Генератор озона
Полезная модель относится к технике получения озона с помощью электрических разрядов и может быть использована для озонирования воды и нейтрализации вредных газов в воздухе. Озонатор содержит два сплошных индуцирующих электрода с диэлектрическими барьерами и комплект коронирующих электродов, выполненных из изолированных отрезков круглого сечения и подключенных с чередованием к источнику питания, а индуцирующие электроды к другому источнику питания. За счет двойного разряда интенсифицируется производительность озонатора при более низких рабочих напряжениях источников питания. Ресурс предлагаемого генератора озона значительно повышается.
Полезная модель относится к технике получения озона с помощью электрических разрядов и может быть использована для озонирования воды и нейтрализации вредных газов в воздухе.
Известен генератор озона по патенту US 3801791, кл. С01В 13/12, 1964 г., содержащий подключенные к высоковольтному источнику переменного напряжения два электрода и расположенные на электродах со стороны разрядного зазора диэлектрические барьеры. Для получения озона сквозь разрядный зазор прокачивают воздух или кислород. Недостатком такого устройства является его низкий ресурс работы при интенсивной производительности. В процессе эксплуатации, как правило, из строя выходит барьер за счет электрического пробоя, что приводит к короткому замыканию между электродами. Основной причиной является ускоренное старение барьера. Барьер в озонаторе работает в сильном электрическом поле и ускоренное старение обусловлено микроразрядами барьерного разряда и электрохимическими процессами. Чем выше напряжение источника питания и соответственно производительность генератор озона, тем сильнее интенсивность старения диэлектрических барьеров.
Известен генератор озона, описанный в статье (C.Yamabe, К. Nakamura and K.Horii: "Generation of a large-volume atmospheric glow discharge in air by using double discharge", Xth Int, Conf. Gas Discharges and their Applicatiohs, Swansea (1992) 738-741), содержащей подключенные к высоковольтному источнику два индуцирующих электрода, между которыми расположены коронирующие электроды, подключенные к полюсу другого источника питания, второй полюс которого подключен к одному из индуцирующих электродов. Дополнительный разряд между коронирующими электродами и индуцирующим электродом приводит к более интенсивному разряду индуцирующих электродов (высокой производительности по озону) при более низком напряжении. Низкому уровню напряжения соответствует повышение ресурса.
Недостатком такой конструкции является отсутствие в разрядном промежутке диэлектрических барьеров и работа устройства становится нестабильной. Тлеющий характер разряда нарушается из-за контрагирования и разряд становится искровым, дуговым.
Наиболее близким по конструктивному исполнению к заявляемому устройству является озонатор по патенту (RU 2263068, кл. С01В 13/11, 2005 г.), включающий комплект равномерно расположенных коронирующих электродов, выполненных в виде полосок из электропроводящего материала, по обеим сторонам которых расположены два сплошных индуцирующих электрода с диэлектрическими барьерами, причем коронирующие электроды параллельно подключены к одному полюсу источнику питания, а индуцирующие к другому.
Озонатор, выбранный в качестве прототипа, имеет существенные недостатки. Озон образуется только за счет разряда между коронирующими и индуцирующими электродами. Между индуцирующими электродами отсутствует разряд, т.к. они подключены параллельно к одному полюсу источника питания. Это отрицательно сказывается на производительности и ресурсе работы озонатора.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение ресурса при высокой производительности озонатора.
Поставленная задача достигается, тем, что в озонаторе, содержащем два сплошных индуцирующих электрода с диэлектрическими барьерами и комплект коронирующих электродов, последние выполнены из электропроводящего материала в виде изолированных отрезков круглого сечения и подключены с чередованием к источнику питания, а индуцирующие электроды к другому источнику питания.
В такой конструкции происходит двойной разряд: основной - между индуцирующими электродами и дополнительный - между коронирующими электродами.
Дополнительный разряд возможен за счет изоляции коронирующих электродов. Дополнительный разряд - выполняет функцию управляющего разряда. Чем интенсивнее дополнительный разряд, тем выше производительность озонатора от основного разряда.
На фиг. схематически изображен генератор озона (в качестве примера взяты коронирующие электроды, выполненные из кабеля круглого сечения, наиболее распространенного и широко используемого в производстве кабелей).
Генератор озона содержит два индуцирующих электрода 1, два диэлектрических барьера 2, комплект коронирующих электродов 3, каждый из которых покрыт изоляцией 4. Для ограничения канала ввода и вывода озонируемого газа с боковых сторон используются вкладыши 5. Источник переменного высоковольтного напряжения 6 подключен к индуцирующим электродам 2. Другой источник переменного высоковольтного переменного напряжения 7 подключен к коронирующим электродам 3 с чередование полярности.
Озонатор работает следующим образом. Заданный поток рабочего газа поступает в канал. Далее он проходит в разрядный зазор, образованный поверхностями барьеров 2. При подаче высокого напряжения U6 от источника питания 6 на индуцирующие электроды 1 возникает объемный барьерный разряд. Одновременно при подаче высокого напряжения U7 от источника питания 7 на коронирующие электроды 3 образуется второй менее интенсивный барьерный разряд. За счет второго разряда интенсифицируется основной разряд. В итоге при меньшем напряжении, т.е. при более высоком ресурсе работы озонатора повышается его производительность. Если источник 7 регулируемый, тогда изменяя интенсивность дополнительного разряда можно менять производительность озонатора при одинаковом напряжении на индуцирующих электродах. Источники питания 6 и 7 могут иметь общие подключения к одному из индуцирующих электродов 1. В этом случае образуются дополнительные разряды между коронирующими 3 и индуцирующими электродами 1. Картина электрического поля в разрядном промежутке искажается. В итоге снижается ресурс, усложняется регулирование производительности озонатора.
В лабораторных условиях был создан и испытан действующий макет предлагаемого устройства. Испытание осуществлялось при частоте 400 Гц. Активная площадь газоразрядной камеры 2 дм2 ; высота разрядного зазора 3 мм; толщина стеклотекстолитовых барьеров 1 мм.
Получено семейство вольтамперных характеристик при регистрации производительности по озону.
В качестве примера могут быть приведены следующие результаты: при U6=6 кВ и U7=4 кВ производительность по озону Q=4 г/час. Отдельно были измерены производительности только от индуцирующих электродов и только от коронирующих электродов:
U6-6 кВ; U7=0 кВ; Q=1 г/ч
U6=0 кВ; U7=4 кВ; Q=0,5 г/ч.
Производительность Q=4 г/ч при отсутствии дополнительного разряда U7=0 достигалась при U6=11 кВ.
Генератор озона, содержащий комплект равномерно расположенных коронирующих электродов, выполненных из электропроводящего материала, по обеим сторонам каждого из которых расположены два сплошных индуцирующих электрода с диэлектрическими барьерами, отличающийся тем, что коронирующие электроды выполнены из отрезков круглого сечения и подключены с чередованием к источнику питания, а индуцирующие электроды к другому источнику питания.
