RU2290365C1

RU2290365C1 - Three-phase generator of ozone

Info

Publication number: RU2290365C1
Application number: RU2005111824/15A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Афанасьевич Перунов (RU); Анатолий Афанасьевич Перунов; Юрий Петрович Пичугин (RU); Юрий Петрович Пичугин; Валентин Георгиевич Филиппов (RU); Валентин Георгиевич Филиппов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ВЭЛИТ"
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2006-12-27
Also published as: RU2005111824A

Abstract

FIELD: medical equipment industry; production of the generators of ozone.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to production of the generators of ozone, in particular, to the three-phase generator of ozone. The three-phase generator of ozone contains the dielectric barrier, on one side of which there is the inducing electrode connected to the neutral wire of the three-phase power supply and on the other side there is the complete set of the uniformly arranged discharge metal electrodes connected with alteration of the phases to the line wires of the three-phase power supply. The discharge electrodes are made out of the cuts of the insulated cable of the cylindrical form and arranged in some rows both in the horizontal and the vertical planes with maximum density to each other. The dielectric barrier and the inducing electrode are arranged along the generatrix sides of the exterior discharge electrodes. The invention allows to diminish the linear dimension of the ozone generator and to increase efficiency of the device in the field of the synthesis of ozone at the high reliability of its operation.

EFFECT: the invention ensures reduction of the ozone generator linear dimensions, the increased efficiency of the device in the synthesis of ozone at the high reliability of its operation.

2 ooze

Description

Настоящее изобретение относится к области создания генераторов озона, а также к конструкции электроразрядных камер озонаторов, предназначенных для получения озона из кислорода или смеси, содержащей кислород.The present invention relates to the field of creating ozone generators, as well as to the design of electric discharge chambers of ozonizers designed to produce ozone from oxygen or a mixture containing oxygen.

Широко известны озонаторы, которые состоят из комплекта электроразрядных камер (частный случай: одна камера) [1]. Синтез озона в таких камерах осуществляется за счет объемно-барьерного разряда в газовом промежутке озонируемого газа либо за счет поверхностного барьерного разряда.Ozonizers are widely known, which consist of a set of electric discharge chambers (special case: one chamber) [1]. The synthesis of ozone in such chambers is carried out due to the volume-barrier discharge in the gas gap of the ozonized gas or due to the surface barrier discharge.

Питание электрических озонаторов осуществляется от высоковольтного источника переменного напряжения. Используются как однофазные источники питания, так и трехфазные. Недостатком указанных устройств является ограничение по использованию более экономичного трехфазного источника питания. Трехфазный источник питания может быть использован, если генератор озона состоит не менее чем из трех камер. А для обеспечения симметричного режима работы трехфазною источника питания количество камер должно быть кратным трем.Electric ozonizers are powered by a high-voltage source of alternating voltage. Both single-phase and three-phase power supplies are used. The disadvantage of these devices is the restriction on the use of a more economical three-phase power source. A three-phase power supply can be used if the ozone generator consists of at least three chambers. And to ensure a symmetrical mode of operation of a three-phase power supply, the number of cameras should be a multiple of three.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство, содержащее диэлектрический барьер, на одной стороне которого имеется один индуцирующий электрод, подключенный к нейтральному проводу трехфазного источника питания, а на другой стороне - комплект равномерно расположенных разрядных металлических электродов, подключенных с чередованием фаз к линейным проводам трехфазного источника питания [2]. В этой камере для синтеза озона используется поверхностный барьерный разряд и сама камера представляет трехфазную симметричную нагрузку. То есть при любом количестве камер для питания генератора озона необходимо использовать трехфазный высоковольтный источник питания.The closest in technical essence to the claimed device is a device selected as a prototype containing a dielectric barrier, on one side of which there is one induction electrode connected to a neutral wire of a three-phase power source, and on the other side is a set of uniformly arranged discharge metal electrodes connected to phase rotation to the linear wires of a three-phase power source [2]. In this chamber for the synthesis of ozone a surface barrier discharge is used and the chamber itself represents a three-phase symmetrical load. That is, for any number of chambers, a three-phase high-voltage power supply must be used to power the ozone generator.

Однако прототип [2] может стабильно функционировать при значительном линейном размере из-за повышенного расстояния между разрядными электродами, которое определяется соотношением:

However, the prototype [2] can function stably with a significant linear size due to the increased distance between the discharge electrodes, which is determined by the ratio:

Здесь: l - расстояние между металлическими разрядными электродами, U_m - амплитуда линейного напряжения, Е_р - средняя разрядная напряженность, типичное значение которой Е_р=3÷5 кВ/см. При несоблюдении вышеуказанного условия возможен аварийный режим из-за короткого замыкания между соседними разрядными электродами. Тогда, как для однофазного генератора озона [3] типичное значение l≤5 мм.Here: l is the distance between the metal discharge electrodes, U _m is the amplitude of the line voltage, E _p is the average discharge voltage, the typical value of which is E _p = 3 ÷ 5 kV / cm. If the above conditions are not met, emergency operation is possible due to a short circuit between adjacent discharge electrodes. Then, as for a single-phase ozone generator [3], a typical value is l≤5 mm.

Цель изобретения - уменьшение линейного размера трехфазного генератора озона при высокой надежности его работы.The purpose of the invention is to reduce the linear size of a three-phase ozone generator with high reliability.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для получении озона, содержащем диэлектрический барьер, на одной стороне которого имеется один индуцирующий электрод, подключенный к нейтральному проводу трехфазного источника питания, а на другой стороне - комплект равномерно расположенных разрядных электродов, подключенных с чередованием фаз к линейным проводам трехфазного источника питания, разрядные электроды выполнены из отрезков изолированного кабеля цилиндрической формы и расположены в несколько рядов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях с максимальной плотностью друг к другу, а диэлектрический барьер и индуцирующий электрод расположены по образующим сторонам внешних разрядных электродов. Такое расположение позволяет свести к минимуму линейный габарит. Для сохранения интенсивности синтеза озона в разрядных областях между барьером и разрядными электродами сумма толщин барьера изоляции кабеля в предлагаемом устройстве не должна превышать толщину барьера в прототипе [2]. Кроме этого, образуются дополнительные разрядные области в местах соприкосновения соседних разрядных электродов, что повышает производительность устройства по синтезу озона.This goal is achieved by the fact that in the device for producing ozone containing a dielectric barrier, on one side of which there is one induction electrode connected to the neutral wire of a three-phase power source, and on the other side is a set of uniformly arranged discharge electrodes connected with phase rotation to linear the wires of a three-phase power source, the discharge electrodes are made of pieces of insulated cable of a cylindrical shape and are arranged in several rows as in a horizontal, so in vertical planes with maximum density to each other, and the dielectric barrier and induction electrode are located on the generatrix sides of the external discharge electrodes. This arrangement minimizes the linear dimension. To maintain the intensity of ozone synthesis in the discharge regions between the barrier and the discharge electrodes, the sum of the thicknesses of the cable insulation barrier in the proposed device should not exceed the thickness of the barrier in the prototype [2]. In addition, additional discharge regions are formed at the contact points of adjacent discharge electrodes, which increases the productivity of the device for ozone synthesis.

Дальнейшее уменьшение линейного габарита получается, если предлагаемое устройство сделать только из разрядных электродов, выполненных из отрезков цилиндрического кабеля. Причем располагать их в пространстве необходимо с максимальной плотностью. То есть каждый электрод, кроме граничного, будет соприкасаться с шестью соседними электродами. А соприкасающиеся электроды должны быть подключены к разным фазам трехфазного источника питания.A further decrease in the linear dimension is obtained if the proposed device is made only of discharge electrodes made of segments of a cylindrical cable. Moreover, it is necessary to arrange them in space with maximum density. That is, each electrode, except the boundary, will be in contact with six adjacent electrodes. And the contacting electrodes must be connected to different phases of a three-phase power source.

На фиг.1 и фиг.2 приведены поперечные сечения трехфазных озонаторных камер. На фиг.1 озонаторная камера содержит основной барьер 1, индуцирующий электрод 2 и комплект разрядных электродов 3, которые выполнены из отрезков изолированного цилиндрического кабеля. Разрядные электроды 3 соприкасаются с основным барьером 1 и друг с другом. Такая компановка с одной стороны позволяет уменьшить линейный габарит, а с другой - повысить производительность по синтезу озона за счет увеличения количества разрядных областей.Figure 1 and figure 2 shows the cross-section of three-phase ozonation chambers. In figure 1, the ozonizer chamber contains a main barrier 1, an inducing electrode 2 and a set of discharge electrodes 3, which are made of pieces of insulated cylindrical cable. The discharge electrodes 3 are in contact with the main barrier 1 and with each other. On the one hand, such a arrangement allows one to reduce the linear dimension, and on the other, to increase the ozone synthesis productivity by increasing the number of discharge regions.

Генератор озона работает следующим образом. Заданный поток озонируемого газа поступает в озонаторную камеру, ограниченную в пространстве основным барьером 1, крышкой 4 и двумя боковыми стенками 5. Далее он проходит в разрядные зазоры, образованные поверхностями основного барьера 1 и отрезков кабелей 3. При подключении высоковольтного трехфазного источника питания 6, нейтральный провод которого подсоединен к индуцирующему электроду 2, а линейные провода с чередованием - к разрядным электродам 3, в разрядных зонах возникает поверхностный разряд и осуществляется синтез озона. Затем озоногазовая смесь выходит из разрядных зазоров и подается на объект обработки озоном. Производительность озонатора можно еще повысить, если вместо крышки 4 вплотную к разрядным электродам 3 установить дополнительный барьер с индуцирующим электродом. Тогда синтез озона будет осуществляться по обеим сторонам озонаторной камеры.The ozone generator operates as follows. A predetermined ozonated gas flow enters the ozonization chamber, limited in space by the main barrier 1, a cover 4 and two side walls 5. Then it passes into the discharge gaps formed by the surfaces of the main barrier 1 and cable segments 3. When connecting a high-voltage three-phase power supply 6, neutral the wire of which is connected to the induction electrode 2, and the linear wires with alternation to the discharge electrodes 3, a surface discharge occurs in the discharge zones and ozone synthesis is carried out. Then the ozone-gas mixture leaves the discharge gaps and is fed to the ozone treatment facility. The ozonizer productivity can be further increased if, instead of the cover 4, an additional barrier with an induction electrode is installed close to the discharge electrodes 3. Then the synthesis of ozone will be carried out on both sides of the ozonation chamber.

Устройство на фиг.1 рассмотрено на примере пластинчатого озонатора. Очевидно, все выводы и преимущества справедливы и для трубчатого озонатора. Тем более аналог [2], взятый в качестве прототипа, представляет трубчатый генератор озона. В этом случае количество разрядных электродов можно считать равным только трем и необходимо оперировать витками разрядных электродов. Количество витков разрядных электродов, как и количество просто разрядных электродов 3, в случае пластинчатого исполнения неограничено.The device in figure 1 is considered on the example of a plate ozonizer. Obviously, all conclusions and advantages are true for tubular ozonizer. Moreover, the analogue [2], taken as a prototype, is a tubular ozone generator. In this case, the number of discharge electrodes can be considered equal to only three and it is necessary to operate with turns of discharge electrodes. The number of turns of the discharge electrodes, as well as the number of simply discharge electrodes 3, in the case of plate design is unlimited.

Использование отрезков кабеля цилиндрической формы позволяет более компактно выполнить озонаторную камеру, которая состоит только из разрядных электродов 3.The use of cable segments of a cylindrical shape allows a more compact design of an ozonizer chamber, which consists only of discharge electrodes 3.

На фиг.2 представлен поперечный разрез озонаторной камеры, состоящей из разрядных электродов 3, расположенных вплотную относительно друг друга с максимальной плотностью. То есть каждый разрядный электрод 3, кроме крайних, соприкасается с шестью другими разрядными электродами. Форма сечения озонаторной камеры может быть разнообразной: прямоугольной, треугольной, шестиугольной и т.д. Наиболее технологичной и легко реализуемой является прямоугольная форма. Придание необходимой формы сечению камеры обеспечивается с помощью корпуса. В случае прямоугольной формы корпус состоит из двух крышек 4 и двух стенок 5.Figure 2 presents a cross section of an ozonizer chamber consisting of discharge electrodes 3 located closely relative to each other with a maximum density. That is, each discharge electrode 3, except for the extreme ones, is in contact with six other discharge electrodes. The cross-sectional shape of the ozonizer chamber can be various: rectangular, triangular, hexagonal, etc. The most technological and easily implemented is a rectangular shape. Giving the necessary shape to the cross-section of the camera is provided with the help of the housing. In the case of a rectangular shape, the housing consists of two covers 4 and two walls 5.

Такой трехфазный генератор озона фиг.2 работает следующим образом. Заданный поток озонируемого газа, поступая в озонаторную камеру, проходит в разрядные зазоры, образованные поверхностями отрезков кабелей 3. Это зазоры между поверхностями цилиндров при расположении их вплотную друг к другу. Вес кабели подсоединены к высоковольтному трехфазному источнику питания, причем соседние соприкасающиеся электроды подключены к разным фазам. При подаче высокого напряжения на клеммы генератора озона в разрядных областях возникают поверхностные разряды и происходит синтез озона. Затем озоногазовая смесь подается на объект обработки озоном.Such a three-phase ozone generator of FIG. 2 operates as follows. A predetermined ozonized gas flow entering the ozonization chamber passes into the discharge gaps formed by the surfaces of the cable segments 3. These are the gaps between the surfaces of the cylinders when they are placed close to each other. The weight of the cables is connected to a high-voltage three-phase power supply, and adjacent adjacent electrodes are connected to different phases. When a high voltage is applied to the terminals of the ozone generator in the discharge regions, surface discharges occur and ozone is synthesized. Then the ozone-gas mixture is fed to the ozone treatment facility.

Количество разрядных зон на каждом отрезке кабеля определяется числом линий соприкосновения с соседними отрезками. Для отрезков кабелей, расположенных внутри сечения озонаторной камеры, количество таких линий равно шести, для крайних отрезков - от двух до пяти. Для случая, представленного на фиг.2, когда число рядов равно числу электродов в ряду, количество разрядных областей будет:The number of discharge zones on each cable segment is determined by the number of lines of contact with neighboring segments. For cable segments located inside the section of the ozonation chamber, the number of such lines is six, for the extreme segments - from two to five. For the case presented in figure 2, when the number of rows is equal to the number of electrodes in the row, the number of discharge areas will be:

К=(3n-1)(n-1),K = (3n-1) (n-1),

где n - количество электродов в ряду. На фиг.2 представлено сечение озонаторной камеры для n=3.where n is the number of electrodes in a row. Figure 2 presents the cross section of the ozonizer chamber for n = 3.

Использование изолированного кабеля в качестве разрядных электродов позволяет значительно упростить технологию изготовления трехфазных генераторов озона. Автоматизированность изготовления и контроля кабелей гарантирует высокую надежность при использовании их в качестве разрядных элементов. А большое разнообразие кабельной продукции позволяет в каждом конкретном случае достигать необходимых показателей и параметром для трехфазных генераторов озона.The use of insulated cable as discharge electrodes can significantly simplify the manufacturing technology of three-phase ozone generators. Automation of cable manufacture and control guarantees high reliability when used as discharge elements. A wide variety of cable products allows in each case to achieve the required performance and parameter for three-phase ozone generators.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Лунин В.В., Попович И.Л., Ткаченко С.И. Физическая химия озона. МГУ, 1998. с.63-67, с.125-127.1. Lunin V.V., Popovich I.L., Tkachenko S.I. Physical chemistry of ozone. Moscow State University, 1998. p. 63-67, p. 125-127.

2. Патент Японии №2000119005, кл. С 01 В 13/11, Н 01 Т 23/00.2. Japan patent No.2000119005, class. C 01 B 13/11, H 01 T 23/00.

3. Калинин А.В., Козлов М.В., Пантюшкин В.В. Экспериментальное исследование высокочастотного поверхностного разряда. // Изв. АН СССР, Энергетика, 1993, т.4, с.44-51.3. Kalinin A.V., Kozlov M.V., Pantyushkin V.V. An experimental study of a high-frequency surface discharge. // Izv. USSR Academy of Sciences, Energy, 1993, v. 4, p. 44-51.

Claims

A three-phase ozone generator containing a dielectric barrier, on one side of which there is an induction electrode connected to a neutral wire of a three-phase power source, and on the other side is a set of uniformly arranged discharge metal electrodes connected with phase rotation to the linear wires of a three-phase power source, characterized in that the discharge electrodes are made of pieces of insulated cable of a cylindrical shape and are arranged in several rows in both horizontal and vertical tikalnoy planes with maximum density to each other, and the dielectric barrier and inducing electrode disposed on the outer sides forming the discharge electrodes.