RU2063928C1

RU2063928C1 - Small size ozonizer

Info

Publication number: RU2063928C1
Application number: RU94018498A
Authority: RU
Inventors: Руслан Федорович Ткачев; Татьяна Аркадьевна Петрина
Original assignee: Руслан Федорович Ткачев; Татьяна Аркадьевна Петрина
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 1996-07-20
Also published as: RU94018498A

Abstract

FIELD: producing ozone apparatuses. SUBSTANCE: small size ozonizer has cylindrical body, that is outer electrode, inside which coaxially to it there is glass tube, blind from one butt. Inside glass tube inner electrode is mounted, made of sheet brass, that due to its own elasticity is tightly fitted to inner surface of glass tube. Surface of inner electrode is covered with layer of nickel or chromium. In the case clearance between cylindrical and glass tube is in limits of 1 - 1.3 mm. Inner and outer electrodes are connected to source of high frequency pulsed voltage. EFFECT: increased productivity. 2 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области получения озона, а более точно к малогабаритным озонаторам. The present invention relates to the field of ozone production, and more particularly to small-sized ozonizers.

Настоящее изобретение может быть использовано в медицине, санитарии, ветеринарии, фармацевтической и пищевой промышленности, в сельском хозяйстве. The present invention can be used in medicine, sanitation, veterinary medicine, the pharmaceutical and food industries, and in agriculture.

Полезные свойства озона известны давно, однако их широкое использование сдерживается отсутствием высокопроизводительного, экономичного, малогабаритного, легко обслуживаемого озонатора. The beneficial properties of ozone have long been known, but their widespread use is constrained by the lack of a high-performance, economical, small-sized, easily maintained ozonizer.

Известен озонатор, содержащий цилиндрический корпус из токопроводящего материала и являющегося наружным электродом, торцы которого закрыты фланцами, а внутри цилиндрического корпуса коаксиально с ним при помощи распорок, закрепленная фланцами установлена стеклянная трубка, закрытая с одного торца и контактирующая своей внутренней цилиндрической поверхностью с внутренним электродом. Внутренний и наружный электроды подключаются к источнику высокого напряжения. Цилиндрический корпус снабжен патрубками для подачи рабочего газа, воздуха или кислорода и вывода озоносодержащей смеси. A known ozonizer containing a cylindrical body of conductive material and which is the outer electrode, the ends of which are closed by flanges, and inside the cylindrical body coaxially with it using spacers, mounted by flanges, a glass tube is installed, closed at one end and in contact with its inner cylindrical surface with the inner electrode. The inner and outer electrodes are connected to a high voltage source. The cylindrical housing is equipped with nozzles for supplying a working gas, air or oxygen and for discharging an ozone-containing mixture.

В качестве внутреннего электрода используется тонкий слой меди, нанесенный на внутреннюю поверхность стеклянной трубы. При подаче на внутренний и внешний электроды переменного напряжения между цилиндрическим корпусом и стеклянной трубкой зажигается разряд. При пропускании через зазор между электродами кислорода или воздуха образуется озон. A thin layer of copper deposited on the inner surface of the glass tube is used as the internal electrode. When an alternating voltage is applied to the internal and external electrodes, a discharge is ignited between the cylindrical body and the glass tube. When passing through the gap between the electrodes of oxygen or air, ozone is formed.

Однако такой озонатор имеет сложную конструкцию. Нанесение медного покрытия на стекло технологически сложно и, кроме того, изменяет свойства самого стекла, снижая его прочность. However, such an ozonizer has a complex structure. Applying a copper coating to glass is technologically difficult and, in addition, changes the properties of the glass itself, reducing its strength.

Кроме того, такой озонатор требует значительных энергозатрат и принудительного охлаждения. Озонатор выполнен стационарным. In addition, such an ozonizer requires significant energy consumption and forced cooling. The ozonizer is stationary.

В основу изобретения положена задача создать малогабаритный озонатор, в котором за счет конструктивных изменений внутри цилиндрического корпуса обеспечивалась работа озонатора без принудительного охлаждения, питающегося от сети переменного тока 220 В, возможность установки озонатора в любых помещениях, экономичность, простота конструкции и эксплуатации. The basis of the invention is the task of creating a small-sized ozonizer, in which due to structural changes inside the cylindrical body, the ozonizer was operated without forced cooling, powered by an alternating current network of 220 V, the possibility of installing an ozonizer in any room, cost-effectiveness, simplicity of design and operation.

Поставленная задача решается тем, что в малогабаритном озонаторе, содержащем цилиндрический корпус, выполненный из токопроводящего материала и являющегося наружным электродом, торцы которого снабжены фланцами, а внутри цилиндрического корпуса коаксиально с ним на центрирующих втулках, закрепленных на фланцах, установлена стеклянная трубка, закрытая с одного торца и контактирующая своей внутренней поверхностью с электродом, при этом внутренний и наружный электроды подключены к источнику питания, а цилиндрический корпус снабжен патрубками для подачи рабочего газа, воздуха или кислорода и вывода озоносодержащей смеси, согласно изобретению внутренний электрод изготовлен из листовой латуни, который за счет собственной упругости плотно прилегает к внутренней цилиндрической поверхности стеклянной трубки, причем поверхность внутреннего электрода покрыта слоем никеля или хрома, а зазор между цилиндрическим корпусом и стеклянной трубкой лежит в пределах 1 - 1,3 мм, а в качестве источника питания использован источник высокочастотного импульсного напряжения. The problem is solved in that in a small-sized ozonizer containing a cylindrical body made of conductive material and which is an external electrode, the ends of which are provided with flanges, and inside the cylindrical body coaxially with it, on the centering sleeves mounted on the flanges, a glass tube is installed, closed from one end and in contact with its inner surface with the electrode, while the inner and outer electrodes are connected to a power source, and the cylindrical body is equipped with a pat According to the invention, the inner electrode is made of sheet brass, which, due to its own elasticity, fits snugly against the inner cylindrical surface of the glass tube, the surface of the inner electrode being covered with a layer of nickel or chromium, and the gap between the cylindrical body and the glass tube lies within 1 - 1.3 mm, and a high-frequency pulse voltage source is used as a power source.

Целесообразно, чтобы источник высокочастотного импульсного напряжения включал последовательно соединенные между собой трансформатор, выпрямитель, генератор импульсов, электронный ключ, а также источник высокого напряжения с развязывающим диодом. It is advisable that the high-frequency pulse voltage source includes a transformer, a rectifier, a pulse generator, an electronic switch, and a high-voltage source with a decoupling diode connected in series.

Такое конструктивное выполнение малогабаритного озонатора обеспечивает увеличение рабочих поверхностей электродов, относительно низкое рабочее напряжение (12-15 кВ), что позволяет получать устойчивый барьерный разряд без выделения значительного количества тепла, что исключает принудительное охлаждение. Это обеспечивает получение необходимой устойчивой концентрации озона в газовой смеси при очень малых энергозатратах. Such a constructive implementation of a small-sized ozonizer provides an increase in the working surfaces of the electrodes, a relatively low working voltage (12-15 kV), which allows to obtain a stable barrier discharge without releasing a significant amount of heat, which eliminates forced cooling. This ensures that the necessary stable concentration of ozone in the gas mixture is obtained at very low energy costs.

На чертеже представлен общий вид озонатора. The drawing shows a General view of the ozonizer.

Малогабаритный озонатор содержит цилиндрический корпус 1, выполненный из токопроводящего материала, стойкого к озону, например из нержавеющей электротехнической стали и являющегося одновременно наружным электродом. Торцы цилиндрического корпуса 1 закрыты фланцами 2 и 3 с центрирующими втулками 4 и 5, выполняющими одновременно роль уплотнительной прокладки. Трубчатый цилиндрический корпус 1 снабжен двумя разнесенными по образующей корпуса штуцерами 5 и 7, один из которых штуцер 6 служит для подачи рабочего газа кислорода или воздуха, а другой штуцер 7 служит для отвода озоносодержащей смеси к потребителю. Small-sized ozonizer contains a cylindrical body 1 made of a conductive material resistant to ozone, for example, stainless steel and is simultaneously an external electrode. The ends of the cylindrical body 1 are closed by flanges 2 and 3 with centering sleeves 4 and 5, which simultaneously fulfill the role of a gasket. The tubular cylindrical body 1 is equipped with two nozzles 5 and 7 spaced along the generatrix of the body, one of which the nozzle 6 serves to supply oxygen or air working gas, and the other nozzle 7 serves to divert the ozone-containing mixture to the consumer.

Внутри цилиндрического корпуса 1 концентрично с ним на центрирующих втулках 4 и 5 закреплена стеклянная трубка 8, закрытая с одного торца, выполненная из термостойкого стекла с толщиной стенки 1-1,2 мм. За счет центрирующих втулок 4 и 5 устанавливается зазор а между корпусом 1 и трубкой 8, равный 1-1,3 мм. Изменение оптимально зазора приведет к снижению производительности озонатора либо к его неработоспособности. Inside the cylindrical body 1, a glass tube 8 is closed concentrically with it on the centering sleeves 4 and 5, closed at one end, made of heat-resistant glass with a wall thickness of 1-1.2 mm. Due to the centering bushings 4 and 5, a gap is established between the housing 1 and the tube 8, equal to 1-1.3 mm. Changing the optimum gap will lead to a decrease in the performance of the ozonizer or to its inoperability.

С внутренней поверхностью стеклянной трубки 8 контактирует внутренний электрод 9, изготовленный из листовой латуни толщиной шиной 0,15 мм, который за счет собственной упругости плотно прилегает к внутренней поверхности стеклянной трубки, причем поверхность внутреннего электрода 9 в целях защиты от озона покрыта слоем никеля или хрома толщиной 15-18 мкм. An inner electrode 9 made of sheet brass with a busbar thickness of 0.15 mm is in contact with the inner surface of the glass tube 8, which, due to its own elasticity, adheres tightly to the inner surface of the glass tube, the surface of the inner electrode 9 being coated with a layer of nickel or chromium 15-18 microns thick.

Со стороны торца корпуса 1 во фланце 4 через отверстие при соблюдении герметичности посредством проводника 10 внутренний электрод 9 соединен с одним из выводов источника высокочастотного импульсного напряжения, другой вывод которого подключен к внешнему электроду (цилиндрическому корпусу 1). From the side of the end face of the housing 1 in the flange 4 through the hole, while maintaining tightness by means of the conductor 10, the internal electrode 9 is connected to one of the terminals of the high-frequency pulse voltage source, the other terminal of which is connected to the external electrode (cylindrical body 1).

Источник 11 высокочастотного импульсного напряжения включает последовательно соединенные между собой трансформатор 12, выпрямитель 13, генератор импульсов 14, электронный ключ 15, а также источник высокого напряжения 16 с развязывающим диодом 17. The high-frequency pulse voltage source 11 includes a transformer 12, a rectifier 13, a pulse generator 14, an electronic switch 15, and a high voltage source 16 with a decoupling diode 17 connected in series with each other.

При включении озонатора в сеть электропитания напряжение 220 В поступает на трансформатор 12. Со вторичной обмотки трансформатора 12 напряжение 12 В подается на выпрямитель 13. Выпрямленное напряжение используется для питания генератора 14 импульсов, собранного по схеме мультивибратора, способного изменять частоту генерации и скважность. When the ozonator is turned on in the power supply network, the voltage of 220 V is supplied to the transformer 12. From the secondary winding of the transformer 12, the voltage of 12 V is supplied to the rectifier 13. The rectified voltage is used to power the pulse generator 14, assembled according to the multivibrator scheme, which can change the generation frequency and duty cycle.

Генератор 14 импульсов вырабатывает импульсы прямоугольной формы с частотой от 200 до 500 Гц, которые через усилитель мощности ( на чертеже не показан) подаются на электронный ключ 15, предназначенный для коммутации источника 16 высокого напряжения, который вырабатывает высокое импульсное напряжение 12-15 кВ, которое подается на электроды озонатора. Развязывающий диод 17 обеспечивает возникновение серии высоковольтных затухающих колебаний. The pulse generator 14 generates rectangular pulses with a frequency of 200 to 500 Hz, which are fed through a power amplifier (not shown in the drawing) to an electronic switch 15, intended for switching a high voltage source 16, which generates a high pulse voltage of 12-15 kV, which fed to the ozonizer electrodes. The decoupling diode 17 provides a series of high-voltage damped oscillations.

На цилиндрический корпус 1, являющийся наружным электродом, и внутренний электрод 9, разделенные между собой сложным диэлектриком (стекло, воздух), подается импульсное высокое напряжение, тем самым между внутренней поверхностью наружного электрода 1 и внешней поверхностью внутреннего электрода 9, разделенных сложным диэлектриком, образуется зона барьерного разряда. A pulsed high voltage is applied to the cylindrical body 1, which is the outer electrode, and the inner electrode 9, separated by a complex dielectric (glass, air), thereby forming between the inner surface of the outer electrode 1 and the outer surface of the inner electrode 9, separated by a complex dielectric barrier discharge zone.

Одновременно через патрубок 6 прокачивается рабочий газ (воздух или кислород), который проходит зону барьерного разряда зазора а, и из кислорода образуется озон, которые через патрубок 7 в виде смеси озона и рабочего газа подается к потребителю. At the same time, working gas (air or oxygen) is pumped through the pipe 6, which passes through the barrier discharge zone of the gap a, and ozone is formed from oxygen, which is supplied to the consumer through the pipe 7 in the form of a mixture of ozone and working gas.

Для получения более высокой концентрации озона возможно последовательное соединение нескольких озонаторов, подключаемых к одному источнику 11 (после незначительной доработки) высокого импульсного напряжения. To obtain a higher concentration of ozone, it is possible to series-connect several ozonizers connected to one source 11 (after minor refinement) of a high pulse voltage.

Полное использование рабочих поверхностей внешнего и внутреннего электродов, использование высокочастотного импульсного, относительно невысокого рабочего напряжения позволяют получать устойчивый барьерный разряд, достаточные концентрации озона без выделения большого количества тепла, что исключает принудительное охлаждение. Full use of the working surfaces of the external and internal electrodes, the use of a high-frequency pulsed, relatively low working voltage, allows one to obtain a stable barrier discharge, sufficient ozone concentrations without generating a large amount of heat, which eliminates forced cooling.

Таким образом, предлагаемый малогабаритный озонатор при простоте конструкции, легкости в изготовлении и эксплуатации обеспечивает получение необходимой концентрации озона в газовой смеси при очень малых 40 ВА энергозатратах. Кроме того, предлагаемый озонатор имеет малый вес, около 8 кг, выполнен в переносном варианте, может быть использован в любом помещении, где это необходимо. Кроме того, озонатор после незначительной доработки может работать и от бортовой сети автомобиля, самолета и т.д. что особенно важно в медицине. Thus, the proposed small-sized ozonizer with the simplicity of design, ease of manufacture and operation provides the required concentration of ozone in the gas mixture at very low 40 VA power consumption. In addition, the proposed ozonizer has a low weight of about 8 kg, is made in a portable version, can be used in any room where it is necessary. In addition, the ozonizer, after minor modifications, can also work from the on-board network of a car, aircraft, etc. which is especially important in medicine.

Claims

1. A small ozonizer containing cylindrical coaxially located and connected to a power source external and internal electrodes and a glass tube located between them, closed at one end and in contact with the surface of the internal electrode, the outer electrode being made in the form of a housing made of conductive material whose ends are closed flanges, and is equipped with nozzles for supplying a working gas, air or oxygen and the output of an ozone-containing mixture, and the inner electrode is equipped with centering sleeves fixed by flanges, characterized in that the inner electrode is made of sheet brass coated with nickel or chromium and fits snugly on the inner surface of the glass tube, the gap between the body and the glass tube is 1-1.3 mm, and the power source is made in the form of a source high frequency surge voltage.

2. The ozonizer according to claim 1, characterized in that the high-frequency pulse voltage source includes a transformer, a rectifier, a pulse generator, an electronic key, and a high voltage source with a decoupling diode, the outputs of which are connected to the external and internal electrodes.