RU50526U1

RU50526U1 - Ozone Generator

Info

Publication number: RU50526U1
Application number: RU2005125227/22U
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Силкин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Электроника силовая"
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2005-08-08
Publication date: 2006-01-20

Abstract

Полезная модель относится к электротехнологии и может быть использована при проектировании новых озонаторных установок повышенной производительности. Полезная модель снижает энергозатраты на синтез озона. Генератор озона, содержит металлические электроды, покрытые диэлектрическими слоями, разделенные разрядным промежутком, через который проходит поток кислородсодержащего газа. На поверхности диэлектрических слоев нанесены слои из металла, стойкого к воздействию температуры, электрического разряда и химически активных веществ и радикалов, образующихся при электрическом разряде в кислородсодержащем газе. The utility model relates to electrical technology and can be used in the design of new ozonation plants with increased productivity. A utility model reduces energy consumption for ozone synthesis. The ozone generator contains metal electrodes coated with dielectric layers separated by a discharge gap through which an oxygen-containing gas stream passes. On the surface of the dielectric layers deposited layers of a metal that is resistant to temperature, electrical discharge and chemically active substances and radicals formed during an electrical discharge in an oxygen-containing gas.

Description

Полезная модель относится к электротехнологии и может быть использована при проектировании новых озонаторных установок повышенной производительности со сниженными энергозатратами на синтез озона.The utility model relates to electrical technology and can be used in the design of new ozonation plants of increased productivity with reduced energy consumption for ozone synthesis.

Известен генератор озона, содержащий металлические электроды, покрытые диэлектрическими слоями, разделенные разрядным промежутком, через который проходит поток кислородсодержащего газа (А.с. 941278 СССР, МКИ С 01 В 13/11. Генератор озона / Савченко И.М., Шаляпин М.И. и др. - Заявл. 30.10.78, Опубл. 19.11.80. БИ №3).A known ozone generator containing metal electrodes coated with dielectric layers separated by a discharge gap through which a stream of oxygen-containing gas passes (A.S. 941278 USSR, MKI C 01 B 13/11. Ozone generator / Savchenko I.M., Chaliapin M. I. et al. - Declaration 30.10.78, Publ. 19.11.80. BI No. 3).

Недостатком генератора озона являются высокие энергозатраты на синтез озона, что обусловлено сравнительно низкой энергетической эффективностью примененной в известном устройстве формы барьерного разряда. Примененная форма барьерного разряда характеризуется малым выходом озона.The disadvantage of the ozone generator is the high energy consumption for the synthesis of ozone, which is due to the relatively low energy efficiency of the form of the barrier discharge used in the known device. The applied form of the barrier discharge is characterized by a low ozone output.

Известен генератор озона, содержащий металлические электроды, покрытые диэлектрическими слоями, разделенные разрядным промежутком, через который проходит поток кислородсодержащего газа (Р. 2320171 GB, IK С 01 В 13/11. Ozone generator / Burris W.A. - Priority Data 13.12.94, Date of Publication 10.06.98).A known ozone generator containing metal electrodes coated with dielectric layers separated by a discharge gap through which an oxygen-containing gas flows (R. 2320171 GB, IK C 01 B 13/11. Ozone generator / Burris WA - Priority Data 12/13/94, Date of Publication 06/10/98).

Известен генератор озона, содержащий металлические электроды, покрытые диэлектрическими слоями, разделенные разрядным промежутком, через который проходит поток кислородсодержащего газа (П. 2198134 РФ, МКИ С 01 В 13/11. Озонатор / Андрейчук В.К., Норков Д.А. и др. -Заявл. 30.10.01, Опубл. 10.02.03. БИМП №4).A known ozone generator containing metal electrodes coated with dielectric layers separated by a discharge gap through which a stream of oxygen-containing gas passes (P. 2198134 RF, MKI C 01 B 13/11. Ozonizer / Andreichuk V.K., Norkov D.A. and dr. -Oct. 30.10.01, Publish. 02.10.03. BIMP No. 4).

Данный генератор озона является наиболее близким по технической сущности к полезной модели и рассматривается в качестве прототипа.This ozone generator is the closest in technical essence to a utility model and is considered as a prototype.

Полезная модель направлена на решение задачи снижения энергозатрат на синтез озона, что является целью полезной модели.The utility model is aimed at solving the problem of reducing energy consumption for ozone synthesis, which is the purpose of the utility model.

Снижение энергозатрат на синтез озона достигается тем, что в генераторе озона, содержащем металлические электроды, покрытые диэлектрическими слоями, разделенные разрядным промежутком, через который проходит поток кислородсодержащего газа, на поверхности диэлектрических слоев нанесены слои из металла, стойкого к воздействию температуры, электрического разряда и химически активных веществ и радикалов, образующихся при электрическом разряде в кислородсодержащем газе.Reducing energy costs for ozone synthesis is achieved by the fact that in an ozone generator containing metal electrodes coated with dielectric layers, separated by a discharge gap through which a stream of oxygen-containing gas passes, layers of a metal resistant to temperature, electric discharge and chemically are deposited on the surface of the dielectric layers active substances and radicals generated by an electric discharge in an oxygen-containing gas.

Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является снижение энергозатрат на синтез озона. Это обеспечивается изменением конструкции генератора озона, увеличением полезной части энерговклада в электрический разряд за счет изменения формы барьерного разряда в кислородсодержащем газе, повышением равномерности распределения микроразрядов по поверхностям слоев из металла. Электрический разряд модифицируется за счет интенсификации скользящей формы барьерного разряда на поверхностях слоев из металла и снижения локальных температур в местах возбуждения микроразрядов.A significant difference characterizing the utility model is the reduction in energy consumption for ozone synthesis. This is ensured by a change in the design of the ozone generator, an increase in the useful part of the energy input into the electric discharge due to a change in the shape of the barrier discharge in an oxygen-containing gas, and an increase in the uniformity of the distribution of microdischarges on the surfaces of metal layers. The electric discharge is modified due to the intensification of the sliding form of the barrier discharge on the surfaces of metal layers and a decrease in local temperatures in the places of microdischarge excitation.

Снижение энергозатрат на синтез озона является полученным техническим результатом, обусловленным заявляемой конструкцией генератора озона, примененной формой барьерного разряда, характеризующейся большей энергетической эффективностью и The reduction in energy consumption for ozone synthesis is a technical result due to the claimed design of the ozone generator, the applied form of the barrier discharge, characterized by greater energy efficiency and

большим выходом озона, то есть отличительными признаками. Поэтому отличительные признаки заявляемого генератора озона являются существенными.a large output of ozone, that is, distinguishing features. Therefore, the distinguishing features of the inventive ozone generator are significant.

На рисунке приведен чертеж генератора озона, поясняющий устройство и принцип соединения его частей.The figure shows a drawing of an ozone generator, explaining the device and the principle of connection of its parts.

Генератор озона в рассматриваемом варианте имеет конструкцию с плоскими электродами. Направление потока кислородсодержащего газа через разрядный промежуток показано стрелкой. Принципиально система электродов генератора озона может содержать большое число чередующихся плоских электродов, или иметь цилиндрическую конструкцию. Принцип работы генератора озона и форма электрического разряда при этом не изменяются (в разрядном промежутка генератора озона возбуждается модифицированный барьерный разряд).The ozone generator in this embodiment has a design with flat electrodes. The direction of the flow of oxygen-containing gas through the discharge gap is shown by the arrow. Fundamentally, the ozone generator electrode system can contain a large number of alternating flat electrodes, or have a cylindrical design. The principle of operation of the ozone generator and the shape of the electric discharge are not changed (a modified barrier discharge is excited in the discharge gap of the ozone generator).

Генератор озона работает следующим образом. Кислородсодержащий газ проходит через разрядный промежуток в направлении, указанном стрелкой. Под действием напряжения внешнего источника переменного тока в разрядном промежутке между электродами генератора озона возбуждается электрический барьерный разряд. Электрический разряд имеет структуру отдельных микроразрядов, равномерно распределенных по поверхностям слоев из металла. За счет нанесения слоев из металла микроразряды не привязаны к участкам поверхностей слоев из металла, что повышает равномерность и стабильность электрического барьерного разряда. В микроразрядах в потоке кислородсодержащего газа происходит диссоциация молекул кислорода. Дополнительным фактором, обуславливающим процессы диссоциации молекул кислорода, является воздействие на кислородсодержащий газ ультрафиолетового излучения, генерируемого в барьерном разряде разрядного промежутка в потоке кислородсодержащего газа. Ультрафиолетовое излучение интенсифицирует процессы диссоциации молекул кислорода и барьерный разряд в разрядном промежутке. Образовавшиеся в результате диссоциации атомы кислорода при The ozone generator operates as follows. Oxygen-containing gas passes through the discharge gap in the direction of the arrow. Under the action of the voltage of an external AC source, an electric barrier discharge is excited in the discharge gap between the electrodes of the ozone generator. An electric discharge has the structure of individual microdischarges uniformly distributed over the surfaces of metal layers. Due to the deposition of layers of metal, microdischarges are not tied to the surface areas of the layers of metal, which increases the uniformity and stability of the electric barrier discharge. In microdischarges, oxygen molecules dissociate in a stream of oxygen-containing gas. An additional factor determining the processes of dissociation of oxygen molecules is the effect on the oxygen-containing gas of ultraviolet radiation generated in the barrier discharge of the discharge gap in the flow of oxygen-containing gas. Ultraviolet radiation intensifies the processes of dissociation of oxygen molecules and the barrier discharge in the discharge gap. Oxygen atoms formed as a result of dissociation during

столкновениях с молекулами кислорода образуют молекулы озона. Одновременно происходит и обратная реакция разложения озона в электрическом разряде, под действием ультрафиолетового излучения барьерного разряда в потоке кислородсодержащего газа и температуры. Технологические условия проведения синтеза обеспечиваются такими, что процесс образования озона в разрядном промежутке превалирует над процессом его разложения. В результате, на выходе из разрядного промежутка кислородсодержащий газ имеет в смеси заданное количество озона. Заданная концентрация озона определяется электрическим режимом генератора озона, качеством подготовки и очистки кислородсодержащего газа, а также условиями охлаждения элементов разрядного промежутка генератора озона и кислородсодержащего газа, интенсивностью и длинами волн ультрафиолетового излучения барьерного разряда в кислородсодержащем газе, интенсивностью локальных скользящих микроразрядов на поверхностях слоев из металла. За счет нанесения на поверхности диэлектрических слоев слоев из металла микроразряды возникают в объеме разрядного промежутка и более равномерно распределены в указанном объеме. Одновременно при возбуждении каждого микроразряда на этапе его релаксации на поверхностях слоев из металла возбуждаются локальные скользящие микроразряды. Форма и плотность локальных скользящих микроразрядов определяет эффективность синтеза озона. Наличие слоев из металла на поверхностях диэлектрических слоев обеспечивает более равномерное распределение локальных скользящих микроразрядов по поверхностям слоев из металла, что обеспечивает более низкую локальную температуру в местах возбуждения микроразрядов и увеличение выхода озона.collisions with oxygen molecules form ozone molecules. At the same time, the reverse reaction of the decomposition of ozone in an electric discharge occurs, under the influence of ultraviolet radiation of a barrier discharge in a stream of oxygen-containing gas and temperature. The technological conditions for the synthesis are provided such that the process of ozone formation in the discharge gap prevails over the process of its decomposition. As a result, at the outlet of the discharge gap, the oxygen-containing gas has a predetermined amount of ozone in the mixture. The predetermined ozone concentration is determined by the electric mode of the ozone generator, the quality of preparation and purification of the oxygen-containing gas, as well as the cooling conditions of the discharge gap elements of the ozone and oxygen-containing gas, the intensity and wavelengths of ultraviolet radiation from the barrier discharge in the oxygen-containing gas, the intensity of the local sliding microdischarges on the surfaces of metal layers . Due to the deposition of metal layers on the surface of the dielectric layers, microdischarges occur in the volume of the discharge gap and are more evenly distributed in the indicated volume. At the same time, upon excitation of each microdischarge at the stage of its relaxation, local sliding microdischarges are excited on the surfaces of metal layers. The shape and density of local moving microdischarges determines the efficiency of ozone synthesis. The presence of metal layers on the surfaces of the dielectric layers provides a more uniform distribution of local sliding microdischarges over the surfaces of the metal layers, which provides a lower local temperature at the places of microdischarge excitation and an increase in ozone output.

Система электродов с диэлектрическими слоями может быть выполнена как симметричной, так и несимметричной, то есть один из электродов генератора озона может не иметь диэлектрического слоя и изготавливаться из металла или сплава стойкого к воздействию электрического разряда и химически активных веществ и радикалов, образующихся The system of electrodes with dielectric layers can be either symmetric or asymmetric, that is, one of the electrodes of the ozone generator may not have a dielectric layer and can be made of a metal or alloy resistant to electrical discharges and chemically active substances and radicals formed

при электрическом разряде в кислородсодержащем газе, например, из титана, алюминия или нержавеющей стали.during electrical discharge in an oxygen-containing gas, for example, from titanium, aluminum or stainless steel.

По сравнению с прототипом при использовании заявляемого генератора озона снижаются энергозатраты на синтез озона. Использование конструкции заявляемой полезной модели позволяет изменить форму электрического разряда в генераторе озона. Электрический разряд модифицируется за счет интенсификации скользящей формы барьерного разряда на поверхностях слоев из металла, более равномерного распределения микроразрядов в объеме разрядного промежутка, снижения локальных температур в местах возбуждения микроразрядов. В результате выход озона при использовании заявляемой полезной модели существенно повышается. В целом энергозатраты на синтез озона при использовании заявляемой полезной модели могут быть снижены на 10-15%.Compared with the prototype, when using the inventive ozone generator, the energy consumption for ozone synthesis is reduced. Using the design of the claimed utility model allows you to change the shape of the electric discharge in the ozone generator. The electric discharge is modified due to the intensification of the sliding form of the barrier discharge on the surfaces of metal layers, a more uniform distribution of microdischarges in the volume of the discharge gap, and a decrease in local temperatures at the places of excitation of microdischarges. As a result, the ozone yield when using the claimed utility model is significantly increased. In general, the energy consumption for ozone synthesis when using the inventive utility model can be reduced by 10-15%.

Дополнительно повышается надежность работы генератора озона за счет выполнения слоями из металла защитной функции для диэлектрических слоев. Увеличивается срок службы диэлектрических слоев в условиях воздействия температуры и электрического разряда.In addition, the reliability of the ozone generator increases due to the protective layers for the dielectric layers performed by metal layers. The service life of dielectric layers is increased under the influence of temperature and electric discharge.

Claims

An ozone generator containing metal electrodes coated with dielectric layers separated by a discharge gap through which a stream of oxygen-containing gas passes, characterized in that layers of a metal resistant to temperature, electric discharge and chemically active substances and radicals are deposited on the surface of the dielectric layers during an electric discharge in an oxygen-containing gas.