RU122084U1 - Озонаторный комплекс - Google Patents

Abstract

Озонаторный комплекс, содержащий высоковольтный источник питания с выпрямителем, подключенный к нему генератор озона, коммутатор, подключенный через токоограничивающие сопротивления к источнику питания, а также к генератору озона, представляющий собой искровой разрядник с неподвижными электродами, каждая пара которых образует разрядный промежуток и установлена с возможностью формирования искрового разряда с помощью инициирующих электродов, установленных во вращающемся диске, размещенном в разрядном промежутке, отличающийся тем, что выпрямитель представляет собой параллельный удвоитель напряжения, состоящий из двух накопительных емкостей, присоединенных к выводам источника высокого напряжения через диоды, причем к одной накопительной емкости диод подключен анодом, а другой диод к другой накопительной емкости подключен катодом, при этом инициирующие электроды равномерно установлены на вращающемся размещенном в разрядном промежутке одновременно каждой из пар неподвижных электродов диске так, что при вхождении одного из инициирующих электродов в разрядный промежуток одной из пар неподвижных электродов все остальные электроды остаются вне разрядного промежутка другой пары неподвижных электродов.

Description

Полезная модель относится к устройствам для получения озона и представляет собой усовершенствованную схему электрического питания озонаторов озонаторного комплекса.

Известен озонаторный комплекс [1], включающий высоковольтный источник питания, ограничивающее сопротивление, посредством которого к источнику подключен генератор озона. Параллельно к генератору озона подключен посредством другого сопротивления искровой разрядник. При включении источника питания генератор озона заряжается. Одновременно до того же потенциала заряжается и искровой разрядник. При достижении на обкладках генератора озона величины напряжения зажигания разряда, возбуждается барьерный разряд. При достижении на искровом промежутке напряжения пробоя происходит зажигание искры, и емкость генератора озона разряжается с выделением энергии в барьерном разряде. В итоге процесс зарядки и разрядки генератора озона происходит автоматически. Частота следования разрядов регулируется как искровым управлением (изменением пробойного напряжения искрового промежутка), так и регулированием зарядных сопротивлений. Эксперимент показал, что при таком управлении частотой следования разрядов она увеличивается до 200 - 250 Гц.

Дальнейшее увеличение частоты следования лимитируется низкой скоростью восстановления электрической прочности искрового разрядника.

Наиболее близким к полезной модели является озонаторный комплекс [2], где на рис.4 изображен озонаторный комплекс, содержащий высоковольтный источник напряжения с выпрямителем (на рисунке не показан), подключенный к нему коммутатор и генератор озона. Коммутатор выполнен в виде искрового разрядника, содержащего четыре неподвижных электрода, попарно установленных друг против друга с возможностью взаимодействия каждой пары с размещенными на одной прямой (друг против друга) на образующей окружности одного из дисков электродами в виде лучей на этом диске, так, что пары неподвижных электродов поочередно взаимодействую с электродами каждого из вращающихся дисков. Барьерный разряд питается от высокого постоянного напряжения U_пит (после выпрямления). Диски Д1 и Д2 на оси электродвигателя повернуты относительно друг друга так, что если на диске Д1 электроды Э1,1 и Э1,2 находятся против концов лучей, и здесь может произойти искровой разряд, то на диске Д2 электроды Э2,1 и Э2,2 находятся между двумя соседними лучами, и искровой пробой здесь невозможен. При повороте оси двигателя на некоторый угол (1/64 радиана) картина меняется на обратную. Теперь искровой пробой возможен на диске Д2, но запрещен на диске Д1. Таким образом, при вращении дисков последовательно открывается путь электрическому току от источника питания через ограничивающие (индуктивное) сопротивление R₁ искровой разряд на диске Д1 к барьерному разряднику БР. Происходит зажигание барьерного разряда и зарядка емкости барьерного разрядника. В следующей момент при повороте дисков на 1/64 радиана происходит отключение барьерного разрядника от источника питания U₀ и открывается путь току от заряженной емкости барьерного разрядника БР через искровой разряд на диске Д2 и ограничивающее (реактивное) сопротивление R₂ на Землю. При этом заряженная емкость барьерного разрядника разряжается сама на себя и вновь зажигается барьерный разряд. Таким образом, частота следования барьерных разрядов равны ν=ν₀N, где ν₀ - частота вращения дисков, N - количество лучей (контактов) на дисках. В нашем случае N=32.. Высокая скорость восстановления электрической прочности вращающегося разрядника позволяет повысить частоту следования барьерных разрядов до 1 кГц.

Основным недостатком прототипа является наличие постоянной составляющей в напряжении, которое прикладывается к электродам генератора озона. Такое напряжение возникает в процессе заряда и разряда генератора озона. Синтез озона осуществляется только за счет переменной составляющей. Кроме того, наличие двух дисков увеличивают габариты устройства.

Постоянная составляющая практически не участвует в процессе синтеза озона и приводит к увеличению напряжения питающего генератор озона. Увеличение напряжения приводит к преждевременному выходу из строя диэлектрического барьера и соответственно к уменьшению ресурса озонаторного комплекса.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение производительности озонаторного комплекса при сохранении его ресурса за счет устранения постоянной составляющей в напряжении, а также уменьшение габаритов устройства.

Этот технический результат достигается тем, что в озонаторном комплексе, содержащем высоковольтный источник питания с выпрямителем, подключенный к нему генератор озона, коммутатор, подключенный через токоограничивающие сопротивления к источнику питания, а также к генератору озона, представляющий собой искровой разрядник с неподвижными электродами, каждая пара которых образует разрядный промежуток и установлена с возможностью формирования искрового разряда с помощью инициирующих электродов, установленных во вращающемся диске, размещенном в разрядном промежутке, в соответствии с полезной моделью выпрямитель представляет собой параллельный удвоитель напряжения, состоящий из двух накопительных емкостей, присоединенных к выводам источника высокого напряжения через диоды, причем к одной накопительной емкости диод подключен анодом, а другой диод к другой накопительной емкости подключен катодом, при этом инициирующие электроды, размещенные на вращающемся диске, расположенном одновременно в разрядных промежутках каждой пары так, что при вхождении одного из равномерно установленных в нем инициирующих электродов в разрядный промежуток одной из пар неподвижных электродов все остальные электроды остаются вне разрядного промежутка другой пары неподвижных электродов.

В результате на выводах удвоителя напряжения напряжение увеличивается в 2 раза. Удвоитель напряжения имеет три вывода: средний вывод с общего контакта накопительных емкостей и два крайних вывода с других двух выводов накопительных емкостей, причем один из электродов генератора озона подключен к среднему выводу удвоителя напряжения, а другой - к одному из электродов каждой пары неподвижных электродов. Другие электроды каждой пары подключены к одному из крайних выводов делителя напряжения.

На чертеже фиг.1 представлена развернутая блок-схема озонаторного комплекса. На фиг.2 - временные формы напряжения, питающего генератор озона.

Озонаторный комплекс состоит из высоковольтного источника переменного напряжения 1, содержащего высоковольтный трансформатор 6, удвоителя напряжения [3] состоящий из двух диодов 11 и 12, и двух накопительных емкостей 7 и 8. Крайние выводы удвоителя напряжения подсоединены через токоограничивающие сопротивления 4, 5 к неподвижным электродам 9а и 10а коммутатора 2, другие неподвижные электроды 9 и 10 которого подсоединены к электроду генератора озона 3. Диск 13 коммутатора 2 раскручивается от механизма вращения на валу 14 от сотен до тысяч оборотов в минуту. Инициирующие электроды 15 располагаются равномерно по окружности на вращающемся диске 13 коммутатора. Частота следования барьерных разрядов равна

f=f₀·N,

где f₀ - частота вращения диска,

N - количество инициирующих электродов.

На фиг.2 представлены временные формы напряжения (U_г), питающего генератора озона 3: пунктирная кривая 1 для прототипа, сплошная кривая 2 - предлагаемого озонаторного комплекса. Здесь U₀ - постоянная составляющая для кривой 1, U_m - амплитуда для кривых 1 и 2, τ₁ - время заряда прототипа и время перезаряда положительной полярностью напряжения предлагаемого устройства, τ₂ - время разряда в прототипе и время перезаряда в заявляемом устройства отрицательной полярностью напряжения.

Озонаторный комплекс работает следующим образом: при включении источника 1 от высоковольтного трансформатора 6 через диоды 11 и 12 заряжаются накопительные емкости 7 и 8. Емкость 7 заряжается положительною полярностью, а емкость 8 - отрицательной. Их напряжение складывается и происходит удвоение напряжения. В процессе вращения диэлектрического диска 13 с инициирующими электродами 15 коммутатора 2, при поочередном вхождении инициирующих электродов в воздушные промежутки коммутаторов 9 и 10, происходит их поочередный последовательный пробой через равные промежутки времени τ₁=τ₂ (фиг.2). При этом генератор озона 3 заряжается напряжением положительной полярности через электрод 9. Затем генератор озона 3 перезаряжается напряжением отрицательной полярности через электрод 10. Процессы перезарядки с одной полярности зарядного напряжения на другую непрерывно повторяются.

При амплитуде напряжения U_m>U_гор, (где U_гор - напряжение горения барьерного разряда), процессы перезарядки генератора озона 3 сопровождаются горением барьерного разряда и соответственно синтезом озона, если в качестве рабочего газа используется кислород или воздух.

Так как цепи перезарядки одной полярности и другой симметричны (накопительные емкости 7 и 8 одинаковые, токоограничивающие сопротивления тоже одинаковые), то постоянная составляющая питающего напряжения генератора озона 3 будет отсутствовать (кривая 2 фиг.2). При одинаковых трансформаторах 6 производительность заявляемого озонаторного комплекса будет выше, чем в прототипе, а ресурс не меньше. В заявляемом озонаторном комплексе напряжение на генераторе озона разнополярное (кривая 2 фиг.2), а в прототипе однополярное (кривая 1 фиг.2), но амплитуды одинаковые.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания и формулы полезной модели:

1. АС. СССР №1763358 кл. С01В 13/11, 23.09.92 Бюл. №35

2. Боромбаев М.К. и др. Электротехнический инвертор. Труды преподавателей. Вестник ЫГУ №11,2004 г.рис 4.

3. Основы промышленной электроники: под. ред. В.Г.Герасимова. - 2-е изд. переработ, и доп. - М.: Высшая школа. 1978. - 336 с.

Claims (1)

1. Озонаторный комплекс, содержащий высоковольтный источник питания с выпрямителем, подключенный к нему генератор озона, коммутатор, подключенный через токоограничивающие сопротивления к источнику питания, а также к генератору озона, представляющий собой искровой разрядник с неподвижными электродами, каждая пара которых образует разрядный промежуток и установлена с возможностью формирования искрового разряда с помощью инициирующих электродов, установленных во вращающемся диске, размещенном в разрядном промежутке, отличающийся тем, что выпрямитель представляет собой параллельный удвоитель напряжения, состоящий из двух накопительных емкостей, присоединенных к выводам источника высокого напряжения через диоды, причем к одной накопительной емкости диод подключен анодом, а другой диод к другой накопительной емкости подключен катодом, при этом инициирующие электроды равномерно установлены на вращающемся размещенном в разрядном промежутке одновременно каждой из пар неподвижных электродов диске так, что при вхождении одного из инициирующих электродов в разрядный промежуток одной из пар неподвижных электродов все остальные электроды остаются вне разрядного промежутка другой пары неподвижных электродов.