RU2046753C1

RU2046753C1 - Ozone generator

Info

Publication number: RU2046753C1
Application number: RU93049882A
Authority: RU
Inventors: В.В. Данилин; М.П. Кокуркин; М.М. Пашин; Ю.В. Горбатский; В.П. Ельчинов; А.И. Смородин
Original assignee: Балашихинское научно-производственное объединение криогенного машиностроения им.40-летия Октября
Priority date: 1993-11-02
Filing date: 1993-11-02
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: decontamination of water. SUBSTANCE: ozone generator has high-voltage and grounding electrodes coated with dielectric material; electrodes are made of corrugated diaphragms which are rigidly interconnected forming circular chamber. Corrugations of electrodes of different polarity are equidistant within discharge gap. Ratio of corrugation curvature radius to length of discharge gap ranges from 5 to 25 and ratio of external diameter of circular electrode to its inner diameter ranges from 2 to 8. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к озонаторному оборудованию и может быть использовано в качестве устройства для получения озона при обеззараживании питьевой воды, очистке сточных вод предприятий, городов и животноводческих ферм, а также в целлюлозно-бумажной промышленности, медицине и других отраслях. The invention relates to ozonation equipment and can be used as a device for producing ozone during the disinfection of drinking water, wastewater treatment of enterprises, cities and livestock farms, as well as in the pulp and paper industry, medicine and other industries.

Известны генераторы озона, в которых между двумя металлическими электродами имеется газовый зазор и диэлектрический слой (барьер), стабилизирующий разрядный ток и придающий разряду равномерный характер. Через разрядный промежуток продувается воздух, обогащенный кислородом воздух или чистый кислород, являющийся исходным газом для получения озона [1]
Производительность генераторов озона такого типа и энергозатраты на производство озона определяются в основном интенсивностью отвода тепла от разрядного промежутка, электрическими характеристиками диэлектрического барьера, размещением барьера с одной или двух сторон разрядного промежутка и обеспечением постоянства оптимальной длины разрядного промежутка. Высокие значения удельной производительности и низкие энергозатраты не могут быть достигнуты из-за недостаточно интенсивного отвода тепла, ограниченного значительной толщиной электродов (2-3 мм) и диэлектрического барьера (более 1 мм). Обеспечение постоянства оптимальной (0,5-1,0 мм) длины разрядного промежутка связано в большинстве случаев со значительным усложнением конструкции и повышением материалоемкости.Ozone generators are known in which there is a gas gap and a dielectric layer (barrier) between two metal electrodes, which stabilizes the discharge current and gives the discharge a uniform character. Air, oxygen-enriched air or pure oxygen, which is the feed gas to produce ozone, is blown through the discharge gap [1]
The productivity of ozone generators of this type and energy consumption for ozone production are determined mainly by the intensity of heat removal from the discharge gap, the electrical characteristics of the dielectric barrier, the placement of the barrier on one or two sides of the discharge gap, and the constancy of the optimal length of the discharge gap. High values of specific productivity and low energy consumption cannot be achieved due to insufficiently intense heat removal, limited by a significant thickness of the electrodes (2-3 mm) and the dielectric barrier (more than 1 mm). Ensuring the constancy of the optimal (0.5-1.0 mm) length of the discharge gap is associated in most cases with a significant complication of the design and an increase in material consumption.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является озонатор пластинчатого типа, содержащий пакет чередующихся электродных пластин с высоким и нулевым электрическим потенциалом и диэлектрические прокладки. Электродные пластины расположены внутри диэлектрических прокладок (вформованы) в плоскости их симметрии. Диэлектрические прокладки выполнены из стеклоармированной пластмассы [2]
Недостатками этой конструкции озонатора являются малая допустимая удельная производительность и повышение энергозатрат на производство озона из-за неизбежного перегрева рабочего газа вследствие плохого теплоотвода из зоны разряда и низкой короностойкости диэлектрика.Closest to the invention, the technical solution is a plate-type ozonizer containing a stack of alternating electrode plates with high and zero electric potential and dielectric gaskets. The electrode plates are located inside the dielectric spacers (molded) in the plane of their symmetry. Dielectric gaskets made of glass reinforced plastic [2]
The disadvantages of this design of the ozonizer are the low allowable specific productivity and increased energy consumption for the production of ozone due to the inevitable overheating of the working gas due to poor heat removal from the discharge zone and low corona resistance of the dielectric.

Задача изобретения повышение удельной производительности и снижение материалоемкости и энергозатрат на производство озона путем интенсификации отвода тепла от разрядного промежутка, размещения барьера с двух сторон разрядного промежутка и обеспечения постоянства длины разрядного промежутка. The objective of the invention is to increase specific productivity and reduce material consumption and energy consumption for ozone production by intensifying heat removal from the discharge gap, placing a barrier on both sides of the discharge gap and ensuring a constant length of the discharge gap.

Это достигается тем, что электроды озонатора выполнены в виде полых элементов (например, полого диска с отверстием в центре), полученных соединением гофрированных кольцевых мембран с отношением радиуса кривизны гофр к длине разрядного промежутка, равным 5-25, причем гофры разнополярных элементов эквидистантны в пределах разрядного промежутка. This is achieved by the fact that the ozonizer electrodes are made in the form of hollow elements (for example, a hollow disk with a hole in the center) obtained by connecting corrugated annular membranes with a ratio of the radius of curvature of the corrugations to the length of the discharge gap equal to 5-25, and the corrugations of opposite-polarity elements are equidistant within discharge gap.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам предлагаемого изобретения, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Сравнение существенных признаков предлагаемого с признаками известных решений дает основание считать, что предлагаемое техническое решение отвечает критериям "изобретательский уровень" и " промышленная применимость". The analysis of the prior art made it possible to establish that no analogue has been found, characterized by features identical to all the essential features of the invention, therefore, the proposed technical solution meets the criterion of "novelty." Comparison of the essential features of the proposed with the features of known solutions gives reason to believe that the proposed technical solution meets the criteria of "inventive step" and "industrial applicability".

На фиг. 1 показана электродная система; на фиг. 2 генератор озона. In FIG. 1 shows an electrode system; in FIG. 2 ozone generator.

Генератор содержит электрод 1, состоящий из гофрированных пластин 2, изготовленных из нержавеющей стали и равномерно покрытых с одной стороны изоляцией из короностойкого диэлектрика 3. В центре пластин имеются отверстия 4. Пластины герметично соединены (сварены) между собой так, чтобы образовалась полая гофрированная кольцевая мембрана, покрытая снаружи диэлектриком. Гофры придают пластинам жесткость и позволяют нанести диэлектрическое покрытие без нарушения плоскостности за счет компенсации гофрами температурных деформаций. При этом отношение радиуса кривизны гофр к длине разрядного промежутка должно быть в пределах 5-25, так как при меньшем отношении в процессе нанесения диэлектрика возможно образование дефектов, а при большем отношении становится ощутимой деформация пластин. Электроды снабжены штуцерами для подвода 5 и отвода 6 воды. The generator contains an electrode 1, consisting of corrugated plates 2 made of stainless steel and uniformly coated on one side with a crown-insulating insulation 3. There are holes in the center of the plates 4. The plates are hermetically connected (welded) to each other so that a hollow corrugated annular membrane is formed covered externally by a dielectric. The corrugations give the plates rigidity and allow the dielectric coating to be applied without disturbing flatness due to compensation of thermal deformations by the corrugations. In this case, the ratio of the radius of curvature of the corrugations to the length of the discharge gap should be in the range of 5-25, since with a smaller ratio during the application of the dielectric, defects can be formed, and with a larger ratio, the deformation of the plates becomes noticeable. The electrodes are equipped with fittings for supplying 5 and drainage 6 of water.

Пакет гофрированных мембран помещен в камеру 7, снабженную штуцерами 8 и 9 для подачи охлаждающей воды и рабочего газа соответственно, а также штуцерами 10 и 11 для отвода газоозонной смеси и охлаждающей воды. Между мембранами установлены дистанцирующие прокладки из изоляционного материала 12, не препятствующие проходу газа. Для крепления мембран имеется стяжная шпилька 13. Камера снабжена высоковольтным изолятором 14, через который на мембраны подается переменное напряжение так, что мембраны с нулевым и высоким потенциалами чередуются. К последним охлаждающая вода подается через шланг 15 из изоляционного материала, длина и диаметр которого выбираются из условия обеспечения высокого омического сопротивления. A package of corrugated membranes is placed in a chamber 7, equipped with fittings 8 and 9 for supplying cooling water and working gas, respectively, as well as fittings 10 and 11 for draining the gas-zone mixture and cooling water. Between the membranes are installed spacer gaskets of insulating material 12, not interfering with the passage of gas. For fastening the membranes there is a tie rod 13. The chamber is equipped with a high-voltage insulator 14, through which alternating voltage is applied to the membranes so that membranes with zero and high potentials alternate. To the latter, cooling water is supplied through a hose 15 of insulating material, the length and diameter of which are selected from the condition of ensuring high ohmic resistance.

При работе генератора озона рабочий газ (воздух или кислород) подается через штуцер 9 в камеру 7, в которой проходит между мембранами, на которые подается высокое напряжение. В разрядном промежутке между мембранами генерируется озон, который отводится через штуцер 10. Тепло, выделяющееся при разряде, отводится охлаждающей жидкостью. Интенсификация теплоотвода обусловлена волнистой формой канала. During the operation of the ozone generator, the working gas (air or oxygen) is supplied through the nozzle 9 to the chamber 7, in which it passes between the membranes to which high voltage is applied. In the discharge gap between the membranes, ozone is generated, which is removed through the nozzle 10. The heat generated during the discharge is removed by the coolant. The intensification of the heat sink is due to the wavy shape of the channel.

Claims

1. OZONE GENERATOR, containing water-cooled high-voltage and grounded electrodes coated with a dielectric, a housing with fittings for the inlet of the working gas and cooling water and fittings for the outlet of water and the gas-zone mixture, characterized in that the electrodes are made of corrugated membranes rigidly connected to each other, forming an annular cavity moreover, the ratio of the radius of curvature of the corrugations to the length of the discharge gap is 5-25, and the corrugations of bipolar electrodes are equidistant within the discharge gap.

2. The ozone generator according to claim 1, characterized in that the ratio of the outer diameter of the ring electrode to the inner diameter is 2-8.