УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЗОНИРОВАНИЯ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД

Полезная модель относится к газовой электрохимии, в частности, к озонаторному оборудованию, а именно к устройствам для получения озона, и может использоваться в химической отрасли, а также в медицине, например, для обеззараживания жидких сред (питьевой воды) и обработки газовых сред (воздушного пространства помещений).
Широко известно, что озон является одним из наиболее сильных окислителей и дезинфицирующих средств, так как не только уничтожает бактерии, но также инактивирует многие вирусы и споры. Кроме того, озон окисляет многие органические химические соединения, включая хлорамины, моющие средства, масла и другие загрязнения, делая их тем самым безвредными для окружающей среды. Поэтому озон может быть использован для многих целей, включая очистку питьевой воды, обработку сточных вод, очистку и стерилизацию воздуха, а также для различных целей в области медицины.
Озон обычно получают одним из двух методов. Для получения озона в окружающем воздухе могут быть использованы ультрафиолетовые лампы, излучающие с длиной волны от 180 до 190 нм. Озон также может генерироваться путем создания электрического коронного разряда между двумя электродами, находящимися под напряжением в окружающем воздухе или в другом газе, содержащем кислород. При этом электроды обычно разделены диэлектрическим материалом, таким как стекло, и воздушным разделительным зазором. Коронный разряд представляет собой ионизацию воздуха и визуально наблюдается по присутствию бледно-фиолетового или голубоватого свечения в области между электродами и вокруг них.
Поскольку время полураспада озона в окружающем воздухе составляет только около 22 мин до обратной диссоциации в кислород, процесс, требующий использование озона, должен предусматривать расположение озонового генератора в непосредственной близости к желаемой точке применения озона.
Таким образом, в идеальном случае желательно, чтобы генератор озона был компактным, относительно простым по конструкции, потребляющим мало электроэнергии, производящим мало побочного тепла и одновременно производящим высокую концентрацию озона.
Известно большое количество различных устройств для озонирования воды (см. Кожинов В.Ф., Кожинов И.В. Озонирование воды. - М.: Стройиздат, 1974). Такие устройства обычно состоят из озонатора и устройства смешения озоновоздушной смеси с водой. Различные устройства отличаются конструкцией и соответственно эффективностью озонаторов, а также схемой смешения озона с водой.
Недостатком таких устройств является необходимость транспортирования озона от генератора до устройства смешивания с обрабатываемой жидкостью. Такая транспортировка осуществляется по трубам, в которых часть озона может разлагаться. Такие устройства занимают значительные площади из-за того, что генератор озона удален от устройства смешивания и, кроме того, для нормальной работы озонатора используется система охлаждения.
Известны также устройства для озонирования воздуха, состоящие из высоковольтного источника питания и камеры синтеза озона в потоке воздуха в барьерном разряде (см. Вигдорович В.Н., Исправников Ю.А., Нижаде-Гаагани Э.А. Проблемы озонирования и озонообработки и создание озоногенераторов второго поколения. М. - С. - Пб.: Озонит, 1994, 112 с.).
Недостатком таких устройств является их малая производительность и низкий ресурс, связанный с использованием твердого диэлектрика. Наличие диэлектрического барьера приводит к дополнительным потерям и локальному перегреву диэлектрика. Твердые диэлектрики при действии электрического поля высокой напряженности быстро выходят из строя. Другими недостатками этих устройств являются технологическая сложность изготовления электродов и необходимость предварительного осушения и очистки воздуха перед подачей в камеру производства озона.
Известна система для производства озона и озонирования жидкости, содержащая резервуар для жидкости, соединенный с источником водоснабжения, устройство для генерации электромагнитного радиочастотного сигнала и для электрической связи с указанным источником водоснабжения для магнитной поляризации примесей и взвешенных частиц, средство для производства не менее 92% кислорода из окружающего воздуха для использования в производстве озона, средство для производства озона, соединенное со средством для производства не менее 92% кислорода, устройство, содержащее быстровращающиеся фигурные лопасти, для введения озона в жидкость, средство для измерения концентрации растворенного озона в обрабатываемой жидкости, и микропроцессорное устройство, контролирующее достижение и поддержание определенных уровней концентрации озона в обрабатываемой жидкости. Генератор озона содержит стеклянный цилиндрический корпус, размещенный в цилиндрическом ребристом радиаторе воздушного охлаждения. Внутри корпуса расположены
два коаксиальных цилиндрических электрода, связанных с источником тока, один из которых выполнен в виде металлической сетки с термополимерным покрытием, при этом электроды соединены с источником высокого напряжения (см. патент США на изобретение №5939030, МПК В 01 J 19/08, опубл. 17.08.1999 г.).
Недостатком известной системы для производства озона является сложность ее использования для озонирования газообразной среды, например, воздуха, вследствие малой производительности и малой площади выходного отверстия для вывода озона.
Известно также устройство для производства озона и аппарат для смешивания озона с водой, включающее озонатор для преобразования кислорода в озон, имеющий корпус, источник питания, силовой выключатель, при этом озонатор соединен трубкой с аппаратом для смешивания озона с водой для получения озоновоздушной смеси, подаваемой к водопроводному крану (см. патент США на изобретение №6030586, МПК В 01 J 19/08, опубл. 29.02.2000 г.).
Недостатком известной системы для производства озона является ее малая производительность и, вследствие этого, непригодность ее в озонировании газообразной среды, например, воздуха внутри помещения.
Наиболее близким техническим решением является известное устройство для озонирования, содержащее корпус с входным и выходным отверстиями с установленным в нем генератором озона с камерой смешивания воздуха с озоном, к выходному отверстию корпуса присоединена трубка для соединения с компрессором, предназначенным для повышения скорости высасывания и перемещения озона, а к выходу компрессора присоединена трубка для вывода озона, другой конец которой соединен с двумя распылительными насадками, размещенными в ванне с водой (см. патент Германии на изобретение №3417282, МПК А 61 Н 33/14; А 61 Н 33/02; С 01 В 13/10, опубл. 01.08.1985 г.).
Однако известная система предназначена для озонирования жидкой среды, например, воды для применения в области медицины, и при использовании для озонирования газообразной среды имеет малую производительность, так как в камере образования озона выполнено узкое выходное отверстие, что не позволит эффективно озонировать воздушную среду. Кроме того, так как озон высасывается из камеры озонатора компрессором, то элементы конструкции компрессора должны быть изготовлены из антикоррозионных деталей, что повышает стоимость устройства.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение эксплуатационных возможностей за счет создания конструкции устройства для эффективного озонирования как жидкой, так и газообразной среды.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в наличии возможности быстрой и легкой переналадки устройства при переходе от режима работы по озонированию жидкой среды к режиму работы по озонированию газообразной среды.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для озонирования жидких и газообразных сред, содержащем корпус с входным и выходным отверстиями с установленным в нем генератором озона, трубку для вывода озона с распылительной насадкой, согласно полезной модели, внутри корпуса устройства размещен вентилятор, трубка для вывода озона выполнена с возможностью присоединения к выходному отверстию корпуса через съемный фланец, сопряженный с раструбом, причем раструб одной торцевой поверхностью соединен с фланцем, а другой - с трубкой для вывода озона.
Целесообразно, чтобы генератор озона был размещен на выходе вентилятора, а фланец был зафиксирован с корпусом с помощью крепежных элементов с винтовым соединением.
Расположение вентилятора в части корпуса устройства до места размещения генератора озона позволяет увеличить скорость потока воздуха через генератор озона, устранить влияние окислительных свойств озона на элементы конструкции вентилятора, исключая их коррозию, и повышая экологическую безопасность в процессе эксплуатации устройства. Кроме того, подобное расположение вентилятора, в совокупности с введением в конструкцию устройства для озонирования жидких и газообразных сред раструба, размещенного у выходного отверстия корпуса, позволяет создать давление на выходном отверстии корпуса для увеличения скорости транспорта озона и продавливания жидкости, например воды, в процессе ее озонирования.
Кроме этого, расположение вентилятора внутри корпуса, в отличие от аналогичного по назначению ему устройства у прототипа (т.е. компрессора), позволяет не производить с ним каких-либо монтажно-демонтажных операций при переналадке от одного режима работы к другому, что ускоряет время переналадки и упрощает ее. Так, например, при попытке озонирования воздуха устройством, известным из прототипа, имеющийся компрессор будет отсоединен, полученный озон будет застаиваться внутри корпуса устройства, тем самым, увеличивая влияние окислительных свойств озона на элементы конструкции. Расположение вентилятора внутри корпуса позволяет избежать этого негативного фактора, при этом, не производя дополнительных операций с вентилятором, при переналадке от одного режима работы к другому.
Фиксация съемного фланца с корпусом с помощью крепежных элементов, например, с винтовым соединением позволяет проводить быстрый монтаж/демонтаж
элементов устройства в процессе его переналадки для перехода от режима работы по озонированию жидкой среды к режиму работы по озонированию газообразной среды, например, при обработке воздуха внутри помещений, что позволяет расширить эксплуатационные возможности устройства.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематично показан пример выполнения устройства для озонирования жидких и газообразных сред в режиме озонирования жидкой среды, вид сбоку; на фиг.2 схематично показан пример выполнения устройства для озонирования жидких и газообразных сред в режиме озонирования газообразной среды, вид спереди (без съемного фланца, раструба и трубки с распылительной насадкой для вывода озона в резервуар с жидкостью).
Позиции на чертежах обозначают следующее: 1 - корпус устройства; 2 - входное отверстие для входа воздуха в корпус 1; 3 - выходное отверстие (в виде решетки, снабженной сквозными отверстиями по всей поверхности) для выхода озоновоздушной смеси из корпуса 1; 4 - вентилятор; 5 - генератор озона; 6 - съемный фланец; 7 - раструб; 8 - трубка для вывода озона; 9 - крепежные элементы с винтовым соединением; 10 - распылительная насадка; 11 - резервуар с жидкостью.
Устройство для озонирования жидких и газообразных сред содержит диэлектрический корпус 1 с входным отверстием 2 для входа воздуха (фиг.1) и выходным отверстием для выхода озоновоздушной смеси, например, в виде решетки, снабженной сквозными отверстиями 3 по всей поверхности (фиг.2). Внутри корпуса 1 расположен вентилятор 4, на выходе которого установлен генератор озона 5. К выходному отверстию 3 корпуса 1 через съемный фланец 6, сопряженный с раструбом 7, присоединена трубка 8 для вывода озона. При этом раструб 7 одной торцевой поверхностью соединен с фланцем 6, а другой - с трубкой 8 для вывода озона. Фланец 6 фиксируется с корпусом 1 с помощью крепежных элементов 9 через винтовое соединение. Трубка 8 для вывода озона соединена с распылительной насадкой 10 (фиг.1).
В одном из примеров выполнения устройства для озонирования жидких и газообразных сред в части корпуса 1 до вентилятора 4 может быть размещена система управления, выполненная, например, в виде программного регулятора времени, генератора импульсов, программного регулятора частоты следования и длительности импульсов, источника питания, источника высокого напряжения (см. например, патент РФ на изобретение №2108283, МПК С 01 В 13/11, опубл. 10.04.1998 г.). Применение импульсного управления режимом работы генератора озона существенно расширит диапазон регулировки производительности устройства для озонирования.
Распылительную насадку 10 (распылитель озона в жидкости) целесообразно выполнять из пористой керамики, что позволит более эффективно пропускать через жидкость озон под давлением, улучшая процесс их перемешивания. Эластичную трубку 8 для вывода озона целесообразно выполнять из силикона, это позволяет исключить влияние окислительных свойств озона на материал трубки при его транспорте для озонирования жидкости, например, воды.
Устройство для озонирования жидких и газообразных сред работает следующим образом.
В режиме работы устройства при озонировании жидкой среды через входное отверстие 2 корпуса 1 воздух попадает внутрь корпуса 1. Вентилятор 4 перемещает воздушный поток и перемешивает озоновоздушную смесь, насыщенную ионами, и выдувает ее из генератора озона 5 через выходное отверстие (решетку, снабженную сквозными отверстиями 3 по всей поверхности) корпуса 1 в раструб 7, который присоединен к корпусу 1 через съемный фланец 6 с помощью крепежных элементов 9, например, с винтовым соединением. Затем озоновоздушная смесь по трубке 8 для вывода озона и распылительную насадку 10 подается в резервуар 11с жидкостью, например, водой. Жидкость, обработанная озоном, находящаяся в резервуаре 11, может использоваться потребителем, а отработанный газ выходит в атмосферу (фиг.1).
Вариант конструкции устройства, показанный на чертеже, удобен для использования совместно с вентилятором для получения направленного потока озона высокой концентрации, выходящего из центрального отверстия корпуса.
Для работы устройства при озонировании газообразной среды необходимо отвернуть крепежные элементы 9 и отсоединить съемный фланец 6, раструб 7 и трубку 8 с распылительной насадкой 10. Тогда, также как и в варианте озонирования воды, через входное отверстие 2 корпуса 1 воздух попадает внутрь корпуса 1. Вентилятор 4 перемещает воздушный поток и перемешивает озоновоздушную смесь, насыщенную ионами, и выдувает ее через выходное отверстие (решетку, снабженную сквозными отверстиями 3 по всей поверхности) корпуса 1 внутрь помещения (фиг.2).
Таким образом, устройство имеет конструкцию, способную эффективно озонировать как жидкую, так и газообразную среду, и при этом обладающей возможностью быстрой и легкой переналадки при переходе от режима работы по озонированию жидкой среды к режиму работы по озонированию газообразной среды.
При этом полезная модель не ограничена отдельными описанными конкретными примерами выполнениями, которые входят в объем полезной модели, определяемый прилагаемой формулой полезной модели.