RU15472U1

RU15472U1 - OZONATOR

Info

Publication number: RU15472U1
Application number: RU2000114957/20U
Authority: RU
Inventors: А.А. Варгаузин; Е.К. Чистов; Г.Л. Спичкин
Original assignee: АОЗТ Медицинские и экологические приборы
Priority date: 2000-06-08
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2000-10-20

Abstract

1. Озонатор, содержащий выполненные в виде радиаторов и стянутые в корпус диэлектрической рамкой два пластинчатых электрода, плотно соединенные высокоэластичным компаундом со стеклянными пластинами одинакового размера, разделенными прокладкой, задающей размеры газоразрядной области озонатора, при этом подвод кислородосодержащего газа и отвод озонированного газа осуществляется через два штуцера в диэлектрической рамке, расположенные с противоположных от газоразрядной области сторон и герметично подсоединенные к отверстиям в диэлектрической рамке, отличающийся тем, что стеклянные пластины соединены с электродами токопроводящим компаундом и в месте присоединения металлизированы, электроды имеют разные площади поверхностей, обращенных к стеклянным пластинам, на поверхности большего электрода выполнен замкнутый паз, глубина которого соизмерима с толщиной прокладки, а наружный и внутренний размеры паза соответствуют размерам стеклянной пластины и меньшего электрода, в стеклянной пластине, прилегающей к меньшему электроду, выполнены два отверстия, расположенные под отверстиями в диэлектрической рамке, один из штуцеров герметично подсоединен к одному из отверстий в стеклянной пластине, а другой через газовый объем соединен со вторым отверстием в стеклянной пластине и с пазом, причем больший из электродов герметично стягивается с диэлектрической рамкой для образования корпуса озонатора, при этом конструктивная полость между рамкой и меньшим электродом залита компаундом.2. Озонатор по п. 1, отличающийся тем, что озонатор размещен в заземленном металлическом коробе, имеющем два открытых торца, в оди1. An ozonizer containing two plate electrodes made in the form of radiators and pulled into a casing by a dielectric frame, tightly connected by a highly elastic compound with glass plates of the same size, separated by a gasket that sets the dimensions of the gas-discharge region of the ozonizer, while supplying oxygen-containing gas and removing ozonized gas through two nipples in a dielectric frame located on the sides opposite from the gas-discharge region and hermetically connected to the holes in the dielectric tric frame, characterized in that the glass plates are connected to the electrodes by a conductive compound and are metallized at the point of attachment, the electrodes have different surface areas facing the glass plates, a closed groove is made on the surface of the larger electrode, the depth of which is comparable with the thickness of the gasket, and the outer and inner the dimensions of the groove correspond to the sizes of the glass plate and the smaller electrode, two holes located in the glass plate adjacent to the smaller electrode are located one of the holes in the dielectric frame, one of the fittings is hermetically connected to one of the holes in the glass plate, and the other through the gas volume is connected to the second hole in the glass plate and with a groove, the larger of the electrodes being hermetically tightened with the dielectric frame to form the ozonizer casing, this design cavity between the frame and the smaller electrode is filled with a compound. 2. The ozonizer according to claim 1, characterized in that the ozonizer is located in a grounded metal box having two open ends, in one

Description

Предлагаемая полезная модель относится к аппаратам для электросинтеза озона высокой концентрации и может быть использована в медицинской технике, биотехнологии, водоочистке и водоподготовке, газоочистке, плазмохимии.The proposed utility model relates to apparatus for the electrosynthesis of ozone of high concentration and can be used in medical technology, biotechnology, water treatment and water treatment, gas purification, plasma chemistry.

Известен пластинчатый озонатор с центральным коллектором (озонатор «Отто) Кожинов В.Ф., Кожинов И.В. Озонирование воды. - М.,1974г.. Он выполнен из нескольких параллельно размещаемых разрядных элементов, чередующихся в определенной последовательности, а именно, заземленный электрод, диэлектрик, электрод высокого напряжения, диэлектрик, заземленный электрод и т.д. Диэлектриками служат тонкие стеклянные пластины, примыкающие к заземленным электродам. Заземленный электрод и электрод высокого напряжения представляют собой полые бруски, через которые пропускается вода для охлаждения электродов. Контакт брусков - заземленных электродов с диэлектрическими (стеклянными) пластинами осуществляется через слой металлической краски или через слой фольги, плотно прилегающих к брускам. Величина промежутка между электродом высокого напряжения и диэлектриком определяет газоразрядную область озонатора.Known plate ozonizer with a central collector (ozonizer "Otto) Kozhinov V.F., Kozhinov I.V. Ozonation of water. - M., 1974 .. It is made of several parallel-placed discharge elements, alternating in a certain sequence, namely, a grounded electrode, dielectric, high voltage electrode, dielectric, grounded electrode, etc. Thin glass plates adjacent to grounded electrodes serve as dielectrics. The grounded electrode and the high voltage electrode are hollow bars through which water is passed to cool the electrodes. The contact of the bars - grounded electrodes with dielectric (glass) plates is carried out through a layer of metal paint or through a layer of foil tightly adjacent to the bars. The gap between the high voltage electrode and the dielectric determines the gas-discharge region of the ozonizer.

Озонатор рассчитан на работу на сухом (осушенном) воздухе. Воздух поступает в газоразрядную зону через точечный газоввод, расположенный на периферии газоразрядной области, а озонированный воздух попадает в центральную часть разрядного элемента - коллектор, через которую и выходит из озонатора.The ozonizer is designed to work in dry (drained) air. Air enters the gas discharge zone through a point gas inlet located on the periphery of the gas discharge region, and ozonized air enters the central part of the discharge element — the collector, through which it leaves the ozonizer.

Недостатками озонатора «Отто, не позволяющими ему иметь высокие технико-эксплуатационные характеристики, являются следующие:The disadvantages of the Otto ozonizer, which do not allow it to have high technical and operational characteristics, are the following:

наличие стабилизирующего разряд диэлектрика только на одном электроде, что ухудшает однородность разряда и снижает эффективность электросинтеза озона,the presence of a discharge stabilizing dielectric on only one electrode, which impairs the uniformity of the discharge and reduces the efficiency of ozone electrosynthesis,

ii/i/iiffliimiiii/Hi.nl,5 7ii / i / iiffliimiiii / Hi.nl, 5 7

2 о2 o

ОЗОНАТОРOZONATOR

МКПС01В13/11MKPS01V13 / 11

кроме того, существенным неудобством при эксплуатации озонатора «Отто является обязательная осушка воздуха (на неосушенном воздухе озонатор имеет низкую производительность) и водяное охлаждение обоих электродов.In addition, a significant inconvenience in the operation of the Otto ozonizer is the obligatory drying of air (the ozonizer has low productivity on dry air) and water cooling of both electrodes.

Часть этих недостатков, а именно, неравномерность воздушного потока по сечению газоразрядной области и эксплуатационные неудобства исключены в озонаторе по А. С. № 998328.Part of these shortcomings, namely, the unevenness of the air flow over the cross section of the gas discharge region and operational inconveniences are eliminated in the ozonizer according to A. S. No. 998328.

Озонатор содержит плоские прямоугольные металлические электроды, разделенные прямоугольными диэлектрическими пластинами, и продольные рейки, создающие разрядные промежутки. Электроды выполнены из металлической фольги и каждый из них плотно соединен по всей своей поверхности с диэлектрической пластиной, выполненной из нескольких слоев стекловолокна, пропитанного органическим или кремнийорганическим связующим.The ozonizer contains flat rectangular metal electrodes separated by rectangular dielectric plates, and longitudinal rails creating discharge gaps. The electrodes are made of metal foil and each of them is tightly connected over its entire surface with a dielectric plate made of several layers of fiberglass impregnated with an organic or organosilicon binder.

От побудителя расхода поток атмосферного (неосушенного) воздуха поступает в газоразрядные промежутки, в которых возбуждается «тихий разряд при подаче напряжения на электроды. Под действием разряда в потоке воздуха образуется озон. Отвод тепла из газоразрядных промежутков обеспечивается непосредственно воздушным потоком, таким образом водяного охлаждения электродов не требуется. Равномерное распределение воздушного потока по сечению разрядной области приводит к некоторому повышению эффективности электросинтеза озона и снижению удельных затрат на производство единицы массы озона.From the flow inducer, a stream of atmospheric (non-dried) air enters the gas-discharge gaps in which a “quiet discharge” is excited when voltage is applied to the electrodes. Under the action of a discharge, ozone is formed in the air stream. Heat removal from the gas-discharge gaps is provided directly by the air flow, thus, water cooling of the electrodes is not required. The uniform distribution of the air flow over the cross section of the discharge region leads to some increase in the efficiency of ozone electrosynthesis and a decrease in the unit cost of producing a unit of mass of ozone.

Недостатком данного озонатора является наличие диэлектрического покрытия лишь на одном из электродов, что не обеспечивает высокую степень однородности разряда в неосушенном воздухе и, следовательно, наблюдается биостаточновысокая эффективность электросинтеза озона. Кроме того, в данном озонаторе невозможно получение высоких концентрации озона, т.к. для охлаждения газоразрядных промежутков требуется значительный расход воздуха, а концентрация озона - обратно пропорциональна расходу газа через газоразрядную ооласть.The disadvantage of this ozonizer is the presence of a dielectric coating on only one of the electrodes, which does not provide a high degree of uniformity of discharge in dry air and, therefore, there is a biostate high efficiency of ozone electrosynthesis. In addition, in this ozonizer it is impossible to obtain high concentrations of ozone, because To cool the gas-discharge gaps, a significant air flow rate is required, and the ozone concentration is inversely proportional to the gas flow rate through the gas-discharge gulf.

Бельков и др. Целлюлоза, бумага, картон, № 1-2, 1996, с. 29-31 (прототип)/. Озонатор состоит из двух одинаковых по форме и размерам пластинчатых электродов, каждый из которых покрыт вь1сокоэластичным диэлектрическим компаундом, а затем диэлектриком - тонкой стеклянной пластиной. Каждый из электродов выполнен в виде радиатора с развитой внешней поверхностью. Размеры газоразрядной области задаются тарированной по толщине озоностойкой прокладкой, установленной между стеклянными пластинами. Электроды с приклеенными стеклянными пластинками стягиваются в единый корпус через прокладки двумя диэлектрическими рамками через три уплотнительных прокладки. Подвод кислородсодержащего газа и отвод озонированного газа из озонатора осуществляется через штуцеры, герметично подсоединенные к отверстиям в диэлектрических рамках, причем, отверстия, в свою очередь, через газовые объемы соединены с газоразрядной областью.Belkov et al. Cellulose, paper, cardboard, No. 1-2, 1996, p. 29-31 (prototype). The ozonizer consists of two plate electrodes of the same shape and size, each of which is coated with a highly elastic dielectric compound, and then with a thin glass plate as a dielectric. Each of the electrodes is made in the form of a radiator with a developed external surface. The dimensions of the gas discharge region are set by a thickness-calibrated ozone-resistant gasket installed between the glass plates. Electrodes with glued glass plates are pulled together in a single casing through gaskets with two dielectric frames through three gaskets. The supply of oxygen-containing gas and the removal of ozonated gas from the ozonizer is carried out through fittings that are hermetically connected to the holes in the dielectric framework, and the holes, in turn, are connected through the gas volumes to the gas-discharge region.

Благодаря наличию диэлектрика на обоих электродах разряд даже на неосушенном (атмосферном) воздухе имеет высокую однородность, а поэтому эффективность электросинтеза озона существенно выше, чем в рассмотренных ранее аналогах. Кроме того, благодаря тому, что через газоразрядную область проходит газовый поток с небольшим расходом,Due to the presence of a dielectric on both electrodes, the discharge even in non-dried (atmospheric) air has a high uniformity, and therefore, the efficiency of ozone electrosynthesis is significantly higher than in the analogues considered earlier. In addition, due to the fact that a gas flow passes through the gas discharge region at a low flow rate,

концентрация озона на выходе озонатора может бьпь достаточно высокой. К недостаткам озонатора-прототипа относятся:the ozone concentration at the ozonator outlet can be quite high. The disadvantages of the ozonizer prototype include:

недостаточна надежность при герметизации озонатора из-за значительного количества уплотнений,insufficient reliability when sealing the ozonizer due to the significant number of seals,

деструкция материала диэлектрических стягивающих рамок в области соприкосновения с озонированным газом,destruction of the material of the dielectric constricting frames in the area of contact with ozonized gas,

недостаточно эффективный отвод тепла,insufficient heat dissipation,

недостаточно широкий диапазон рабочего давления газа в озонаторе и, как следствие, ограничение области применения озонатора.insufficiently wide range of working gas pressure in the ozonizer and, as a result, limitation of the scope of the ozonizer.

Решаемая техническая задача - повышение надежности и улучшение технических характеристик озонатора.The technical problem to be solved is improving reliability and improving the technical characteristics of the ozonizer.

Поставленная задача решена в озонаторе, состоящем из двух пластинчатых электродов, каждый из которых покрыт слоем высокоэластичного компаунда, а затем - тонкой стеклянной пластинкой. Размеры газоразряднойThe problem is solved in an ozonizer, consisting of two plate electrodes, each of which is covered with a layer of highly elastic compound, and then with a thin glass plate. Gas discharge dimensions

области задаются тарированной по толщине озоностойкой прокладкой, установленной между стеклянными пластинами, имеющими одинаковую форму и габаритные размеры. Каждый из электродов выполнен в виде радиатора с развитой внешней поверхностью, охлаждаемой принудительным воздушным потоком.the areas are defined by an ozone-resistant gasket calibrated in thickness, installed between glass plates having the same shape and overall dimensions. Each of the electrodes is made in the form of a radiator with a developed external surface, cooled by forced air flow.

Электроды соединены в корпус путем стягивания через одну уплотнительную прокладку диэлектрической рамки и одного из электродов. Использование лишь одной уплотнительной прокладки существенно повышает надежность герметизации озонатора.The electrodes are connected into the housing by tightening through one sealing gasket of the dielectric frame and one of the electrodes. The use of only one gasket significantly increases the reliability of sealing the ozonizer.

Один из электродов имеет большую по размеру площадь поверхности, обращенную к стеклянной пластине, чем другой электрод, и имеет замкнутый паз на этой поверхности, причем внутренняя фаница паза совпадает по форме и размеру с прилегающей к стеклянной пластине поверхностью меньшего электрода, а наружная граница задается габаритами стеклянных пластин. Благодаря наличию данного паза, соединенного через газовые полости с газоразрядной областью, выравнивается давление газа по разные стороны стеклянных пластин и, как следствие, уменьшаются механические нагрузки на стеклянные пластины, что повышает их надежность, а следовательно, и надежность и ресурс работы озонатора в целом.One of the electrodes has a larger surface area facing the glass plate than the other electrode, and has a closed groove on this surface, the inner groove face coinciding in shape and size with the surface of the smaller electrode adjacent to the glass plate, and the outer boundary is specified by the dimensions glass plates. Due to the presence of this groove connected through gas cavities to the gas-discharge region, the gas pressure is equalized on opposite sides of the glass plates and, as a result, the mechanical loads on the glass plates are reduced, which increases their reliability and, consequently, the reliability and service life of the ozonizer as a whole.

В стеклянной пластине на меньшем электроде выполнены два отверстия, расположенные по разные стороны от газоразрядной области. К отверстию, из которого выходит озонированный газ, герметично подсоединен штуцер из озоностойкого материала, благодаря чему исключается контакт озона с диэлектрической рамкой, а, следовательно, деструкция рамки (корпуса) и повышается таким образом надежность озонатора.Two holes are made in the glass plate on the smaller electrode, located on opposite sides of the gas-discharge region. A fitting made of ozone-resistant material is hermetically connected to the hole from which the ozonized gas leaves, which eliminates the contact of ozone with the dielectric frame, and, consequently, the destruction of the frame (body) and thus increases the reliability of the ozonizer.

Поверхности стеклянных пластин в месте их приклеивания к электродам металлизированы, а между слоями металла и электродами нанесен тонкий слой токопроводящего высокоэластичного компаунда.The surfaces of the glass plates at the place of their gluing to the electrodes are metallized, and between the layers of metal and the electrodes a thin layer of a conductive highly elastic compound is applied.

Замена диэлектрического компаунда на токопроводящий и металлизация стеклянных пластин улучшают отвод тепла из озонатора и повышают его основную техническую характеристику - эффективность электросинтеза озона.Replacing the dielectric compound with a conductive compound and metallization of glass plates improves the heat removal from the ozonizer and increases its main technical characteristic - the efficiency of ozone electrosynthesis.

встроен побудитель расхода для воздушного охлаждения озонаторов, причем озонатор расположен в коробе таким образом, что ребра электродов ориентированы вдоль воздушного потока, а сам короб снабжен звукоподавляющим покрытием. Благодаря наличию короба обеспечивается концентрация охлаждающих воздушных потоков от побудителя расхода вдоль ребер электродов, снижение уровня электроматитных наводок на слаботочные элементы схемы питания озонатора и снижение уровня звуковой мощности при работе озонатора. Таким образом, улучшаются технические характеристики озонатора (повышается эффективность электросинтеза озона за счет улучшения теллоотвода от электродов), потребительские свойства (снижается уровень шума) и повышается надежность работы озонатора (исключаются сбои в работе блока управления озонатора).a flow inducer is integrated for air cooling of the ozonizers, the ozonizer being located in the duct in such a way that the edges of the electrodes are oriented along the air flow, and the duct itself is equipped with a sound-suppressing coating. Due to the presence of the duct, the concentration of cooling air flows from the flow inducer along the edges of the electrodes is ensured, the level of electro-magnetic pickups on low-current elements of the ozonator power supply circuit is reduced, and the sound power level decreases when the ozonizer is operated. Thus, the technical characteristics of the ozonizer are improved (the efficiency of ozone electrosynthesis is improved by improving the removal of electrodes from the electrodes), consumer properties (noise level is reduced), and the reliability of the ozonizer is improved (malfunctions of the ozonizer control unit are eliminated).

Озонатор представлен на фиг.1.The ozonizer is presented in figure 1.

Озонатор содержит электроды 1, 2 с наклеенными через слои 3, 4 высокоэластичного токопроводящего компаунда стеклянными пластинами 5 и 6. Пластина 6, приклеенная к электроду 1, имеет два отверстия 7, 8, к одному из которых (отверстие 8) герметично присоединен штуцер 9 для выхода озонированного газа. Штуцер 9 также герметично подсоединен к диэлектрической рамке 10. Расстояние между стеклянными пластинами, задается прокладкой 11. Герметичность озонатора обеспечивается путем стягивания диэлектрической рамки 10 с электродом 2 через прокладку 12 болтами 13. Для ввода газа (кислорода или воздуха) в озонатор к диэлектрической рамке 10 герметично присоединен штуцер 14. Внутренняя полость штуцера 14 через газовый объем 15 соединена с отверстием 7 в пластине бис полостью, образованной замкнутым пазом 16 на электроде 2 и стеклянной пластиной 5. Внутренняя граница паза совпадает по форме и размеру с прилегающей к стеклянной пластине поверхностью меньшего из электродов, а наружная граница задается габаритами стеклянных пластин. Конструктивные полости между рамкой 10 и электродом 1 залиты компаундом 17. Размеры газоразрядной области 18, а именно, ее высота и ширина задаются прокладкой 11. Длина газоразрядной области задается длиной меньшего из электродов (электрода 1).The ozonizer contains electrodes 1, 2 with glass plates 5 and 6 glued through layers 3, 4 of a highly elastic conductive compound. The plate 6 glued to the electrode 1 has two holes 7, 8, one of which (hole 8) is hermetically connected to the nozzle 9 for ozonized gas outlet. The fitting 9 is also hermetically connected to the dielectric frame 10. The distance between the glass plates is determined by the gasket 11. The ozonizer is tight by tightening the dielectric frame 10 with the electrode 2 through the gasket 12 with bolts 13. To introduce gas (oxygen or air) into the ozonizer to the dielectric frame 10 the nozzle 14 is tightly connected. The internal cavity of the nozzle 14 is connected through the gas volume 15 to the hole 7 in the bis plate with a cavity formed by a closed groove 16 on the electrode 2 and a glass plate 5. The inner boundary groove coincides in shape and size to the glass plate adjacent to the lower surface of the electrodes, and the outer boundary of the given dimensions of the glass plates. The structural cavities between the frame 10 and the electrode 1 are filled with a compound 17. The dimensions of the gas discharge region 18, namely, its height and width, are determined by the gasket 11. The length of the gas discharge region is specified by the length of the smaller of the electrodes (electrode 1).

побудитель воздушного расхода 21, как правило, вентилятор осевого или центробежного типа. Короб 19 выполнен из металла или имеет металлизированную поверхность и заземлен.an air flow inducer 21, typically an axial or centrifugal fan. Box 19 is made of metal or has a metallized surface and is grounded.

Озонатор работает следующим образом. При поступлении газа (кислорода или воздуха) в озонатор через штуцер 14 и одновременной подаче напряжения на электроды 1 и 2 в промежутке между стеклянными пластинами 5 и 6 формируется барьерный разряд (разряд емкостного типа), обеспечивающий электросинтез озона. Озонированный газ выходит через штуцер 9. Теплоотвод из газоразрядной области, необходимый для эффективного электросинтеза озона, осуществляется через стеклянные пластины 5, 6, слои высокоэластичного компаунда 3, 4, обладающего токопроводностью, а, следовательно, и хорошей теплопроводностью, и далее через электроды радиаторы 1, 2, которые охлаждаются потоками воздуха от побудителя расхода 21, например, вентилятора.The ozonizer works as follows. When gas (oxygen or air) enters the ozonizer through the nozzle 14 and the voltage is applied simultaneously to the electrodes 1 and 2, a barrier discharge (capacitive type discharge) is formed in the gap between the glass plates 5 and 6, which ensures ozone synthesis. Ozonated gas leaves through nozzle 9. Heat removal from the gas-discharge region, which is necessary for effective electrosynthesis of ozone, is carried out through glass plates 5, 6, layers of highly elastic compound 3, 4, which has conductivity, and, consequently, good heat conductivity, and then through the radiator electrodes 1 , 2, which are cooled by air currents from the flow driver 21, for example, a fan.

Claims

1. An ozonizer containing two plate electrodes made in the form of radiators and pulled into a casing by a dielectric frame, tightly connected by a highly elastic compound with glass plates of the same size, separated by a gasket that sets the dimensions of the gas-discharge region of the ozonizer, while supplying oxygen-containing gas and removing ozonized gas through two nipples in a dielectric frame located on the sides opposite from the gas-discharge region and hermetically connected to the holes in the dielectric tric frame, characterized in that the glass plates are connected to the electrodes by a conductive compound and are metallized at the point of attachment, the electrodes have different surface areas facing the glass plates, a closed groove is made on the surface of the larger electrode, the depth of which is comparable with the thickness of the gasket, and the outer and inner the dimensions of the groove correspond to the sizes of the glass plate and the smaller electrode, two holes located in the glass plate adjacent to the smaller electrode are located one of the holes in the dielectric frame, one of the fittings is hermetically connected to one of the holes in the glass plate, and the other through the gas volume is connected to the second hole in the glass plate and with a groove, the larger of the electrodes being hermetically tightened with the dielectric frame to form the ozonizer case, this structural cavity between the frame and the smaller electrode is filled with a compound.

2. The ozonizer according to claim 1, characterized in that the ozonizer is placed in a grounded metal box having two open ends, one of which has an integrated flow inducer, the ozonizers being located in the box so that the radiator fins of the electrodes are oriented along the air flow, and the box itself is equipped with a soundproof coating.