RU2363653C1 - Device for producing ozone using pulsed barrier discharge - Google Patents

Device for producing ozone using pulsed barrier discharge Download PDF

Info

Publication number
RU2363653C1
RU2363653C1 RU2007139741/15A RU2007139741A RU2363653C1 RU 2363653 C1 RU2363653 C1 RU 2363653C1 RU 2007139741/15 A RU2007139741/15 A RU 2007139741/15A RU 2007139741 A RU2007139741 A RU 2007139741A RU 2363653 C1 RU2363653 C1 RU 2363653C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulse
high voltage
voltage
barrier discharge
ozone
Prior art date
Application number
RU2007139741/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007139741A (en
Inventor
Дмитрий Дмитриевич Медведев (RU)
Дмитрий Дмитриевич Медведев
Original Assignee
Дмитрий Дмитриевич Медведев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Дмитриевич Медведев filed Critical Дмитрий Дмитриевич Медведев
Priority to RU2007139741/15A priority Critical patent/RU2363653C1/en
Publication of RU2007139741A publication Critical patent/RU2007139741A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2363653C1 publication Critical patent/RU2363653C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to devices for producing ozone from wet air. The device for producing ozone using pulsed barrier discharge contains a discharge chamber with high voltage, dielectric-coated and grounded electrodes, high voltage pulse source, containing a driving pulse generator, charging device, the outputs of which are connected to corresponding inputs of one or several modules, containing a storage capacitor, controlled pulsed switch, shorted by a pulse capacitor, and the primary coil of a pulse transformer, mounted on a separate closed part of a magnetic core with or without clearance. The high voltage coil of the pulse transformer is connected to high voltage and grounded electrodes respectively.
EFFECT: design of a simple, cheap and easier to use ozone generator while increasing its reliability, ozone output and reducing specific energy consumption.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для получения озона из неосушенного воздуха и может быть использовано в различных сферах народного хозяйства, например в сфере очистки питьевой и сточной воды, в целлюлозно-бумажной, пищевой, фармацевтической, химической и др. областях промышленности.The invention relates to devices for producing ozone from dry air and can be used in various fields of the national economy, for example, in the field of purification of drinking and waste water, in pulp and paper, food, pharmaceutical, chemical and other industries.

Созданные высоковольтные импульсные генераторы для электросинтеза озона при помощи импульсного коронного разряда и импульсного барьерного разряда оказались более конкурентоспособными по отношению к традиционным генераторам озона переменного тока с частотой 50 Гц и более высокочастотным (400-4000 Гц). Генерирование озона при помощи импульсных разрядов перспективно из-за возможности уменьшения удельных энергозатрат при получении озона.The created high-voltage pulsed generators for ozone electrosynthesis using pulsed corona discharge and pulsed barrier discharge turned out to be more competitive with conventional alternating current ozone generators with a frequency of 50 Hz and higher frequency (400-4000 Hz). The generation of ozone by means of pulsed discharges is promising because of the possibility of decreasing the specific energy consumption when producing ozone.

Известно устройство электрического трансформатора, преобразующее электрический ток, напряжение или сопротивление из одного значения в другое (А.К.Лосев, 1971, Линейные радиотехнические цепи, Москва, Высшая школа), состоящее из одной первичной и одной либо нескольких вторичных обмоток, индуктивно связанных между собой.A device of an electric transformer is known that converts electric current, voltage or resistance from one value to another (A.K. Losev, 1971, Linear radio circuits, Moscow, Higher School), consisting of one primary and one or several secondary windings inductively connected between by myself.

Широко известны генераторы озона с диэлектрическим барьером (см. АС SU №941276, МПК С01В 13/11, от 07.07.1982; SU №1774585, МПК С01В 13/11, от 15.05.1994; SU №17753535, МПК С01В 13/11, от 15.11.1992), содержащие генератор высоковольтных импульсов и подключенную к нему рабочую камеру с электродами, один из которых покрыт слоем диэлектрика.The ozone generators with a dielectric barrier are widely known (see AS SU No. 941276, IPC СВВ 13/11, dated 07/07/1982; SU No. 1774585, IPC С01В 13/11, dated 05/15/1994; SU No. 17753535, IPC С01В 13/11 , dated November 15, 1992) containing a high-voltage pulse generator and a working chamber connected to it with electrodes, one of which is covered with a dielectric layer.

Известно устройство для ионизации газа с использованием барьерного разряда (см. патент US №5554344, МПК С01В 13/11, от 10.09.96), состоящее из внутреннего и внешнего концентрических металлических электродов и заземленного экрана со стеклянной диэлектрической трубкой, расположенной между ними. Рабочий газ пропускается между диэлектриком и заземленным экраном. Электроды и заземленный экран рассчитаны таким образом, что достигается охлаждение рабочей камеры.A device for ionizing gas using a barrier discharge (see US patent No. 5554344, IPC СВВ 13/11, 09/10/96), consisting of internal and external concentric metal electrodes and a grounded shield with a glass dielectric tube located between them. Working gas is passed between the dielectric and the grounded shield. The electrodes and the grounded shield are designed so that cooling of the working chamber is achieved.

Известно устройство формирования мощных импульсов тока в низкоомной нагрузке (см. патент RU №2153762, МПК Н03К 3/53 Н02Р 13/06, от 27.07.2000), содержащее трансформатор с нагрузкой во вторичной обмотке, двунаправленный управляемый ключ, источник переменного напряжения и устройство управления, причем дополнительно введены устройство заряда, конденсатор и второй двунаправленный управляемый ключ, причем конденсатор подключен через второй двунаправленный управляемый ключ к части или ко всем виткам первичной обмотки трансформатора, а через устройство заряда - к источнику переменного напряжения.A device is known for generating powerful current pulses in a low-impedance load (see patent RU No. 2153762, IPC Н03К 3/53 Н02Р 13/06, dated July 27, 2000), comprising a transformer with a load in the secondary winding, a bi-directional controllable switch, an alternating voltage source, and a device control, moreover, a charge device, a capacitor and a second bi-directional controlled key are introduced, the capacitor connected through a second bi-directional controlled key to a part or to all turns of the primary winding of the transformer, and through the device poison - to a source of alternating voltage.

Известно устройство для получения озона (см. патент RU №2119446, МПК С01В 13/11, от 27.09.1998), состоящее из корпуса с впускным отверстием для ввода сухого воздуха или кислорода и выпускным отверстием для подачи наружу воздуха или кислорода с полученным озоном, внутри корпуса в проходе для газа установлена, по меньшей мере, одна пара взаимно изолированных и расположенных напротив друг друга коронирующего и некоронирующего электродов, вне корпуса установлен источник коротких импульсов высокого напряжения положительной полярности с длительностью до 1000 нс, выходные зажимы которого подключены к электродам в согласованной полярности, причем некоронирующий электрод или по крайней мере его часть, контактирующая с разрядом, выполнен из алюминия, или сплава алюминия, или из электропроводящего сплава с теплопроводностью выше 50 Вт/(м·град).A device for producing ozone is known (see patent RU No. 2119446, IPC СВВ 13/11, dated 09/27/1998), consisting of a housing with an inlet for introducing dry air or oxygen and an outlet for supplying air or oxygen to the outside with the obtained ozone, at least one pair of corona and non-corona electrodes, mutually isolated and located opposite each other, is installed inside the housing in the gas passage, and a source of short high-voltage pulses of positive polarity with a duration of up to 1 is installed outside the housing 000 ns, the output terminals of which are connected to the electrodes in the agreed polarity, moreover, the non-corona electrode or at least its part in contact with the discharge is made of aluminum, or an aluminum alloy, or of an electrically conductive alloy with thermal conductivity above 50 W / (m · deg) .

Причем, источник коротких импульсов высокого напряжения обеспечивает среднюю удельную мощность коронного разряда более 50 Вт/л, частоту следования импульсов высокого напряжения более 500 Гц, отношение амплитуды импульсов высокого напряжения к амплитуде остаточного постоянного напряжения на электродах между импульсами составляет 1,5-3.Moreover, the source of short high voltage pulses provides an average specific power of the corona discharge of more than 50 W / l, the repetition frequency of high voltage pulses is more than 500 Hz, the ratio of the amplitude of high voltage pulses to the amplitude of the residual DC voltage on the electrodes between the pulses is 1.5-3.

Данное устройство технически трудно реализуемо и обладает небольшим эксплуатационным ресурсом, так как требует для своей работы применения быстрых сильноточных высоковольтных импульсных ключей, для коммутации импульсов высокого напряжения с фронтом нарастания менее 1 мкс. Кроме того, сплавы алюминия обладают недостаточной коррозионной стойкостью в кислой среде, неизбежно образующейся в процессе синтеза озона.This device is technically difficult to implement and has a small operational resource, since it requires the use of fast high-current high-voltage pulse switches for its operation, for switching high-voltage pulses with a rise front of less than 1 μs. In addition, aluminum alloys have insufficient corrosion resistance in an acidic environment, which inevitably forms during the synthesis of ozone.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является озонатор (см. AC SU №1370072, МПК С01 В13/11, от 1988), содержащий генератор озона, управляемый генератор импульсов, включающий выпрямитель, тиристорный высокочастотный инвертор, систему управления инвертором, переключающий элемент и элемент накопления энергии в виде конденсатора, через который управляемый генератор импульсов подключен к первичной обмотке импульсного трансформатора, во вторичную обмотку которого включен генератор озона.The closest in technical essence and the achieved result is an ozonizer (see AC SU No. 1370072, IPC С01 В13 / 11, from 1988), containing an ozone generator, a controlled pulse generator, including a rectifier, a thyristor high-frequency inverter, an inverter control system, a switching element and an energy storage element in the form of a capacitor through which a controlled pulse generator is connected to the primary winding of a pulse transformer, the ozone generator is included in the secondary winding of which.

Озонатор работает в резонансном режиме, что обеспечивается наличием во вторичной обмотке импульсного трансформатора датчика резонансной частоты, включенного последовательно с генератором озона. Время разряда накопительного элемента составляет несколько мкс, что обусловлено наличием коммутирующего тиристора, поэтому время нарастания (фронт) импульса во вторичной обмотке импульсного трансформатора составляет ≥1 мкс.The ozonizer operates in resonance mode, which is ensured by the presence in the secondary winding of a pulse transformer of a resonant frequency sensor connected in series with the ozone generator. The discharge time of the storage element is several microseconds, which is due to the presence of a switching thyristor, so the rise time (front) of the pulse in the secondary winding of the pulse transformer is ≥1 μs.

В известном изобретении импульсы фронта нарастания определяются временем открытия коммутирующего тиристора, причем такой источник питания имеет очевидные недостатки в случае применения его для питания барьерного разряда, связанные с тем, что основное энергопотребление барьерного разряда приходится как раз на фронт импульса, когда тиристор еще не до конца открыт, и падение напряжения (определяющее величину потерь энергии) на нем существенны, что приводит к уменьшению энергетической эффективности данного построения известной схемы.In the known invention, the rise front pulses are determined by the opening time of the switching thyristor, and such a power source has obvious drawbacks when it is used to supply a barrier discharge, due to the fact that the main energy consumption of the barrier discharge falls on the pulse front, when the thyristor is not yet completely open, and the voltage drop (which determines the amount of energy loss) on it is significant, which leads to a decrease in the energy efficiency of this construction of the known circuit.

А также существенная трудность ее масштабирования, требующая радикального изменения элементной базы при переходе на большие уровни мощности.As well as the significant difficulty of scaling it, requiring a radical change in the elemental base when switching to large power levels.

Техническим результатом изобретения является создание простого, дешевого, удобного в эксплуатации и легко масштабируемого генератора озона при повышении высокой надежности работы устройства, увеличении выхода озона и снижение удельных энергозатрат.The technical result of the invention is the creation of a simple, cheap, easy to use and easily scalable ozone generator while increasing the high reliability of the device, increasing the output of ozone and reducing specific energy consumption.

Широкие возможности достигаются тем, что в устройстве для генерации озона при помощи импульсного барьерного разряда, содержащем разрядную камеру с впускным и выпускным отверстиями, внутри которой размещены высоковольтные электроды, покрытые диэлектриком, и заземленные электроды, причем вне разрядной камеры установлен источник импульсов высокого напряжения, содержащий генератор управляющих импульсов, зарядное устройство, выходы которых соединены с соответствующими входами одного либо нескольких модулей, включающих в себя накопительный конденсатор, управляемый импульсный ключ, закороченный импульсным конденсатором и первичную обмотку импульсного трансформатора, размещенную на отдельной замкнутой части магнитопровода с зазором либо без него, а высоковольтная обмотка импульсного трансформатора, охватывающая все части магнитопровода, принадлежащие всем модулям, подключена соответственно к высоковольтным и заземленным электродам.Ample opportunities are achieved in that in a device for generating ozone by means of a pulsed barrier discharge containing a discharge chamber with inlet and outlet openings, inside which high-voltage electrodes coated with a dielectric and grounded electrodes are placed, moreover, a high voltage pulse source containing control pulse generator, charger, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of one or more modules, including a drive a capacitor controlled by a pulse switch shorted by a pulse capacitor and the primary winding of a pulse transformer located on a separate closed part of the magnetic circuit with or without a gap, and the high voltage winding of the pulse transformer, covering all parts of the magnetic circuit belonging to all modules, is connected respectively to high voltage and grounded electrodes .

Управляемые импульсные ключи реализованы на IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором), либо на полевых, либо биполярных транзисторах с подключенными обратными диодами.The controlled pulse switches are implemented on IGBTs (bipolar transistors with insulated gate), or on field-effect or bipolar transistors with connected reverse diodes.

Управляемые импульсные ключи модулей открываются и закрываются синхронно друг с другом при помощи единого внешнего генератора управляющих импульсов.The controlled pulse keys of the modules are opened and closed synchronously with each other using a single external control pulse generator.

Высоковольтный электрод выполнен в виде столба из металлического порошка либо из металлической стружки, размещенной в кварцевой трубке.The high-voltage electrode is made in the form of a column of metal powder or of metal chips placed in a quartz tube.

Сущностью изобретения является то, что предложено техническое решение, позволяющее легко наращивать выходной ток импульсного трансформатора, не ухудшая остальные параметры импульса за счет модульного построения электрической схемы генератора импульсов. Предложенное решение позволяет, используя стандартные модули с заданными параметрами, произвольно увеличивать мощность выходного импульса и, следовательно, производительность озонатора путем добавления необходимого количества модулей, без перехода на новую элементную базу.The essence of the invention is that a technical solution is proposed that makes it easy to increase the output current of a pulse transformer without affecting the remaining parameters of the pulse due to the modular construction of the electrical circuit of the pulse generator. The proposed solution allows, using standard modules with given parameters, to arbitrarily increase the output pulse power and, therefore, the ozonizer performance by adding the required number of modules, without switching to a new element base.

Для изготовления сколь угодно производительного генератора озона теперь в качестве импульсных ключей лежащих в основе модулей могут быть использованы надежные и недорогие серийные IGBT, а также полевые либо биполярные транзисторы с подключенными обратными диодами.To manufacture an arbitrarily productive ozone generator, reliable and inexpensive serial IGBTs, as well as field-effect or bipolar transistors with connected reverse diodes, can now be used as pulse keys of the underlying modules.

Применение высоковольтных электродов, представляющих собой кварцевую трубку, заполненную металлическим порошком либо металлической стружкой, позволяет повысить надежность работы озонатора и снизить требования к точности поддержания межэлектродного зазора за счет концентрации электрического поля на поверхности частиц металлического порошка или стружки.The use of high-voltage electrodes, which are a quartz tube filled with metal powder or metal chips, can improve the reliability of the ozonizer and reduce the accuracy requirements for maintaining the interelectrode gap due to the concentration of the electric field on the surface of the particles of metal powder or chips.

Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые совместно с известными признаками позволяют успешно реализовать поставленную цель.Comparison of the proposed solution with the known technical solutions shows that it has a new set of essential features that, together with the known features, can successfully achieve the goal.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого технического решения, на фиг.2 и 3 - соответственно реализация электронного ключа на полевом транзисторе с обратными параллельно подключенными диодами и IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor).Figure 1 shows the functional diagram of the proposed technical solution, figure 2 and 3, respectively, the implementation of the electronic key on the field effect transistor with parallel inverse diodes and IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor).

Устройство для генерации озона при помощи импульсного барьерного разряда содержит:A device for generating ozone using a pulsed barrier discharge contains:

1 - разрядная камера;1 - discharge chamber;

2, 3 - впускное и выпускное отверстия разрядной камеры;2, 3 - inlet and outlet openings of the discharge chamber;

4 - высоковольтный электрод, выполненный из металлического порошка либо стружки, размещенный в кварцевой трубке;4 - high-voltage electrode made of metal powder or chips, placed in a quartz tube;

5 - диэлектрик (кварцевая трубка);5 - dielectric (quartz tube);

6 - заземленный электрод;6 - grounded electrode;

7 - источник импульсов высокого напряжения;7 - a source of high voltage pulses;

8 - модуль;8 - module;

9 - зарядное устройство;9 - charger;

10 - накопительный конденсатор;10 - storage capacitor;

11 - управляемый импульсный ключ;11 - controlled impulse key;

12 - импульсный конденсатор;12 - pulse capacitor;

131-n - первичные обмотки импульсного трансформатора;13 1-n - primary windings of a pulse transformer;

14 - вторичная высоковольтная обмотка импульсного трансформатора;14 - secondary high-voltage winding of a pulse transformer;

15 - IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором);15 - IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor);

16 - полевой транзистор;16 - field effect transistor;

17 - биполярный транзистор (на чертеже не показан);17 - bipolar transistor (not shown);

18 - обратный диод;18 - reverse diode;

19 - генератор управляющих импульсов;19 - a generator of control pulses;

20 - высоковольтный импульсный трансформатор;20 - high voltage pulse transformer;

21 - отдельный элемент магнитопровода, принадлежащий данному модулю;21 - a separate element of the magnetic circuit belonging to this module;

22 - электродная система;22 - electrode system;

23 - сетевое напряжение;23 - network voltage;

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

В разрядной камере 1 с впускным 2 и выпускным отверстиями 3 расположена электродная система 22, выполненная из высоковольтных электродов 4 и заземленных электродов 6, представляющих собой металлические трубки, которые могут охлаждаться водой или воздухом. Внутри заземленных трубок 6 коаксиально расположены высоковольтные электроды 4, представляющие собой кварцевые трубки 5, заполненные стружкой либо порошком из нержавеющей стали либо другого озоностойкого материала.In the discharge chamber 1 with inlet 2 and outlet 3 there is an electrode system 22 made of high voltage electrodes 4 and grounded electrodes 6, which are metal tubes that can be cooled by water or air. Inside the grounded tubes 6, high-voltage electrodes 4 are coaxially located, which are quartz tubes 5 filled with chips or stainless steel powder or other ozone-resistant material.

К высоковольтным электродам 4 разрядной камеры 1 присоединен источник импульсов напряжения 7, содержащий зарядное устройство 9, подключенное к переменному напряжению питающей сети 23 (например, выпрямитель сетевого напряжения), заряжающее один либо несколько накопительных конденсаторов 10 и высоковольтный импульсный трансформатор 20. Импульсный трансформатор 20 может иметь одну 131 либо несколько независимых первичных обмоток 13n, каждая из которых намотана на отдельном замкнутом магнитопроводе 21 с зазором либо без него. Вторичная высоковольтная обмотка 14 проходит через все магнитопроводы с первичными обмотками 13n и, таким образом, напряжение на вторичной высоковольтной обмотке 14 увеличивается не только пропорционально отношению витков в первичной 13n и вторичной обмотке 14, но и пропорционально количеству первичных 13n обмоток.A source of voltage pulses 7 is connected to the high-voltage electrodes 4 of the discharge chamber 1, containing a charger 9 connected to an alternating voltage of the supply network 23 (for example, a rectifier of the mains voltage), charging one or more storage capacitors 10 and a high-voltage pulse transformer 20. Pulse transformer 20 can have one 13 1 or several independent primary windings 13 n , each of which is wound on a separate closed magnetic circuit 21 with or without a gap. The secondary high-voltage winding 14 passes through all the magnetic circuits with the primary windings 13 n and, thus, the voltage on the secondary high-voltage winding 14 increases not only in proportion to the ratio of the turns in the primary 13 n and secondary winding 14, but also in proportion to the number of primary 13 n windings.

Последовательно с каждой первичной обмоткой 13n установлен управляемый импульсный ключ 11, открывающийся и закрывающийся в заданные моменты, закороченный импульсным конденсатором 12. В качестве такого ключа может быть использован IGBT 15, биполярный 17 либо полевой 16 транзисторы, закороченные обратным диодом 18. Первичная обмотка 13n через управляемый импульсный ключ 11 соединена с накопительными конденсаторами 10. При открывании управляемого импульсного ключа 11 накопительный конденсатор 10 разряжается через первичную обмотку 13n. При этом ток в течение всего времени открытия управляемого импульсного ключа 11 через первичную обмотку 13n нарастает. Вместе с нарастанием тока растет энергия, запасенная в индуктивности первичной обмотки 13n. В момент закрытия управляемого импульсного ключа 11 эта энергия начинает заряжать импульсный конденсатор 12, закорачивающий управляемый импульсный ключ 11, и через определенное время, задаваемое величиной эффективной индуктивности первичной обмотки 13n и величиной импульсного конденсатора 12, заряжается до максимального напряжения, которое может превышать величину напряжения на накопительном конденсаторе 10 в несколько раз. Затем импульсный конденсатор 12 разряжается через первичную обмотку 13n. В остальных первичных обмотках 13n описанный процесс протекает синхронно. Процесс синхронной зарядки и разрядки импульсных конденсаторов 12 через первичные обмотки 13n формирует импульс напряжения на вторичной высоковольтной обмотке 14, приводящий к зажиганию барьерного разряда в разрядной камере 1 озонатора и диссипации энергии в этом разряде.In series with each primary winding 13 n, a controlled pulse switch 11 is installed, which opens and closes at specified times, shorted by a pulse capacitor 12. As such a key, IGBT 15, bipolar 17 or field 16 transistors shorted by a reverse diode 18 can be used. Primary winding 13 n through a controlled pulse switch 11 is connected to the storage capacitors 10. When opening the controlled pulse switch 11, the storage capacitor 10 is discharged through the primary winding 13 n . Moreover, the current during the entire opening time of the controlled pulse switch 11 through the primary winding 13 n increases. Along with the increase in current, the energy stored in the inductance of the primary winding 13 n grows. At the moment of closing the controlled pulse switch 11, this energy starts charging the pulse capacitor 12, shorting the controlled pulse switch 11, and after a certain time specified by the value of the effective inductance of the primary winding 13n and the value of the pulse capacitor 12, is charged to a maximum voltage that can exceed the voltage by storage capacitor 10 several times. Then, the pulse capacitor 12 is discharged through the primary winding 13 n . In the remaining primary windings 13 n, the described process proceeds synchronously. The process of synchronous charging and discharging pulse capacitors 12 through the primary windings 13 n generates a voltage pulse on the secondary high-voltage winding 14, leading to the ignition of the barrier discharge in the discharge chamber 1 of the ozonizer and energy dissipation in this discharge.

Предлагаемое техническое решение обладает следующими достоинствами: фронт импульса не связан со временем открытия ключа и, вследствие этого, основное выделение энергии в барьерном разряде, приходящееся по времени именно на фронт импульса, разнесено по времени с моментами открытия и закрытия управляемого импульсного ключа 11, т.е. с моментами максимальных потерь энергии в управляемом импульсном ключе 11. Таким образом, минимизированы потери энергии в управляемом импульсном ключе 11. Кроме того, такая схема дает возможность простого ее масштабирования без изменения используемой элементной базы при помощи добавления указанным образом новых первичных обмоток 13n с одновременным уменьшением количества витков во вторичной высоковольтной обмотке 14.The proposed technical solution has the following advantages: the pulse front is not related to the key opening time and, as a result, the main energy release in the barrier discharge, which falls in time exactly to the pulse front, is separated in time from the moment of opening and closing of the controlled pulse switch 11, t. e. with moments of maximum energy loss in a controlled pulse switch 11. Thus, energy losses in a controlled pulse switch 11 are minimized. In addition, this circuit makes it possible to easily scale it without changing the used elemental base by adding in this way new primary windings 13 n with simultaneous a decrease in the number of turns in the secondary high-voltage winding 14.

А применение высоковольтных электродов 4, представляющих собой кварцевые трубки 5, заполненные стружкой либо порошком из нержавеющей стали либо другого озоностойкого материала, позволяет повысить надежность работы озонатора и снизить требования к точности поддержания межэлектродного зазора за счет концентрации электрического поля на поверхности частиц металлического порошка либо стружки.And the use of high-voltage electrodes 4, which are quartz tubes 5, filled with chips or powder from stainless steel or other ozone-resistant material, can improve the reliability of the ozonizer and reduce the accuracy requirements for maintaining the interelectrode gap due to the concentration of the electric field on the surface of the particles of metal powder or chips.

Технико-экономический эффект изобретения позволяет существенно повысить надежность работы озонатора, увеличить выход озона, снизить удельные энергозатраты путем создания простого, дешевого, удобного в эксплуатации и легко масштабируемого генератора коротких импульсов высокого напряжения.The technical and economic effect of the invention allows to significantly increase the reliability of the ozonizer, increase ozone output, reduce specific energy consumption by creating a simple, cheap, easy to use and easily scalable generator of short high voltage pulses.

Claims (4)

1. Устройство для генерации озона при помощи импульсного барьерного разряда, содержащее разрядную камеру с впускным и выпускным отверстиями, внутри которой размещены высоковольтные электроды, покрытые диэлектриком, и заземленные электроды, причем вне разрядной камеры установлен источник импульсов высокого напряжения, содержащий генератор управляющих импульсов, зарядное устройство, выходы которых соединены с соответствующими входами одного либо нескольких модулей, включающих в себя: накопительный конденсатор, управляемый импульсный ключ, закороченный импульсным конденсатором, и первичную обмотку импульсного трансформатора, размещенную на отдельной замкнутой части магнитопровода с зазором либо без него, а высоковольтная обмотка импульсного трансформатора, охватывающая все части магнитопровода, принадлежащие всем модулям, подключена, соответственно, к высоковольтным и заземленным электродам.1. A device for generating ozone by means of a pulsed barrier discharge, comprising a discharge chamber with inlet and outlet openings, inside which are placed high-voltage electrodes coated with a dielectric, and grounded electrodes, and a high voltage pulse source containing a control pulse generator and a charging pulse is installed outside the discharge chamber a device whose outputs are connected to the corresponding inputs of one or more modules, including: storage capacitor controlled by a pulse a key shorted by a pulse capacitor and a primary winding of a pulse transformer placed on a separate closed part of the magnetic circuit with or without a gap, and the high voltage winding of the pulse transformer, covering all parts of the magnetic circuit belonging to all modules, is connected, respectively, to high voltage and grounded electrodes. 2. Устройство для генерации озона при помощи импульсного барьерного разряда по п.1, отличающееся тем, что управляемые импульсные ключи реализованы на IGBT, либо на полевых, либо биполярных транзисторах с подключенными обратными диодами.2. The device for generating ozone using a pulse barrier discharge according to claim 1, characterized in that the controlled pulse switches are implemented on IGBT, either on field or bipolar transistors with connected reverse diodes. 3. Устройство для генерации озона при помощи импульсного барьерного разряда по п.1, отличающееся тем, что управляемые импульсные ключи модулей открываются и закрываются синхронно друг с другом при помощи единого внешнего генератора управляющих импульсов.3. The device for generating ozone using a pulse barrier discharge according to claim 1, characterized in that the controlled pulse keys of the modules are opened and closed synchronously with each other using a single external control pulse generator. 4. Устройство для генерации озона при помощи импульсного барьерного разряда по п.1, отличающееся тем, что высоковольтный электрод выполнен в виде столба из металлического порошка, либо из металлической стружки, размещенной в кварцевой трубке. 4. A device for generating ozone using a pulsed barrier discharge according to claim 1, characterized in that the high-voltage electrode is made in the form of a column of metal powder or of metal chips placed in a quartz tube.
RU2007139741/15A 2007-10-29 2007-10-29 Device for producing ozone using pulsed barrier discharge RU2363653C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007139741/15A RU2363653C1 (en) 2007-10-29 2007-10-29 Device for producing ozone using pulsed barrier discharge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007139741/15A RU2363653C1 (en) 2007-10-29 2007-10-29 Device for producing ozone using pulsed barrier discharge

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007139741A RU2007139741A (en) 2009-05-10
RU2363653C1 true RU2363653C1 (en) 2009-08-10

Family

ID=41019439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007139741/15A RU2363653C1 (en) 2007-10-29 2007-10-29 Device for producing ozone using pulsed barrier discharge

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2363653C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011102753A1 (en) * 2010-02-16 2011-08-25 Vlaskin Alexandr Nikolaevich Gas-discharge ozonator power supply device
RU2660597C1 (en) * 2017-04-27 2018-07-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) High-voltage pulse generator for electric discharge technologies

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110002405B (en) * 2019-04-22 2023-06-02 金毅电子(深圳)有限公司 Handheld ozone generator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011102753A1 (en) * 2010-02-16 2011-08-25 Vlaskin Alexandr Nikolaevich Gas-discharge ozonator power supply device
RU2660597C1 (en) * 2017-04-27 2018-07-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) High-voltage pulse generator for electric discharge technologies

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007139741A (en) 2009-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7943098B2 (en) Apparatus for generating ozone and/or O1 using a high energy plasma discharge
US3954592A (en) Electrolysis apparatus
US6730277B2 (en) Ozone generator
Takaki et al. Influence of circuit parameter on ozone synthesis using inductive energy storage system pulsed power generator
RU2363653C1 (en) Device for producing ozone using pulsed barrier discharge
Amjad et al. Analysis, design, and implementation of multiple parallel ozone chambers for high flow rate
US4385261A (en) Method and apparatus for the execution of gas discharge reactions
CN107233786A (en) A kind of low-temperature plasma generator of spiral along surface structure
RU2671720C2 (en) Device for production of hydrogen and oxygen water
Huang et al. A comparative study of ozone generation using pulsed and continuous AC dielectric barrier discharges
RU2795675C1 (en) Pulse generator for excitation of active media on self-terminating transitions of metal atoms
Facta et al. Implementation of photovoltaic and simple resonant power converter for high frequency discharge application
Boyko et al. Generators of high-voltage pulses with a repetition rate of 50000 pulses per second
Andreev et al. A barrierless pulse discharge cell
CN206359246U (en) A kind of water-cooled tubular ozone generator
RU91064U1 (en) Ozone Generator
US3843882A (en) Apparatus for electrical discharge treatment of a gas flow
RU94965U1 (en) GAS DISCHARGE POWER SUPPLY DEVICE
Hartmann et al. All-solid-state power modulator for pulsed corona plasma reactors
Yu et al. Partitioned operation method for reactive oxygen species reactor array at atmospheric pressure
CN216141311U (en) Discharge plasma device for water treatment
JP2009215095A (en) Power supply for ozone generator
Parameswarreddy et al. Design and development of a portable high voltage variable pulsed power source using flyback converter and rotary spark gap from a 12v battery
RU2545305C2 (en) Pulse barrier-free ozone generator
Akbari et al. Efficient ozone generator using full-bridge inverter and its performance evaluations

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20100118

QC41 Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20100118

Effective date: 20121102

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20131121

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20140701

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20150326