RU2381989C2 - Электродная система генератора озона - Google Patents

Электродная система генератора озона Download PDF

Info

Publication number
RU2381989C2
RU2381989C2 RU2007142135/15A RU2007142135A RU2381989C2 RU 2381989 C2 RU2381989 C2 RU 2381989C2 RU 2007142135/15 A RU2007142135/15 A RU 2007142135/15A RU 2007142135 A RU2007142135 A RU 2007142135A RU 2381989 C2 RU2381989 C2 RU 2381989C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dielectric
electrode system
ozone
ozone generator
frame
Prior art date
Application number
RU2007142135/15A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007142135A (ru
Inventor
Георгий Геннадиевич Губарев (UA)
Георгий Геннадиевич Губарев
Николай Афанасьевич Шпитальный (UA)
Николай Афанасьевич Шпитальный
Original Assignee
Георгий Геннадиевич Губарев
Николай Афанасьевич Шпитальный
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 Георгий Геннадиевич Губарев, Николай Афанасьевич Шпитальный filed Critical Георгий Геннадиевич Губарев
Publication of RU2007142135A publication Critical patent/RU2007142135A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2381989C2 publication Critical patent/RU2381989C2/ru

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к генераторам для синтеза озона из кислорода из воздуха атмосферы и других кислородосодержащих газовых смесей. Электродная система генератора озона включает диэлектрический каркас, проводники, первый и второй электроды, выполненные в виде жил первого и второго одножильного изолированного диэлектриком провода, намотанные на внешнюю поверхность диэлектрического каркаса в один слой наматывания на постоянном расстоянии один от другого не больше диаметра провода одновременно и параллельно, при этом начало и конец жилы первого провода и начало и конец жилы второго провода соединены между собою вне зоны реакции и присоединены к первому и соответственно второму выходу источника питания озонатора через проводник. Технический результат: создание технологичной, малогабаритной, простой в изготовлении, удобной в эксплуатации конструкции генератора озона при обеспечении высокой производительности озона, а также повышение надежности и возможность управлять работой генератора озона. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к технике высокого напряжения, а именно к генераторам для синтеза озона электрофизическим способом в объеме незавершенного электрического разряда в атмосфере кислорода или кислородосодержащих газовых смесей.
Известные на сегодня устройства для генерации озона (озонаторы) электрофизическим способом делятся на генераторы коронного разряда и генераторы барьерного разряда [1], [2].
Генераторы озона коронного разряда имеют недостаточную для многих практических применений производительность, большие габариты и низкую надежность.
Таких недостатков не имеют генераторы барьерного разряда. Поэтому они являются более перспективными для интенсификации таких технологических процессов, как водоподготовка питьевой воды, воды для бассейнов, обеззараживание канализационных вод, отбеливание целлюлозы, переработка отработанных резинотехнических изделий, озонолиз нефти, обработка семян в сельскохозяйственном производстве, увеличение сроков сохранности сельскохозяйственной продукции.
Электродная система таких генераторов озона имеет в своем составе два металлических разнополярных электрода, например пластинчатые [2], коаксиальные [3], [4], [5], или в виде гофрированных мембран [6], цилиндрических или трубчатых проводников [7], а также проводов [8], намотанных на каркас, один или более диэлектрических барьера с зазорами между ними, в которых при присоединении электродов к источнику высокого переменного напряжения и происходит незавершенный электрический разряд, получивший название барьерного. В объеме этого разряда при наличии кислорода осуществляется синтез озона. При увеличении частоты подведенного напряжения в генераторах озона барьерного разряда удалось значительно увеличить производительность генераторов в сравнении с генераторами коронного разряда.
К недостаткам электродной системы таких генераторов озона можно отнести недостаточную для интенсификации многих технологических процессов производительность, сложность конструкции и ее нетехнологичность, сложность изготовления и эксплуатации, большие габариты и значительную материалоемкость, высокую стоимость. Все это снижает технико-экономические показатели генераторов озона и увеличивает стоимость озона, который в них вырабатывается.
В основу изобретения положена задача создания электродной системы генератора озона, которая не имеет указанных недостатков.
Поставленная задача решается тем, что в электродной системе генератора озона, которая включает в себя диэлектрический каркас в виде крестообразной конструкции или в виде диэлектрической трубы, первый и второй электроды в виде жил первого и второго одножильного изолированного диэлектриком провода, намотанные одновременно и параллельно на внешнюю поверхность диэлектрического каркаса, проводники для присоединения первого и второго электродов к выходам источника питания озонатора, указанные первый и второй одножильные провода намотаны в один слой наматывания на постоянном расстоянии один от другого не больше диаметра провода (фиг.1-4). При этом начало и конец жилы первого провода соединены между собою вне зоны реакции и присоединены к первому выходу источника питания озонатора, а начало и конец жилы второго провода соединены между собою вне зоны реакции и присоединены ко второму выходу источника питания озонатора (фиг.1-4).
Предложенная конструкция электродной системы озонатора обеспечивает возможность озонирования внутреннего объема помещений, камер для хранения зерна, овощей, продуктов, для обработки озоном поверхностей и медицинских инструментов (в закрытых камерах) и т.д. Все это также позволяет упростить конструкцию электродной системы, снизить ее стоимость, повысить экономичность использования и в то же время применять для указанных или аналогичных целей. Такая конструкция также обеспечивает большую надежность и долговечность работы озонатора, поскольку исключает контакт озона с металлом электродов в зоне реакции.
В некоторых практических применениях более приемлемый вариант электродной системы генератора озона, когда необходимо весь озон, который вырабатывается, собирать и направлять в определенное устройство либо на определенный технологический процесс, одновременно обеспечивая высокую производительность озонатора. Для обеспечения таких возможностей электродная система дополнительно имеет внешний диэлектрический герметичный кожух, который охватывает электродную систему и выполнен любым известным способом, и дополнительно введенные одну или несколько пар штуцеров для продувки электродной системы кислородом или газовыми смесями с кислородом. При этом штуцеры размещены в диэлектрическом кожухе в осевой плоскости перпендикулярно и попарно оси диэлектрического каркаса так, что подводящий и отводящий штуцеры размещены на диэлектрическом кожухе диаметрально противоположно на одном перпендикуляре к оси каркаса наматывания (фиг.5-6).
Для уменьшения температуры в зоне синтеза озона и для ее поддержания в оптимальных границах диэлектрический герметичный кожух электродной системы генератора озона выполнен в виде диэлектрической трубы и двух торцовых фланцев, при этом фланцы герметически стыкуются с диэлектрическим каркасом так, что внутренний объем каркаса и фланцы образуют объем охлаждения электродной системы. При этом для прокачки охлаждающей жидкости или газа дополнительно введенные подводящий и отводящий штуцеры размещены компланарно оси диэлектрического каркаса на торцевых фланцах кожуха (фиг.5-6).
Суть изобретения поясняется фиг.1-6, на которых показаны профильные и фронтальные проекции соответствующих вариантов электродной системы. Электродная система генератора озона (фиг.1-2) включает в себя: 1 - первый электрод в виде жилы первого провода, 2 - второй электрод в виде жилы второго провода, 3 - первый диэлектрический барьер в виде изоляции первого провода, 4 - второй диэлектрический барьер в виде изоляции второго провода, 5 - диэлектрический каркас для наматывания первого и второго провода (на фиг.1, 2 в виде крестовины из диэлектрических пластин). На фиг.3-4 диэлектрический каркас для наматывания первого и второго провода выполнен в виде диэлектрической цилиндрической трубы 6. При этом на фиг.1-4 также показан вариант выполнения электродной системы генератора озона соответственно с п.1 формулы, в котором начало и конец жилы первого провода соединены между собой вне зоны реакции и присоединены к первому выходу источника питания озонатора, а начало и конец жилы второго провода соединены между собою вне зоны реакции и присоединены ко второму выходу источника питания озонатора (проводники для присоединения жил на фиг.1-4 не показаны).
На фиг.5-6 (что соответствует п.п. 2-3 формулы) предложен вариант отделения электродной системы генератора озона от окружающей среды и вариант подачи к зоне реакции синтеза озона кислорода. Здесь же предложен вариант системы охлаждения зоны реакции. Для этого электродная система дополнительно имеет внешний диэлектрический и герметичный кожух, который охватывает электродную систему и выполнен соответственно п.3 формулы, в виде диэлектрической трубы 7 и двух торцовых фланцев 8 и 9. В электродную систему также дополнительно введены одна или несколько пар штуцеров, например 10 - подводящие, а 11 - отводящие штуцеры (трубопроводы для продувки электродной системы кислородом или газовыми смесями с кислородом на фиг.5-6 не показаны).
Соответственно п.3 формулы внутренний объем каркаса наматывания 6 и фланцы 8 и 9 образуют объем охлаждения электродной системы, при этом для прокачки охлаждающей жидкости или газа дополнительно введены подводящий 12 и отводящий 13 штуцеры, которые размещены компланарно оси диэлектрического каркаса 6 на торцовых фланцах 8 и 9 кожуха.
Электродная система генератора озона работает следующим образом. При подаче переменного высокого напряжения от источника питания генератора озона (на фигурах не показан) на жилы 1 и 2 первого и второго проводов напряжение в промежутке первый барьер 3 - газовый промежуток - второй барьер 4 распределяется обратно пропорционально электрическим емкостям соответствующих элементов промежутка. Поэтому основное значение напряжения будет приходиться на газовый промежуток. При одновременном и параллельном наматывании первого 1 и второго 2 проводов на внешнюю поверхность диэлектрического каркаса 5 в один слой наматывания виток к витку, или на расстоянии не больше диаметра провода, с сохранением порядка и шага наматывания от начала и до конца наматывания, между проводами по всей их длине создаются условия для возникновения резко неоднородных электрических полей высокой напряженности. При высоких уровнях выходного напряжения источника питания и вследствие резкой неравномерности электрического поля в газовом промежутке достигаются значения напряженности электрического поля, которые превышают значения пробивной напряженности. Это приводит к загоранию электрического разряда в газовом промежутке между диэлектрическими барьерами 3 и 4, но вследствие наличия диэлектрических барьеров 3 и 4 и переменного характера приложенного высокого напряжения такой разряд есть незавершенным и не приводит к полному пробою промежутка между электродами 1 и 2. В зоне такого разряда (он получил название барьерного), как свидетельствует теория и практика, создаются условия для синтеза озона из кислорода. Поскольку длина провода, намотанного на каркасе 5, в предложенной электродной системе может составлять от нескольких единиц до нескольких десятков метров, то зона реакции синтеза озона может иметь значительные объемы и при соответствующей мощности источника питания и при создании оптимальных температурных условий обеспечит высокую производительность и экономичность синтеза озона, что есть одной из целей изобретения. При этом, как показывают физические эксперименты с электродной системой, предложенное расстояние между проводами не больше диаметра провода обеспечивает наивысшую производительность озона в электродной системе при оптимальном значении необходимого уровня выходного напряжения источника питания озонатора, что является важным условием целей изобретения.
Высокую надежность работы электродной системы генератора озона и исключение контакта озона с металлом электродов в зоне реакции (что важно для уменьшения коррозии электродов и ряда практических применений озона, например, для медицинских целей) обеспечивает вариант выполнения конструкции электродной системы согласно п.1 формулы, в котором начало и конец жилы 1 первого провода соединены между собою вне зоны реакции и присоединены к первому выходу источника питания озонатора (фиг.1-4), а начало и конец жилы 2 второго провода также соединены между собою вне зоны реакции и присоединены ко второму выходу источника питания озонатора.
Для обеспечения сбора и направления синтезированного озона в заданное устройство или процесс электродная система генератора озона, соответственно п.2 формулы изобретения дополнительно имеет внешний диэлектрический и герметичный кожух, который охватывает электродную систему, дополнительно введенные одну или несколько пар штуцеров для продувки электродной системы кислородом или газовыми смесями с кислородом. Размещение штуцеров в диэлектрическом кожухе в осевой плоскости попарно и перпендикулярно оси диэлектрического каркаса так, что подводящий и отводящий штуцеры размещены на диэлектрическом кожухе диаметрально противоположно, на одном перпендикуляре к оси каркаса наматывания проводов (фиг.5-6), позволяет наиболее эффективно и равномерно вдувать кислород в зону реакции синтеза озона и эффективно отводить озон от зоны реакции, не допуская его перегрева и распада. Такое размещение подводящих и отводящих штуцеров разрешает использовать предложенную электродную систему в генераторах озона высокой мощности и производительности.
Для эффективного использования указанной системы в мощных генераторах озона диэлектрический герметичный кожух электродной системы генератора озона выполнен в виде диэлектрической трубы и двух торцовых фланцев, которые герметически стыкуются с диэлектрическим каркасом для наматывания проводов так, что внутренний объем каркаса и фланцы образуют объем охлаждения электродной системы. Для прокачки охлаждающей жидкости или газа через объем охлаждения дополнительно введены подводящий и отводящий штуцеры, размещенные компланарно к оси диэлектрического каркаса на торцевых фланцах кожуха (фиг.5-6). Указанные отличительные признаки изобретения разрешают принудительно уменьшать температуру в зоне синтеза озона и поддерживать ее в оптимальных пределах. Это позволяет использовать электродную систему в мощных и высокопроизводительных генераторах озона с контролируемым процессом синтеза озона.
Таким образом, в предложенном устройстве положительный эффект достигается за счет того, что обеспечивается высокая производительность, простота конструкции и ее технологичность, простота изготовления и эксплуатации, низкая стоимость и небольшие габариты. Указанные достоинства предложенного решения очень актуальны для целого ряда практических применений генераторов озона. Кроме этого предложенная конструкция системы продувки и охлаждение электродной системы значительно повышает надежность, срок службы и эффективность, а также управляемость работой генератора озона.
Проведенная проверка предложенной электродной системы генератора озона на действующем макете показала ее эффективность и подтвердила все вышеперечисленные положительные качества.
Простота и технологичность предложенной конструкции электродной системы уменьшает габариты, массу и технологическую и эксплуатационную сложность генераторов озона. При этом упрощение конструкции ведет к возрастанию надежности и снижению общей стоимости генераторов озона.
Источника информации.
1. Коробцев С.В., Медведев Д.Д. Ширяевский В.Л. Получение озона в коронном разряде на неосушенном воздухе. Стр.31-35. В книге «Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии» Материалы 25-го Всероссийского семинара. Под ред. В.В.Лунина, В.Г.Самойловича и С.Н.Ткаченко. - М.: Изд-во «Университет и школа», 2003-182 с.
2. Данилин В.В., Кокуркин М.П., Остапенко Е.И., Пашин М.М., Смородин А.И., Фомченков А.Т. Отечественные генераторы озона большой производительности с пластинчатыми электродами при работе на воздухе и кислороде (результаты испытаний). Стр.23-30. В книге «Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии» Материалы 25-го Всероссийского семинара. Под ред. В.В.Лунина, В.Г.Самойловича и С.Н.Ткаченко. - М.: Изд-во «Университет и школа», 2003-182 с.
3. Патент России №94042390. Генератор озона с электродом в форме цилиндрических спиралей, способ генерации озона и способ изготовления генератора.
4. Патент России №2118939. Малогабаритный генератор озона.
5. Патент Украины №5147. Генератор озону.
6. Патент России №2199487. Система электродов генератора озона.
7. Авторское свидетельство СССР, SU 1789504 А1. Озонатор.
8. Аванесов А.В., Дамбраускас С.Г., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. «Генерация УФ излучения и электросинтез озона в барьерном разряде с новой структурой электродов». Препринт НИИЯФ МГУ-2007-6/827.

Claims (3)

1. Электродная система генератора озона для получения озона из кислорода, из воздуха атмосферы и других кислородосодержащих газовых смесей, который включает в себя диэлектрический каркас, первый и второй электроды в виде жил первого и второго одножильного изолированного диэлектриком провода, намотанные одновременно и параллельно на внешнюю поверхность диэлектрического каркаса, проводники для присоединения первого и второго электродов к выходам источника питания озонатора, которая отличается тем, что первый и второй одножильные провода намотаны в один слой наматывания на постоянном расстоянии один от другого не больше диаметра провода, при этом начало и конец жилы первого провода соединены между собою вне зоны реакции и присоединены к первому выходу источника питания озонатора, а начало и конец жилы второго провода соединены между собою вне зоны реакции и присоединены ко второму выходу источника питания озонатора.
2. Электродная система генератора озона по п.1, которая отличается тем, что дополнительно имеет внешний диэлектрический и герметичный кожух, который охватывает электродную систему, и дополнительно введенные одну или несколько пар штуцеров для продувки электродной системы кислородом или газовыми смесями с кислородом, при этом штуцеры размещены в диэлектрическом кожухе в осевой плоскости, перпендикулярно и попарно оси диэлектрического каркаса так, что подводящий и отводящий штуцеры находятся на диэлектрическом кожухе диаметрально на одном перпендикуляре к оси каркаса наматывания проводов.
3. Электродная система генератора озона по п.2, которая отличается тем, что диэлектрический герметичный кожух выполнен в виде диэлектрической трубы и двух торцевых фланцев, при этом фланцы герметично стыкуются с диэлектрическим каркасом так, что внутренний объем каркаса и фланцы образуют объем охлаждения электродной системы, при этом для прокачки охлаждающей жидкости или газа дополнительно введены подводящий и отводящий штуцеры, размещенные компланарно оси диэлектрического каркаса на торцевых фланцах кожуха.
RU2007142135/15A 2007-10-04 2007-11-14 Электродная система генератора озона RU2381989C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200710980 2007-10-04
UAA200710980A UA86521C2 (ru) 2007-10-04 2007-10-04 Электродная система для генерации озона

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007142135A RU2007142135A (ru) 2009-05-20
RU2381989C2 true RU2381989C2 (ru) 2010-02-20

Family

ID=41021438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007142135/15A RU2381989C2 (ru) 2007-10-04 2007-11-14 Электродная система генератора озона

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2381989C2 (ru)
UA (1) UA86521C2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2523805C1 (ru) * 2013-02-07 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Озонатор
WO2015020562A1 (ru) * 2013-08-05 2015-02-12 ПОПОВА, Людмила Геннадьевна Генератор озона
WO2015020563A1 (ru) * 2013-08-05 2015-02-12 ПОПОВА, Людмила Геннадьевна Электрод для генератора озона

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ABAHECOB A.B., ДАМБРАУСКАС С.Г., РАХИМОВ A.T., САЕНКО В.Б. Генерация УФ-излучения и электросинтез озона в барьерном разряде с новой структурой электродов, препринт НИИЯФ МГУ-2007-6/827, статья поступила в ОНТИ 07.08.2007. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2523805C1 (ru) * 2013-02-07 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Озонатор
WO2015020562A1 (ru) * 2013-08-05 2015-02-12 ПОПОВА, Людмила Геннадьевна Генератор озона
WO2015020563A1 (ru) * 2013-08-05 2015-02-12 ПОПОВА, Людмила Геннадьевна Электрод для генератора озона

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007142135A (ru) 2009-05-20
UA86521C2 (ru) 2009-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI75328C (fi) Anordning foer producering av ozon.
US5503809A (en) Compact ozone generator
KR101605070B1 (ko) 저온 수중 플라즈마 발생 장치
EP0625958A1 (en) Ozone generator having an electrode formed of a mass of helical windings and associated method
JP2012144425A (ja) オゾン発生装置
US20070071658A1 (en) Corona discharge ozone generator
RU2381989C2 (ru) Электродная система генератора озона
JP2009114003A (ja) オゾン発生装置
JP2003034509A (ja) オゾン発生装置
RU2316468C2 (ru) Озонатор
KR100359201B1 (ko) 오존발생장치용 방전전극
RU2394756C1 (ru) Озонатор
Tamaribuchi et al. Effect of pulse width on generation of ozone by pulsed streamer discharge
ES2741747T3 (es) Procedimiento para el control de un generador de ozono
JP2018531876A (ja) 複数酸素同素体ジェネレータ
RU2307787C2 (ru) Озонатор
JP4342991B2 (ja) オゾン発生装置
JP5836808B2 (ja) オゾン発生装置
CN203866035U (zh) 纳米陶瓷作为介电体的臭氧生成器
RU2153465C2 (ru) Генератор озона
SU1754648A1 (ru) Способ получени озона и устройство дл его осуществлени
UA108992C2 (xx) Реактор синтезу озону
RU2545305C2 (ru) Импульсный безбарьерный озонатор
RU2290365C1 (ru) Трехфазный генератор озона
NL1042661B1 (en) Method and device for producing ozone

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101115