Каскадный озонатор

(56) В.ф. Кожинов. Уставания воды, - Москва; Итуры по строительству,Авторское свидетелМ 1081954, кл. С 01 В 1 рственный инст технологии нМа новка для озонирздательство литер1968, с,71 - 72.ьство СССР3/11, 23,12.88. ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) КАСКАДНЫЙ ОЗОНАТО Изобретение относится к технике получения озона из кислорода или воздуха в электрическом разряде и может быть использовано в установках для очистки и обеззараживания воды или воздуха,Известен озонатор, работающий на тихом (барьерном) электрическом разряде, содержащий плоскопараллельные электроды, между которыми предусмотрены диэлектрический (барьерный) слой и воздушный зазор. Озон получается при прокачке рабочею газа (кислорода или воздуха) через электрический разряд в зазоре.Недостатком известного устройства является то, что из-за малой плотности разрядного тока в зазоре с барьером удельная производительность по озону мала. Барьерный разряд устойчив только при наличии чистого и сухого рабочего газа, Наконец, требования к электрическим свойствам барьерного слоя довольно высокие.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройст(57) Испол ьзовани лорода или возду де, для установок воды или воздуха каскадный озонат непроводящий ко имеются штуцер д штуцер для выход между секциями площади секций Для ограничения зоры в цепь нап омических нагруз ры постоянной ем е; получение озона из кисха в электрическом разряочистки и обезжиривания . Сущность изобретения; ор содержит герметичный рпус, на торцах которого ля подачи рабочего газа и а озонной смеси, зазоры катода и анодом, а также увеличивают ступенчато, тока через разрядные заряжения питания вместо ок включены конденсатокости. 1 з,п,ф-лы, 3 ил,во, содержащее секционированный катод исплошной анод. Каждая секция катода озонатора подключается к высоковольтномуисточнику питания через омическую нагрузку, а анод - непосредственно к источникупитания. Между анодом и катодом имеется аплоскопараллельный зазор, через который сс большой скоростью пропускается рабочий Огаз. Его большая скорость способствует быстрой диффузии электронов из стримеров иобразованию диффузионного разряда, Воизбежание контрактации стримеров токразряда ограничивается омическими нагрузками, Отсутствие диэлектрическогослоя на электродах позволяет снизить тре велбование к чистоте и влажности рабочего газа и повысить надежность работыозонатора,Известное устройство имеет следующие недостатки; несмотря на значительнуюплотность разрядного тока, большая скорость потока газа не дает возможности создать высокую концентрацию озона прималых габаритах озонатора, т.е. удельная5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 производительности озонатора мала; кроме того, значительные тепловые потери на омических нагрузках и большие затраты на прокачку рабочего газа резко снижают КПД устройства.Цель изобретения - увеличение удельной производительности озонатора.Указанная цель достигается тем, что площади секций катода и зазоры между ними выполняются со ступенчатым увеличением, Кроме того, омические нагрузки заменяются емкостными,В такой конструкции при переменном напряжении на электродах пробои между отдельными секциями и анодом следуют во времени друг за другом по мере увеличения зазора (фиг. 1, 2). Излучение от разряда в меньшем зазоре создает дополнительную концентрацию электронов в больших зазорах и разряд в них осуществляется через большее число одновременных стримеров, приходящихся на единицу площади электрода, Увеличение площади секций с ростом зазора позволяет более эффективно использовать излучение с предшествующих секций,Таким образом, имеет место каскадное увеличение плотноСти тока, а значит и плотности энергии в единицу времени по мере увеличения зазора. При этом диффузионный разряд с большой плотностью тока может образовываться и при малых скоростях потока рабочего газа при соответствующем подборе нагрузочных емкостей, Обычно емкости рассчитывают таким образом, чтобы излучение с секций с меньшей площадью и зазором было бы максимальным без образования дуги или искры, а на последней секции образовывалось бы максимальное количество озона,Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый озонатор отличается тем, что площади секций катода и зазоры между ними выполняются со ступенчатым увеличением, а вместо омических балластных нагрузок используются емкостн ые. Питание осуществляется перемен н ы м напряжением. Таким образом, заявляемый озонаторсоответствует критерию изобретения "новизна",Сравнение заявляемого решения нетолько с прототипом, но и с другими техническими решениями показывает, что каскадная предионизация разрядногозазора излучением предшествующих секций при работе от одного источника напряжения ранее в. озонэторах не., использовалась,Следовательно, заявляемое решение соответствует критерию "существенные отличия",На фиг, 1 приведена схема каскадного озонатора; на фиг. 2 - график приложенного к электродам напряжения с указанием интервалов разряда на секциях; на фиг. 3 - схема озонаторного блока.Озонаторный блок (см, фиг, 3) содержит герметичный непроводящий корпус 1, на торцах которого вмонтированы входной и выходной штуцеры 2 и 3, электроды 4 и 5, ресивер, образованный частью корпуса 1 и стенкой 6, в котором предусмотрена щель 7. Электроды 4 и 5, изготовленные из нержавеющей стали или титана, крепятся сквозными витками к диэлектрическим основаниям 8 и 9.Электрод 4, служащий катодом, выполнен в форме пластинчатых секций со ступенчатым увеличением их площади и зазора между ними и анодом, а электрод 5, служащий анодом, выполнен в форме сплошной пластины,Длина пластин и щели 7 одинаковы и ограничены боковыми стенками корпуса 1. Относительная ширина пластин секций электрода 4 примерно соответствует натуральной величине, показанной на схеме, Ширина наименьшей секции не превышает 5 мм. Плоскость электрода 5 должна перекрывать плоскости всех секций электрода 4. Расстояние между секциями выбирается таким, чтобы обеспечить надежную электрическую изоляцию между ними,Озонатор работает следующим образом. Заданный поток рабочего газа поступает в полость корпуса 1 через входной штуцер 2 в ресивер, образованный из части корпуса 1 и стенки 6, Далее через демпфирующую сетку (не показана) и щель 7 газ проходит в разрядный зазор междуэлектродами 4 и 5. Озонная смесь выходит через штуцер 3, При заданном потоке рабочего газа емкости нагрузки рассчитывают так, чтобы свечение первых трех секций было максимальным, но при этом отсутствовал бы искровой или дуговой разряд, а на чет. вертой секции выбирают оптимальную емкость из условия максимального выход озона,Необходимо учитывать, что при увели. чении скорости потока рабочего газа диффу зионный разряд более устойчив, а пр уменьшении скорости может возникнуть ис кровой или дуговой разряд, поэтому озона тор следует настраивать при минимально скорости потока. Для получения же озона ( максимальной удельной производительно стью, но без гарантии устойчивости, озонаАтор настраивают при большой скорости потока газа.Теоретические расчеты и экспериментальные оценки на макете показывают рост удельной производительности в сотни раз по сравнению с барьерными озонаторами, работающими на промышленной частоте,Достигаемая концентрация озона за один полупериод напряжения. составляет величину порядка 10 -10/см /рабочий газ - кислород/, тогда как в барьерных озонлтррах эта величина имеет порядок 10 з Оз 1/ 3Расчеты показывают, что КПД озонатора ожидается выше, чем у барьерного в 1,5- 2 раза,Озонатор сохраняет такие положительные свойства прототипа, как простота, надежность и долговечность.Формула изобретения5 1; Каскадный озонатор, содержащийсекционированный катод и анод, расположенные с зазором относительно друг друга,ограничитель тока в цепи высоковольтногонапряжения питания, о т л и ч а ю щ и й с я10 тем, что, с целью повышения его удельнойпроизводительности, площади секций катода и зазоры между ними выполнены со ступенчатым увеличением,2, Озонатор поп.1, отличающийся15 тем, что в цепь напряжения питания включены конденсаторы постоянной емкости,1763357 НАЯсьСоставитель Л.ВарламовРедактор Техред М.Моргентал Корректор М,Максимишин Заказ 3423 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10