzą kanały przepływowe o regulowanej szerokości.

Rozkład warstw elektrod jest regulowany.

Podłoże elektrod stanowią korzystnie włókna szklane.

Zaletą wynalazku jest opracowanie urządzenia do wytwarzania ozonu, w którym w prosty sposób wywoływany jest przepływ turbulentny w kanałach przepływowych i równocześnie bardziej równomierny rozkład kanałów wyładowczych, co zwiększa wydajność urządzenia.

Urządzenie według wynalazku umożliwia, poprzez przyłożenie napięcia przemiennego o małej częstotliwości i/lub dobór prędkości przepływu środka poddawanego obróbce, wprawienie elektrod w drgania, wskutek czego w kanałach przepływowych między elektrodami i dielektrykiem występuje przepływ turbulentny. Drgania elektrod zapewnia oderwanie warstw granicznych, w których ma miejsce zwykle przepływ laminarny.

171 291

Szerokość kanałów przepływowych i prędkość przepływu są dobrane tak, że zapewniają przepływ turbulentny. Rodzaj przepływu, laminarny lub turbulentny, wynika z wartości liczby Reynoldsa wyrażonej wzorem:

_ w*d*pw*d ^e_ μ·ν gdzie w jest średnią prędkością przepływu w m/s, d jest średnią rury w m, μ jest lepkością dynamiczną w kg/m-s, p jest gęstością cieczy w kg/m oraz v jest lepkością kinematyczną w m/s.

Jeżeli przekrój poprzeczny przepływu nie jest kołowy, we wzorze na liczbę Reynoldsa Re stosuje się średnicę zastępczą, która odpowiada wielokrotności promienia hydraulicznego. Promień hydrauliczny rh wyznacza się ze stosunku powierzchni przekroju poprzecznego strumienia do obwodu omywanego przez strumień, tak zwanego obwodu zwilzanego, i jest wyrażony wzorem:

f ^rh_u

Dla rury o przekroju kołowym, który jest w pełni zwilżany, promień hydrauliczny jest wyrażony wzorem:

rh ^_ 4d ^_ 4

Przy przepływie przez przekrój niekołowy, zamiast średnicy stosuje się średnicę zastępczą wyrażoną wzorem:

da — 4lh — 4

Liczba Reynoldsa przy przepływie turbulentnym jest większa od 2.300, a w przypadku Re> 10.000 występoje w yłącznir przepływ trrbulentny.

Takie wykonani m kmakw ^przcpfyw owych ⁿ w^ymuszony przepływ turbulentny umożliwiają osiągnięcie eópnomiρrnρgo rozkładu wyładowyń iskrowych, a do powierzchni elektrod ^pociąrawjednostce „πι.. ζρρ,ρζπκ; więced cz^ps¹ecee^p gńzu. Kopęyhtna jest to, ze zachodzi wield małych wyładowań, które powodują wydzielanie znacznie mniejszej ilości ciepła obniżającego zw^le p^ydąjopś^a reakcji ^ps>wstawapiy ozonu. tefotó cnemu nako ..jodek chłpdząs^b wystarczo 'mwktrzm otoczeni a.

Przy wykonaniu obu warstw jako podatnych na drgania zwiększona jest możliwość wystą^pieni a przo^ływu tytbplantnpgo. 'Wowczpi gdy obie wpasCy podanne na ©ganw ś^ć ptfączoen ^eo^łicami^l możhwc eesl: .zosIc osudza!ie dkktrody ptytmweć Koezystge jesa także Czerne ckktn^ w ζ^ου. Warstw^o wy^wyeeϋe z pktyny, pcynkowcyągo żelaza lut dumimum w poditci hshp ^yl ach hib statto ^prpe^t,wcj capywn kyą w^utwoęeenip włe^we^ pok elektrycznego.

Dzw.i zastosowaniu otworów przelotowych w warstwach podatnych na drgania zapewnione jest π tylko oderwanie warstwy zPanicpncJ, co zwiększa ppccp^ływ turbulentny, ale także w ^spe^żpąd^pu pęł^ęszod^lr kku zmapokw zapewnion aie^ wymkną 'itru mfodzy poszczeg.toy m. krnąbrna prcepływowymi, pu ί^^ζε w wⁱękte^zm stopmu uw^łeksza ^epływ łurbukntóy.

Dzięki zastosowaniu ro pIsów pto wadzącyuh w pobliżu końców elcppwd cepw^piega się niepożądanej duzcj aruclitudzie d_rgań _ClcP^łcod. Po^zenie warstw nm lcrawędci^ch clePteod i nzp^csże^ła tych kow^d w,eowker^{g ń}rpwpdzącyc^e ątodowy arpewma ęwpbe^cze wprawkni e elektcpⁿ w dbania o mik, cz^totii w^hSP^t, poewu^hzeyk stmumiack ^p utwmozenk zmmktktegc okładu sctężysto-tłbmiąue^c o.'

DaLęż zw^lę^cbuenie₁wydajności urządzenia zapewnia wyposażenie go w więcej niż dwie warstwy pzdatpe na d^ank wykonciu z mzteeⁱałc przmwodp^ycego prąd ekkpyczn. i umłetzt czone wzdkż kicnipki przeppwo kuh ^co^uezecen^te do mk^.

PtzeclmⁱPl w^bepkc^hujesl mu Μ^ζο^η' w przy ladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawtp podsławow^ą sutemat pokczmti UIO^ęd:eenia dm wytwerzama yzonu, w ^a ρζο^ό171 291 ju, fig. 2 - układ kilku zespołów z fig. 1, fig. 3 - podstawowy układ spolaryzowanych przeciwnie elektrod tworzących podzespół i fig. 4 - układ kilku podzespołów tworzących jeden agregat.

Figura 1 przedstawia schematycznie urządzenie do wytwarzania ozonu, w którym elektrody 5 są połączone z uzwojeniem wtórnym i transformatom wysokiego napięcia o wartości zawartej w zakresie od 5 do 30 kV. Przedstawiony na fig. 1 transformator wysokiego napięcia pracuje przy częstotliwości 50 Hz. Między obiema elektrodami 5 jest umieszczony dielektryk 6 w celu utworzenia na przykład dwóch kanałów przepływowych.

Każda elektroda 5 składa się ze sprężysto-tłumiącego podłoża 2 i umieszczonych na jego powierzchniach podatnych na drgania warstw 3,4 wykonanych z materiału przewodzącego prąd elektryczny. Elektrody 5 mają otwory przelotowe 12 usytuowane prostopadle do kanałów przepływowych 11. Podatne na drgania warstwy 3. 4 są wykonane korzystnie z platyny, tytanu, ocynkowanego zelaza lub aluminium i mają postać folii, blachy lub siatki drucianej. Możliwe jest również naparowanie na podłoże 2 lub warstwę 3, 4 materiału przewodzącego prąd elektryczny. Sprężyste podłoże 2 jest wykonane korzystnie z włókien szklanych.

Po przyłożeniu do urządzenia wysokiego napięcia w celu wytworzenia pola elektrycznego, elektrody 5 zostają wprawione w drgania o małej częstotliwości. Wywołuje to drgania gazu przepływającego w kanałach między elektrodami 5 i dielektrykiem 6, co ma korzystny wpływ na przepływ turbulentny. Do powierzchni elektrod jest doprowadzana większa ilość gazu w jednostce czasu i równocześnie jest uzyskiwany bardziej równomierny rozkład pola wyładowań iskrowych.

Przy pierwotnym napięciu sieciowym 220 V w urządzeniu z fig. 1 otrzymuje się po stronie uzwojenia wtórnego transformatora wysokie napięcie równe około 10 kV. Urządzenie to umożliwia uzyskanie o około 25% więcej ozonu z powietrza niz znane urządzenia do wytwarzania ozonu.

Figura 2 przedstawia układ kilku zespołów z fig. 1, w którym krawędzie 7 podatnych na drgania warstw 3, 4 są połączone ze sobą, tworząc wspólną krawędź. Krawędź ta jest umieszczona w rowkach prowadzących obudowy, co nie zakłóca drgań poszczególnych elektrod 5, lecz je ogranicza. Ponadto w elektrodach 5 są wykonane otwory przelotowe usytuowane prostopadle do kanałów przepływowych 11. Otwory te umożliwiają wymianę gazu między poszczególnymi kanałami przepływowymi, co z kolei zwiększa równomierność rozkładu i sprzyja przepływowi turbulentnemu.

Figura 3 przedstawia zespół 8 składający się z kilku elektrod 5 i umieszczonych między nimi dielektryków 6. W zespole 8 dwie grupy elektrod są połączone równolegle, przy czym jedna grupa elektrod jest uziemiona, natomiast druga grupa elektrod jest podłączona do wysokiego napięcia. Zespół 8 jest umieszczony w gazoszczelnej obudowie, dzięki czemu jest omywany przez gaz.

Figura 4 przedstawia agregat 9 składający się z kilku zespołów 8 z fig 3. Agregat 9 jest zasilany ze wspólnego rozdzielnika 10 gazu. Możliwajest prosta regulacja wymiarów urządzenia w zależności od potrzeb.

171 291

171 291

Fig. 2

171 291

FI». 3

171 291 <6>

Ul—........ -.,	IŁ———g-,-g-·-. -'. . - --^
	ł— 77.,. „ , 'ii.'.· , ·' -rrrs1.
	UV>/VVVVVy;
^>ννΝΛΑΑ>ν	pVVy^Vv/VVAż
=--=.r-a.'.i;.r· - Tr.,-a	=^.3'^— L. - -=
iAAAAĄAW	A/lWVvW
t-g-SĄJ.. ' * ^-‘g	r—— »*»* ' '- Τ ”1
|^V-VA©VA^-y/Vv1
„ . -.••rjy .... , - —1	i --- r --ίί.-7 7.^7:.-=¾
	pWjAAAAM
	)VVVVVVVF
	>aaaaA/vn/v·
1~ - - '·- -=====	'.-.sssł

171 291

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz

Cena 2,00 zł

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do wytwarzania ozonu, zawierające źródło wysokiego napięcia i co najmniej dwie elektrody płytowe umieszczone w pewnej odległości od siebie, pomiędzy którymi jest umieszczony dielektryk, a pomiędzy elektrodami i dielektrykiem jest usytuowany co najmniej jeden kanał przepływowy, znamienne tym, że co najmniej jedna z elektrod (5) jest podatna na drgania i ta elektroda (5) ma dwie warstwy (3, 4) z materiału przewodzącego prąd elektryczny, z których co najmniej jedna warstwa (3, 4) jest podatna na drgania, a pomiędzy tymi dwiema warstwami (3, 4) jest umieszczone sprężysto-tłumiące podłoże (2) oraz te dwie warstwy (3, 4) są zamocowane i korzystnie połączone ze sobą.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że obie warstwy (3, 4) elektrod (5) są podatne na drgania.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że dwie warstwy (3, 4) są połączone ze sobą ich krawędziami (7).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że zawiera wiele elektrod (5), pomiędzy których parami jest umieszczony dielektryk (6) oraz elektrody (5) są połączone w jeden zespół (8) i są połączone równolegle tak, że jedna grupa elektrod (5) jest uziemiona i druga grupa elektrod (5) jest podłączona do wysokiego napięcia.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że wiele podzespołów (8) jest połączonych w agregat (9).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że agregat (9) jest dołączony do wspólnego rozdzielnika (10) gazu.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elektrody (5) mają otwory przelotowe (12) usytuowane prostopadle do kanałów przepływowych (11).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że warstwy (3, 4) stanowią siatki druciane.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że krawędzie (7) warstw (3, 4) są umieszczone w rowkach prowadzących obudowy.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elektrody (5) są oddalone od dielektryka (6) o regulowaną odległość.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że elektrody (5) tworzą kanały przepływowe o regulowanej szerokości.
12. 12. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, ze rozkład warstw (3, 4) elektrod (5) jest regulowany.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że podłoże (2) elektrod (5) stanowią włókna szklane.