ГЕНЕРАТОР ОЗОНА

Полезная модель относится к устройствам для получения озона и может применяться в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.
Известен генератор озона по патенту US 3530058, содержащий наружный трубчатый металлический электрод с конусными расширениями на концах, соосный с ним стеклянный электрод, на внутренней поверхности которого нанесено токопроводящее покрытие и установлена параболическая вставка-дефлектор на открытом торце. Указанная вставка в некоторой степени уменьшает эффект возникновения скользящих разрядов на одном конце электрода, не уменьшая их на другом, что не обеспечивает существенного повышения надежности генератора озона.
Известен генератор озона по патенту на полезную модель RU 3438, принятый в качестве прототипа. Прототип содержит наружный трубчатый металлический электрод с конусными расширениями на обоих концах, соосный с ним стеклянный электрод, на внутренней поверхности которого нанесено токопроводящее покрытие, а в торцах электрода установлены металлические вставки-дефлекторы с коническими концами. Токопроводящее покрытие и металлические вставки-дефлекторы по сути дела представляют собой сборный внутренний электрод генератора озона.
Длина конусных вставок-дефлекторов равна пяти диаметрам трубы стеклянного электрода, длины конусных расширений соответствуют длинам конусных вставок-дефлекторов.
Прототип имеет следующие недостатки:
- сложность конструкции внутреннего электрода и, как следствие, повышенная трудоемкость его изготовления;
- опосредованная связь длины конических расширений наружного электрода в зависимости от диаметра стеклянного электрода, что не позволяет эффективно рассчитывать максимальную степень снижения концевых напряженностей на торцах электродного узла, влияющих на надежность работы генератора озона.
Задачей и техническим результатом предложенной полезной модели являются:
- упрощение конструкции внутреннего электрода и снижение трудоемкости его изготовления;
- повышение надежности генератора озона;
- повышение производительности генератора.
б
б
м
Технический результат достигается тем, что в генераторе озона, содержащем наружный трубчатый металлический электрод с коническими расширениями на концах, стеклянный электрод, расположенный внутри наружного с образованием разрядного промежутка между электродами, внутренний электрод, согласно полезной модели, внутренний электрод выполнен цельнометаллическим трубчатым с коническими сужениями на концах и установлен внутри стеклянного электрода с образованием разрядного промежутка между электродами, при этом длины конических расширений и сужений на концах металлических электродов определены из соотношения L=2D, где L - длина расширения или сужения, a D - диаметр металлического электрода, диаметры усеченных конусов расширений или сужений определены из соотношения D/м=1,2-1,3, где D - больший диаметр усеченного конуса расширения или сужения, a D - его меньший диаметр.
Выполнение внутреннего электрода цельнометаллическим трубчатым с коническими сужениями на концах упрощает его конструкцию по сравнению с прототипом. Это в свою очередь позволяет снизить трудоемкость изготовления внутреннего электрода, так как из технологического цикла исключается операция сборки электрода, необходимая по прототипу, а именно установка вставок-дефлекторов в стеклянный электрод с обеспечением электрического контакта дефлекторов с токопроводящим покрытием на внутренней стороне токопроводящего электрода.
Установка внутреннего электрода внутри стеклянного электрода с образованием разрядного промежутка между электродами обеспечивает работу генератора озона с двумя разрядными промежутками, что увеличивает производительность генератора в части увеличения количества кислородосодержащего газа, пропускаемого через электродный узел, а при снижении скорости движения газа увеличивает концентрацию озона в газе, что в итоге также повышает производительность генератора озона.
б
м
б
м
м
б
Определение длин конических расширений и сужений на концах металлических электродов из соотношения L=2D, где L - длина расширения или сужения, a D - диаметр металлического электрода, и определение диаметров усеченных конусов расширений или сужений из соотношения D/D=1,2-1,3, где D - больший диаметр усеченного конуса расширения или сужения, a D - его меньший диаметр, являются непосредственно зависимыми от диаметров металлических электродов. При этом значение D для наружного металлического электрода является диаметром его трубы, а значение D для внутреннего металлического электрода является диаметром его трубы. Указанные непосредственные линейные зависимости в конструкции металлических электродов позволяют более точно рассчитывать максимальные степени снижения концевых напряженностей на торцах электродного узла, исключить появление скользящих разрядов на поверхности стеклянного электрода, чем достигается снижение выделения тепла в разрядных промежутках, предотвращается перегрев электродного узла и выход его из строя, иначе - достигается повышение надежности генератора озона.
Упомянутые выше математические зависимости являются эмпирическими и определены заявителем в результате серии лабораторных опытов.
Сущность предложенной полезной модели поясняется принципиальной схемой устройства электродного узла генератора озона.
Электродный узел генератора озона содержит наружный трубчатый металлический электрод 1 и внутренний трубчатый металлический электрод 2. Диэлектрический стеклянный электрод 3 разделяет кольцевой разрядный промежуток на две части 4 и 5. Наружный электрод 1 выполнен из нержавеющей трубы и на своих концах имеет конические расширения. Внутренний трубчатый электрод 2 выполнен из алюминиевого сплава и имеет на своих концах конические сужения. Конические расширения и сужения на металлических электродах предназначены для снижения напряженностей электрических полей на концах электродов. Для обеспечения разрядных промежутков между электродами установлены фиксаторы 6 и 7.
Генератор озона работает следующим образом.
2
3
К металлическим электродам 1 и 2 подают высокое напряжение переменного тока с частотой 100-150 Гц. Между электродами возникает электрическое поле высокой напряженности. В результате этого происходит процесс поляризации стеклянного электрода 3, за счет которой газ, находящийся в разрядных промежутках, ионизируется и возникает тлеющий электрический разряд по всей поверхности электродов в обоих разрядных промежутках. Кислородосодержащий газ, проходящий по разрядным промежуткам электродного узла, озонируется, т.е. насыщается озоном в результате перехода кислорода из состояния O в состояние O. При работе генератора в электродном узле происходит значительное выделение тепла. Для его эффективного удаления режим работы генератора выбирают с соотношением потребляемой мощности (кВт) к скорости (м/сек) движения кислородосодержащего газа в разрядных промежутках до 70, но не более. Во избежание влияния величины частоты тока, запитывающего генератор озона, на процесс повышения тепла в электродном узле, рабочая частота тока генератора озона не должна превышать 200 Гц.