ОЗОНАТОР

Изобретение относится к устройствам для получения озона синтезом из возлуха или кислорода и может быть использовано в частности в химической и пищевой промышленности, например, для обеззараживания и очистки сточных и питьевых вод.
Известны устройства для получения озона, в которых обрабатываемый газ проходит через разрядный промежуток, образованный двумя электродами, которые могут быть выполнены в виде цилиндров или пластин 1.
Известен озонатор, содержащий подключенные к высоковольтному источнику переменного напряжения, два электрода, и расположенный между ними на одном из электродов барьер, выполненный из твердого диэлектрика 2. Для получения озона сквозь газоразрядный промежуток прокачивают воздух или кислород.
Недостатком такого устройства является его низкий ресурс работы. В процессе эксплуатации, как правило, из строя выходит барьер из твердого диэлектрика за счет электрического пробоя. Основной причиной является ускоренное старение барьера. Барьер в озонаторе находится в сильном электрическом поле и ускоренное старение обусловлено частичными разрядами и электрохимическими процессами.
Заявляемое изобретение решает задачу создания озонатора с повышенным сроком службы.
Техническим результатом является непрерывное обновление диэлектрического барьера в процессе работы, которое позволяет решить поставленную задачу.
Технический результат достигается тем, что озонатор, содержащий подключенные к высоковольтному источнику переменного напряжения два электрода, образующие газоразрядный промежуток с расположенным в нем барьером, который выполнен двухслойным, причем один pf его   выполнен из твердого диэлектрика, а другой представляет собой жидкий диэлектрик, размещенный в емкости, образованной слоем твердого диэлектрика и одним из электродов, при этом емкость подсоединена к замкнутой магистрали, содержащей фильтровальное устройство, насос и теплообменник.
На фиг.1 представлено устройство на примере пластинчатого озонатора. Предложенный озонатор содержит два металлических; электрода 1 и 2, подключенных к высоковольтному источнику,. переменного напряжения 6, и образующих газоразрядный промежуток 3, в котором расположен диэлектрический барьер, состоящий из слоя твердогб диэлектрика 4 и слоя жидкого диэлектрика, представляющего собой емкость с диэлектрической жидкостью. Емкость с жидким диэлектриком
МПК6С01 В 13/11 ОЗОНАТОР
образована твердым диэлектрическим барьером и электродом 2. Причем, жидкий слой 5 прилежит к электроду 2. Емкость с жидким диэлектриком через замкнутую магистраль подсоединена к насосу 7 для обеспечения циркуляции, т.е. обновления жидкого слоя 5 барьера. Кроме этого, в магистраль 10 включены фильтр 8 и теплообменник 9.
Озонатор работает следующим образом. С помощью насоса 7 через магистраль 10 осуществляется непрерывная прокачка диэлектрической жидкости. Переменное напряжение от высоковольтного источника 6 подается на электроды 1 и 2. В зазоре 3 возникает объемно-барьерный электрический разряд. Если в зазор 3 поступает кислородосодержащий газ, то осущес вляется синтез озона.
Жидкий диэлектрик, протекая через емкость 5, загрязняется и нагревается. Фильтр 8 и теплообменник 9, включенные в магистраль 10, осуществляют очищение и охлаждение жидкого диэлектрика, В процессе работы озонатора синтез озона осуществляется как в классическом озонаторе с твердым диэлектрическим барьером 2. Однако, барьер в классическом озонаторе из-за сильного электрического поля подвергается воздействию частичных разрядов, что проявляется в разрушении и изменении физико-химических характеристик, которые сопровождаются выделением газа, увеличением проводимости и tg 6. Эти процессы при интенсивном протекании завершаются пробоем барьера.
В предлагаемом двухслойном барьере имеют место те же процессы. Но второй слой беспрерывно обновляется за счет циркуляции диэлектрической жидкости. Загрязнение жидкого диэлектрика, возникающее под действием частичных разрядов и электрических процессов, устраняется фильтром 8, который устанавливается непосредственно после озонатора перед насосом. В противном случае при накоплении продуктов разрушения диэлектрической жидкости падает ее электрическая прочность. После насоса устанавливается теплообменник 9 и охлажденная диэлектрическая жидкость подается во второй слой барьера. Охлаждение диэлектрической жидкости необходимо с одной стороны, чтобы исключить ее перегрев, а с другой стороны - использовать в качестве хладоохлаждающего агента для охлаждения твердого слоя диэлектрического барьера с целью повышения производительности озонатора. При перегреве жидкого диэлектрика возникает интенсивное газовыделение, что приводит к его электрическому пробою. С увеличением температуры диэлектрического барьера, согласно 3, резко увеличиваются скорости реакций, приводящих к разрушению озона. Это приводит к падению концентрации озона на входе озонатора и, соответственно, к уменьшению его производительности.
герметизацию и форму второго слоя из жидкого диэлектрика, т.е. первый слой должен иметь необходимую механическую жесткость. С другой стороны он должен быть как можно тоньше для лучшего охлаждения зоны электрического разряда и, соответственно, повышения производительности озонатора. Однако, первый слой барьера интенсивно стареет, но второй слой беспрерывно обновляется и выдерживает все напряжение озонатора. Таким образом, исключается электрический пробой барьера.
Устройство на фиг.1 рассмотрено на примере пластинчатого озонатора. Очевидно, все выводы и преимущества также справедливы для трубчатого озонатора.
1.Ю.В. Филиппов, В.А. Вобликова, В.И. Пантелеев. Электросинтез озона. МГУ, 1987, с. 44-56.
2.Патент США № 3801791 кл. С 01 В 13/12,1964.
3.Лукин В.В., Попович М.П., Ткаченко С.Н. Физическая химия озона. МГУ, 1998, с.63-67.
ЛИТЕРАТУРА
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Озонатор, содержащий подключенные к высоковольтному источнику переменного напряжения два электрода, образующие газоразрядный промежуток с расположенным в нем барьером, отличающийся тем, что барьер выполнен двухслойным, причем один из его слоев выполнен из твердого диэлектрика, а другой представляет собой жидкий диэлектрик, размещенный в емкости, образованной слоем твердого диэлектрика и одним из электродов., при этом емкость подсоединена к замкнутой магистрали, содержащей фильтровальное устройство, насос и теплообменник.