RU2545305C2 - Pulse barrier-free ozone generator - Google Patents

Pulse barrier-free ozone generator Download PDF

Info

Publication number
RU2545305C2
RU2545305C2 RU2013132060/05A RU2013132060A RU2545305C2 RU 2545305 C2 RU2545305 C2 RU 2545305C2 RU 2013132060/05 A RU2013132060/05 A RU 2013132060/05A RU 2013132060 A RU2013132060 A RU 2013132060A RU 2545305 C2 RU2545305 C2 RU 2545305C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
ozone
plates
distance
electrode
Prior art date
Application number
RU2013132060/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013132060A (en
Inventor
Юрий Петрович Пичугин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова"
Priority to RU2013132060/05A priority Critical patent/RU2545305C2/en
Publication of RU2013132060A publication Critical patent/RU2013132060A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2545305C2 publication Critical patent/RU2545305C2/en

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: pulse barrier-free ozone generator is related to ozone generating systems intended to produce ozone for its usage in water treatment and disinfection technologies. In pulse barrier-free ozone generator comprised of a metal body and electrode system with discharge elements mounted in the above body each of discharge elements consists of low- and high-voltage electrodes connected to high-voltage pulse generator; the body contains two dielectric plates set opposite each other. At one of the above plates there is high-voltage electrode represented as a single-layer winding of non-insulated wire with diameter bigger than distance between the plates, at that winding pitch is at least 2 more than distance of electrical breakdown. Low-voltage electrode is made in similar way and is installed at the other plate. The electrodes are shifted relative to each other per a half of winding pitch.
EFFECT: assembly is characterised by improved efficiency of ozone production, simple design and small dimensions.
2 dwg

Description

Изобретение относится к очистке питьевой и сточных вод с помощью озона, вырабатываемого безбарьерным озонаторам.The invention relates to the treatment of drinking and wastewater using ozone produced by barrier-free ozonizers.

Известен безбарьерный озонатор (А.с. СССР №1465412, опубл. 15.03.89 №10) с камерой, содержащей внешний цилиндрический электрод и внутренний электрод, снабженный разрядными дисками.Known barrier-free ozonizer (AS USSR No. 1465412, publ. March 15, 89 No. 10) with a camera containing an external cylindrical electrode and an internal electrode equipped with discharge disks.

Недостатками устройства являются относительно низкая достигаемая концентрация озона 4-5 г/м3 и относительно большие габариты, особенно при многокамерном исполнении озонатора.The disadvantages of the device are the relatively low achievable ozone concentration of 4-5 g / m 3 and the relatively large dimensions, especially with multi-chamber performance of the ozonizer.

Известен также безбарьерный озонатор (патент РФ №2179150, опубл. 10.02.2002) с камерой, содержащей высоковольтный и заземленный электрод, выполненные в форме колец, подключенные к генератору импульсов, а в межэлектродном пространстве коаксиально закреплены плоские кольцевые электроды, также подключенные к генератору импульсов.Also known is barrier-free ozonizer (RF patent No. 2179150, publ. 02/10/2002) with a chamber containing a high-voltage and grounded electrode, made in the form of rings, connected to a pulse generator, and flat ring electrodes coaxially fixed in the interelectrode space, also connected to a pulse generator .

В данном устройстве достигаемая концентрация выше, чем в предыдущем аналоге, только в 2-3 раза и также имеет место такой недостаток, как повышенные габариты.In this device, the achieved concentration is higher than in the previous analogue, only 2-3 times and also there is such a disadvantage as increased dimensions.

Относительно низкая достигаемая концентрация озона в представленных аналогах связана с дискретностью синтеза озона как во времени, так и в объеме озонаторных камер. Временная дискретность обусловлена как частотой следования импульсов, так и процессами в коронном разряде. Пространственная дискретность обусловлена конструкцией электродных систем. В первом аналоге пространственная дискретность вызывается дисками высоковольтного электрода. Они располагаются поочередно через некоторый промежуток. Во втором аналоге пространственная дискретность обусловлена конечными размерами кольцевых электродов.The relatively low achieved ozone concentration in the presented analogues is related to the discreteness of ozone synthesis both in time and in the volume of ozonization chambers. Temporal discreteness is due to both the pulse repetition rate and the processes in the corona discharge. The spatial discreteness is due to the design of the electrode systems. In the first analogue, spatial discreteness is caused by the disks of a high-voltage electrode. They are arranged alternately through a certain interval. In the second analogue, spatial discreteness is due to the finite dimensions of the ring electrodes.

В интервале между актами синтеза озона значительная часть озонируемого газа проходит внутри озонаторной камеры, не подвергаясь озонированию, и разбавляет озон. В итоге на выходе концентрация по озону падает.In the interval between the acts of ozone synthesis, a significant part of the ozonized gas passes inside the ozonization chamber without being subjected to ozonation, and dilutes ozone. As a result, the ozone concentration decreases at the output.

Наиболее близким к заявленному устройству и выбранным за прототип является озонатор, описанный в патенте РФ №2220093, опубл. 27.12.2003.Closest to the claimed device and selected for the prototype is the ozonizer described in RF patent No. 2220093, publ. 12/27/2003.

Импульсный безбарьерный озонатор, содержащий корпус и размещенную в корпусе электродную систему, содержащую разрядные элементы, каждый из которых состоит из коаксиальных внешнего низковольтного электрода и внутреннего высоковольтного электрода, подключенных к высоковольтному генератору импульсов. Здесь пространственная дискретность значительно меньше и обусловлена в основном неоднородностью электрического поля. Синтез озона осуществляется в областях, прилежащих к внутреннему высоковольтному электроду.A pulsed barrier-free ozonizer comprising a housing and an electrode system located in the housing containing discharge elements, each of which consists of a coaxial external low-voltage electrode and an internal high-voltage electrode connected to a high-voltage pulse generator. Here, the spatial discreteness is much smaller and is mainly due to the inhomogeneity of the electric field. Ozone synthesis is carried out in areas adjacent to the internal high-voltage electrode.

Однако, как и в аналогах, генератор состоит из отдельных герметически изолированных друг от друга камер, что приводит к усложнению конструкции и повышению габаритов.However, as in analogues, the generator consists of separate chambers that are hermetically isolated from each other, which leads to a complication of the design and an increase in dimensions.

Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение концентрации озона и процесса наработки озона, а также упрощение конструкции и уменьшение габаритных размеров.The technical result of the claimed invention is to increase the concentration of ozone and the ozone production process, as well as simplifying the design and reducing overall dimensions.

Поставленная техническая задача решается тем, что в импульсном безбарьерном озонаторе, содержащем металлический корпус и размещенную в корпусе электродную систему, содержащую разрядные элементы, каждый из которых состоит из низковольтного и высоковольтного электродов, подключенных к высоковольтному генератору импульсов, согласно заявляемому изобретению корпус содержит две диэлектрические пластины, установленные против друг друга. Причем на одной из пластин расположен высоковольтный электрод, представляющий собой однослойную обмотку из неизолированного провода, диаметр которой меньше расстояния между пластинами, причем шаг обмотки не менее чем в 2 раза больше расстояния электрического пробоя. Аналогично выполнен низковольтный электрод, установленный на другой пластине, причем электроды смещены относительно друг друга на полшага обмотки.The stated technical problem is solved in that in a pulsed barrier-free ozonizer containing a metal housing and placed in the housing an electrode system containing discharge elements, each of which consists of low-voltage and high-voltage electrodes connected to a high-voltage pulse generator, according to the claimed invention, the housing contains two dielectric plates set against each other. Moreover, on one of the plates there is a high-voltage electrode, which is a single-layer winding of bare wire, the diameter of which is less than the distance between the plates, and the step of the winding is not less than 2 times the distance of electrical breakdown. Similarly, a low-voltage electrode is mounted on another plate, and the electrodes are offset relative to each other by half a step of the winding.

На фиг. 1 приведена схема импульсного генератора озона, на фиг. 2 - сечение озонаторной камеры.In FIG. 1 is a diagram of a pulsed ozone generator; FIG. 2 - section of the ozonation chamber.

Генератор озона состоит из корпуса, включающего две параллельные пластины 1 и 2, расстояние между которыми Δ=1-2 см, разделенные прокладками 3, образующие герметичную полость, с патрубками 8 и 9; обеспечивающими ввод, синтез и вывод озонируемого газа. На пластинах 1 и 2 установлены электроды в виде обмоток, выполненных из проволоки диаметром dпp, который меньше расстояния «Δ» между пластинами 1 и 2 (dпp<Δ). Электрод 4 установлен на пластине 1, а электрод 5 - на пластине 2, причем каждый из двух электродов состоит из параллельных равномерно расположенных неизолированных проводников с шагом «h», причем относительно друг друга проводники электродов 4 и 5 сдвинуты на полшага h/2. То есть расстояние между витками двух обмоток равно h/2. Каждый из электродов 4 и 5 имеет вывод: электрод 4 вывод 6, а электрод 5 вывод 7. К выводам 6 и 7 подключен высоковольтный наносекундный генератор 10.The ozone generator consists of a housing, including two parallel plates 1 and 2, the distance between which Δ = 1-2 cm, separated by gaskets 3, forming an airtight cavity, with nozzles 8 and 9; providing input, synthesis and withdrawal of ozonated gas. On the plates 1 and 2, electrodes are installed in the form of windings made of wire with a diameter d pp , which is less than the distance "Δ" between the plates 1 and 2 (d pp <Δ). The electrode 4 is mounted on the plate 1, and the electrode 5 on the plate 2, each of the two electrodes consisting of parallel, evenly spaced uninsulated conductors with a step of "h", and the conductors of the electrodes 4 and 5 are shifted relative to each other by half a step h / 2. That is, the distance between the turns of the two windings is equal to h / 2. Each of the electrodes 4 and 5 has a terminal: an electrode 4 is a terminal 6, and an electrode 5 is a terminal 7. A high-voltage nanosecond generator 10 is connected to the terminals 6 and 7.

Шаг намотки «h» обмоток выбирается из условия: отсутствие искрового пробоя между электродами 4 и 5 и определяется расстоянием между электродами «h/2».The winding pitch "h" of the windings is selected from the condition: the absence of spark breakdown between electrodes 4 and 5 and is determined by the distance between the electrodes "h / 2".

Озонатор работает следующим образом. Подача воздуха или кислорода на электродную систему 4 и 5 осуществляется через входной патрубок 8. При подаче от высоковольтного наносекундного источника питания 10 импульсов напряжения на электроды 4 и 5 между ними возникает импульсный коронный разряд для вырабатывания озона. Обогащенный озоном озонируемый газ выносится из разрядной камеры через патрубок 9.The ozonizer works as follows. Air or oxygen is supplied to the electrode system 4 and 5 through the inlet 8. When 10 voltage pulses are supplied from the high-voltage nanosecond power source to the electrodes 4 and 5, a corona pulse is generated between them to produce ozone. Ozone-enriched ozonized gas is discharged from the discharge chamber through the pipe 9.

В частности, в лабораторных условиях проводились испытания заявляемого устройства.In particular, in the laboratory, tests were carried out on the inventive device.

Был изготовлен корпус длиной 30 см и шириной 20 см. Рабочий зазор в между двумя пластинами 2 мм (Δ). Электроды в виде обмоток выполнены из нихромовой проволоки диаметром dпp=0,5 мм, (dпp)<Δ). Расстояние между разнополярными электродами составляло 7 мм. Получена максимальная концентрация на неосушенном воздухе 17 г/м3 озона при расходе воздуха 500 литров в час. При таком же расходе на кислороде получена концентрация 32 г/м озона. Кислород подавался от концентратора кислорода марки «Армед». При этом параметры источника питания: фронт импульса 20 наносекунд, амплитуда импульса 20 киловольт, длительность импульса 500 наносекунд, частота следования импульсов 500 герцA casing 30 cm long and 20 cm wide was made. The working gap between the two plates was 2 mm (Δ). The electrodes in the form of windings are made of nichrome wire with a diameter of d pp = 0.5 mm, (d pp ) <Δ). The distance between the bipolar electrodes was 7 mm. A maximum concentration of 17 g / m 3 of ozone in the dry air was obtained at an air flow rate of 500 liters per hour. At the same oxygen consumption, a concentration of 32 g / m ozone was obtained. Oxygen was supplied from an Armed oxygen concentrator. In this case, the parameters of the power source: pulse front of 20 nanoseconds, pulse amplitude of 20 kilovolts, pulse duration of 500 nanoseconds, pulse repetition rate of 500 hertz

Для оптимальной работы устройства формируют длительность импульса высокого напряжения не более 0,5 мкс, а длительность фронта не более 100 нс. Наибольшая эффективность достигается при амплитуде напряжения, близкой к началу искрового пробоя. В этом случае коронный разряд обладает наибольшим объемом и однородностью по плотности тока и наивысшей эффективностью выработки озона. В случае возможного редкого искрового пробоя газового промежутка эффективность выработки озона практически не снижается. Основным достоинством, обусловленным конструкцией заявляемого устройства, является наименьшая пространственная дискретность. Разряды в представленной конструкции развиваются по обе стороны каждого электрода (кроме крайних электродов). Коронные разряды практически заполняют весь объем озонаторной камеры. Малые размеры проволочных электродов не оказывают заметного влияния на пространственную дискретность коронного разряда. В итоге практически во всем объеме озонаторной камеры осуществляется синтез озона, и концентрация получается наибольшей. Кроме этого, предлагаемое устройство может содержать камеру, состоящую из множества проволочных электродов, и фактически представляет собой многокамерную конструкцию. Это и приводит к упрощению устройства и уменьшению габаритных размеров.For optimal operation of the device, a high voltage pulse duration of not more than 0.5 μs is formed, and a front duration of not more than 100 ns. The greatest efficiency is achieved with a voltage amplitude close to the beginning of spark breakdown. In this case, the corona discharge has the greatest volume and uniformity in current density and the highest ozone generation efficiency. In the case of a possible rare spark breakdown of the gas gap, the efficiency of ozone production is practically not reduced. The main advantage due to the design of the claimed device is the smallest spatial discreteness. The discharges in the presented design develop on both sides of each electrode (except for the extreme electrodes). Corona discharges practically fill the entire volume of the ozonization chamber. The small size of the wire electrodes does not significantly affect the spatial resolution of the corona discharge. As a result, ozone synthesis is carried out in almost the entire volume of the ozonization chamber, and the concentration is greatest. In addition, the proposed device may contain a camera, consisting of many wire electrodes, and in fact is a multi-chamber design. This leads to a simplification of the device and a decrease in overall dimensions.

Claims (1)

Импульсный безбарьерный озонатор, содержащий металлический корпус и размещенную в корпусе электродную систему, содержащую разрядные элементы, каждый из которых состоит из высоковольтного и низковольтного электродов, подключенных к высоковольтному генератору импульсов, отличающийся тем, что корпус содержит две диэлектрические пластины, установленные против друг друга, на одной из пластин со стороны другой пластины установлен высоковольтный электрод, а низковольтный электрод установлен аналогично на другой пластине, при этом каждый из электродов представляет собой однослойную обмотку из проволоки, диаметр которой меньше расстояния между пластинами, причем шаг намотки «h» обмоток не менее чем в два раза больше расстояния электрического пробоя, а расстояние между витками двух обмоток равно h/2. A pulsed barrier-free ozonizer containing a metal housing and an electrode system located in the housing containing discharge elements, each of which consists of a high-voltage and low-voltage electrodes connected to a high-voltage pulse generator, characterized in that the housing contains two dielectric plates mounted against each other, on one of the plates on the side of the other plate has a high-voltage electrode, and a low-voltage electrode is installed similarly on another plate, with each of electrodes is a single layer coil of wire, the diameter of which is smaller than the distance between the plates, wherein the step of winding «h» windings not less than twice the distance of electrical breakdown and the distance between the turns of the two coils is equal to h / 2.
RU2013132060/05A 2013-07-10 2013-07-10 Pulse barrier-free ozone generator RU2545305C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013132060/05A RU2545305C2 (en) 2013-07-10 2013-07-10 Pulse barrier-free ozone generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013132060/05A RU2545305C2 (en) 2013-07-10 2013-07-10 Pulse barrier-free ozone generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013132060A RU2013132060A (en) 2015-01-20
RU2545305C2 true RU2545305C2 (en) 2015-03-27

Family

ID=53280694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013132060/05A RU2545305C2 (en) 2013-07-10 2013-07-10 Pulse barrier-free ozone generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2545305C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2827611C1 (en) * 2023-11-15 2024-09-30 Юрий Иванович Хрипко Method of processing organic wastes

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1465412A1 (en) * 1987-06-10 1989-03-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Apparatus for disinfection with ozone
WO1993016001A1 (en) * 1992-02-10 1993-08-19 O-Three Limited Ozone generator having an electrode formed of a mass of helical windings and associated method
RU2179150C2 (en) * 2000-01-24 2002-02-10 Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете Device for producing ozone
US6528022B1 (en) * 1999-11-29 2003-03-04 Yukio Kinoshita Ozone generating apparatus and corona generating apparatus
RU2211800C2 (en) * 2001-07-06 2003-09-10 Николай Иванович Бойко Ozone generation process and apparatus
RU2220093C2 (en) * 2001-06-14 2003-12-27 ООО НПК "Прогрессивные технологии" Method of synthesis of ozone and device for its realization

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1465412A1 (en) * 1987-06-10 1989-03-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Apparatus for disinfection with ozone
WO1993016001A1 (en) * 1992-02-10 1993-08-19 O-Three Limited Ozone generator having an electrode formed of a mass of helical windings and associated method
US6528022B1 (en) * 1999-11-29 2003-03-04 Yukio Kinoshita Ozone generating apparatus and corona generating apparatus
RU2179150C2 (en) * 2000-01-24 2002-02-10 Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете Device for producing ozone
RU2220093C2 (en) * 2001-06-14 2003-12-27 ООО НПК "Прогрессивные технологии" Method of synthesis of ozone and device for its realization
RU2211800C2 (en) * 2001-07-06 2003-09-10 Николай Иванович Бойко Ozone generation process and apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2827611C1 (en) * 2023-11-15 2024-09-30 Юрий Иванович Хрипко Method of processing organic wastes

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013132060A (en) 2015-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Huang et al. Escherichia coli inactivation in water using pulsed discharge
RU2545305C2 (en) Pulse barrier-free ozone generator
JP6157764B1 (en) Water treatment apparatus and water treatment method
Huiskamp et al. Ozone generation with a flexible solid-state Marx generator
Andreev et al. A barrierless pulse discharge cell
RU2363653C1 (en) Device for producing ozone using pulsed barrier discharge
RU2555659C2 (en) Air ozoniser
Tamaribuchi et al. Effect of pulse width on generation of ozone by pulsed streamer discharge
KR100278150B1 (en) Multi discharge type high efficiency ozone generator
US10647574B2 (en) Method and system of ozone generation
RU2394756C1 (en) Ozoniser
SU1754648A1 (en) Method and device for producing ozone
CN203866035U (en) Ozone generator adopting nanometer ceramic as dielectric substance
RU2352386C2 (en) Method of ozon synthesis, device for its realisation and electrode system for ozon synthesis
CN114745839B (en) Surface-body coupling discharge plasma device based on seed electron generation
RU2398328C2 (en) Gas ionisation method
Koyanagi et al. Nanosecond pulse discharge based ozone generation with 10 parallel reactors
RU2179150C2 (en) Device for producing ozone
RU2109221C1 (en) Air ozonization device
RU2117628C1 (en) Tubular ozonizer
Facta et al. Improvement in ozone generation with low voltage high frequency power converters
RU2220093C2 (en) Method of synthesis of ozone and device for its realization
RU2661232C1 (en) Ozone generation method and ozone generation portable device
RU2211800C2 (en) Ozone generation process and apparatus
Gugin et al. DESIGN OF A COLD ATMOSPHERIC PLASMA JET GENERATOR

Legal Events

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

Effective date: 20160711