ОЗОНАТОР

Предлагаемая полезная модель относится к аппаратам для электросинтеза озона высокой концентрации и может быть использована в медицинской технике, биотехнологии, водоочистке и водоподготовке, газоочистке, плазмохимии.
Известен пластинчатый озонатор с центральным коллектором (озонатор «Отто) Кожинов В.Ф., Кожинов И.В. Озонирование воды. - М.,1974г.. Он выполнен из нескольких параллельно размещаемых разрядных элементов, чередующихся в определенной последовательности, а именно, заземленный электрод, диэлектрик, электрод высокого напряжения, диэлектрик, заземленный электрод и т.д. Диэлектриками служат тонкие стеклянные пластины, примыкающие к заземленным электродам. Заземленный электрод и электрод высокого напряжения представляют собой полые бруски, через которые пропускается вода для охлаждения электродов. Контакт брусков - заземленных электродов с диэлектрическими (стеклянными) пластинами осуществляется через слой металлической краски или через слой фольги, плотно прилегающих к брускам. Величина промежутка между электродом высокого напряжения и диэлектриком определяет газоразрядную область озонатора.
Озонатор рассчитан на работу на сухом (осушенном) воздухе. Воздух поступает в газоразрядную зону через точечный газоввод, расположенный на периферии газоразрядной области, а озонированный воздух попадает в центральную часть разрядного элемента - коллектор, через которую и выходит из озонатора.
Недостатками озонатора «Отто, не позволяющими ему иметь высокие технико-эксплуатационные характеристики, являются следующие:
наличие стабилизирующего разряд диэлектрика только на одном электроде, что ухудшает однородность разряда и снижает эффективность электросинтеза озона,
ii/i/iiffliimiiii/Hi.nl,5 7
2 о
ОЗОНАТОР
МКПС01В13/11
кроме того, существенным неудобством при эксплуатации озонатора «Отто является обязательная осушка воздуха (на неосушенном воздухе озонатор имеет низкую производительность) и водяное охлаждение обоих электродов.
Часть этих недостатков, а именно, неравномерность воздушного потока по сечению газоразрядной области и эксплуатационные неудобства исключены в озонаторе по А. С. № 998328.
Озонатор содержит плоские прямоугольные металлические электроды, разделенные прямоугольными диэлектрическими пластинами, и продольные рейки, создающие разрядные промежутки. Электроды выполнены из металлической фольги и каждый из них плотно соединен по всей своей поверхности с диэлектрической пластиной, выполненной из нескольких слоев стекловолокна, пропитанного органическим или кремнийорганическим связующим.
От побудителя расхода поток атмосферного (неосушенного) воздуха поступает в газоразрядные промежутки, в которых возбуждается «тихий разряд при подаче напряжения на электроды. Под действием разряда в потоке воздуха образуется озон. Отвод тепла из газоразрядных промежутков обеспечивается непосредственно воздушным потоком, таким образом водяного охлаждения электродов не требуется. Равномерное распределение воздушного потока по сечению разрядной области приводит к некоторому повышению эффективности электросинтеза озона и снижению удельных затрат на производство единицы массы озона.
Недостатком данного озонатора является наличие диэлектрического покрытия лишь на одном из электродов, что не обеспечивает высокую степень однородности разряда в неосушенном воздухе и, следовательно, наблюдается биостаточновысокая эффективность электросинтеза озона. Кроме того, в данном озонаторе невозможно получение высоких концентрации озона, т.к. для охлаждения газоразрядных промежутков требуется значительный расход воздуха, а концентрация озона - обратно пропорциональна расходу газа через газоразрядную ооласть.
Бельков и др. Целлюлоза, бумага, картон, № 1-2, 1996, с. 29-31 (прототип)/. Озонатор состоит из двух одинаковых по форме и размерам пластинчатых электродов, каждый из которых покрыт вь1сокоэластичным диэлектрическим компаундом, а затем диэлектриком - тонкой стеклянной пластиной. Каждый из электродов выполнен в виде радиатора с развитой внешней поверхностью. Размеры газоразрядной области задаются тарированной по толщине озоностойкой прокладкой, установленной между стеклянными пластинами. Электроды с приклеенными стеклянными пластинками стягиваются в единый корпус через прокладки двумя диэлектрическими рамками через три уплотнительных прокладки. Подвод кислородсодержащего газа и отвод озонированного газа из озонатора осуществляется через штуцеры, герметично подсоединенные к отверстиям в диэлектрических рамках, причем, отверстия, в свою очередь, через газовые объемы соединены с газоразрядной областью.
Благодаря наличию диэлектрика на обоих электродах разряд даже на неосушенном (атмосферном) воздухе имеет высокую однородность, а поэтому эффективность электросинтеза озона существенно выше, чем в рассмотренных ранее аналогах. Кроме того, благодаря тому, что через газоразрядную область проходит газовый поток с небольшим расходом,
концентрация озона на выходе озонатора может бьпь достаточно высокой. К недостаткам озонатора-прототипа относятся:
недостаточна надежность при герметизации озонатора из-за значительного количества уплотнений,
деструкция материала диэлектрических стягивающих рамок в области соприкосновения с озонированным газом,
недостаточно эффективный отвод тепла,
недостаточно широкий диапазон рабочего давления газа в озонаторе и, как следствие, ограничение области применения озонатора.
Решаемая техническая задача - повышение надежности и улучшение технических характеристик озонатора.
Поставленная задача решена в озонаторе, состоящем из двух пластинчатых электродов, каждый из которых покрыт слоем высокоэластичного компаунда, а затем - тонкой стеклянной пластинкой. Размеры газоразрядной
области задаются тарированной по толщине озоностойкой прокладкой, установленной между стеклянными пластинами, имеющими одинаковую форму и габаритные размеры. Каждый из электродов выполнен в виде радиатора с развитой внешней поверхностью, охлаждаемой принудительным воздушным потоком.
Электроды соединены в корпус путем стягивания через одну уплотнительную прокладку диэлектрической рамки и одного из электродов. Использование лишь одной уплотнительной прокладки существенно повышает надежность герметизации озонатора.
Один из электродов имеет большую по размеру площадь поверхности, обращенную к стеклянной пластине, чем другой электрод, и имеет замкнутый паз на этой поверхности, причем внутренняя фаница паза совпадает по форме и размеру с прилегающей к стеклянной пластине поверхностью меньшего электрода, а наружная граница задается габаритами стеклянных пластин. Благодаря наличию данного паза, соединенного через газовые полости с газоразрядной областью, выравнивается давление газа по разные стороны стеклянных пластин и, как следствие, уменьшаются механические нагрузки на стеклянные пластины, что повышает их надежность, а следовательно, и надежность и ресурс работы озонатора в целом.
В стеклянной пластине на меньшем электроде выполнены два отверстия, расположенные по разные стороны от газоразрядной области. К отверстию, из которого выходит озонированный газ, герметично подсоединен штуцер из озоностойкого материала, благодаря чему исключается контакт озона с диэлектрической рамкой, а, следовательно, деструкция рамки (корпуса) и повышается таким образом надежность озонатора.
Поверхности стеклянных пластин в месте их приклеивания к электродам металлизированы, а между слоями металла и электродами нанесен тонкий слой токопроводящего высокоэластичного компаунда.
Замена диэлектрического компаунда на токопроводящий и металлизация стеклянных пластин улучшают отвод тепла из озонатора и повышают его основную техническую характеристику - эффективность электросинтеза озона.
встроен побудитель расхода для воздушного охлаждения озонаторов, причем озонатор расположен в коробе таким образом, что ребра электродов ориентированы вдоль воздушного потока, а сам короб снабжен звукоподавляющим покрытием. Благодаря наличию короба обеспечивается концентрация охлаждающих воздушных потоков от побудителя расхода вдоль ребер электродов, снижение уровня электроматитных наводок на слаботочные элементы схемы питания озонатора и снижение уровня звуковой мощности при работе озонатора. Таким образом, улучшаются технические характеристики озонатора (повышается эффективность электросинтеза озона за счет улучшения теллоотвода от электродов), потребительские свойства (снижается уровень шума) и повышается надежность работы озонатора (исключаются сбои в работе блока управления озонатора).
Озонатор представлен на фиг.1.
Озонатор содержит электроды 1, 2 с наклеенными через слои 3, 4 высокоэластичного токопроводящего компаунда стеклянными пластинами 5 и 6. Пластина 6, приклеенная к электроду 1, имеет два отверстия 7, 8, к одному из которых (отверстие 8) герметично присоединен штуцер 9 для выхода озонированного газа. Штуцер 9 также герметично подсоединен к диэлектрической рамке 10. Расстояние между стеклянными пластинами, задается прокладкой 11. Герметичность озонатора обеспечивается путем стягивания диэлектрической рамки 10 с электродом 2 через прокладку 12 болтами 13. Для ввода газа (кислорода или воздуха) в озонатор к диэлектрической рамке 10 герметично присоединен штуцер 14. Внутренняя полость штуцера 14 через газовый объем 15 соединена с отверстием 7 в пластине бис полостью, образованной замкнутым пазом 16 на электроде 2 и стеклянной пластиной 5. Внутренняя граница паза совпадает по форме и размеру с прилегающей к стеклянной пластине поверхностью меньшего из электродов, а наружная граница задается габаритами стеклянных пластин. Конструктивные полости между рамкой 10 и электродом 1 залиты компаундом 17. Размеры газоразрядной области 18, а именно, ее высота и ширина задаются прокладкой 11. Длина газоразрядной области задается длиной меньшего из электродов (электрода 1).
побудитель воздушного расхода 21, как правило, вентилятор осевого или центробежного типа. Короб 19 выполнен из металла или имеет металлизированную поверхность и заземлен.
Озонатор работает следующим образом. При поступлении газа (кислорода или воздуха) в озонатор через штуцер 14 и одновременной подаче напряжения на электроды 1 и 2 в промежутке между стеклянными пластинами 5 и 6 формируется барьерный разряд (разряд емкостного типа), обеспечивающий электросинтез озона. Озонированный газ выходит через штуцер 9. Теплоотвод из газоразрядной области, необходимый для эффективного электросинтеза озона, осуществляется через стеклянные пластины 5, 6, слои высокоэластичного компаунда 3, 4, обладающего токопроводностью, а, следовательно, и хорошей теплопроводностью, и далее через электроды радиаторы 1, 2, которые охлаждаются потоками воздуха от побудителя расхода 21, например, вентилятора.