ГЕНЕРАТОР ОЗОНА

Полезная модель относится к технологическим процессам в электротехнике и может быть использована для получения озона из неосушенного воздуха при очистке питьевой и сточной воды, в целлюлозно-бумажной, пищевой, фармацевтической, химической и других областях промышленности.
Известен генератор озона, содержащий внешний и внутренний электроды, выполненные в виде трубок, одна из трубок имеет меньший диаметр и размещена соосно внутри другой трубки, разделенные разрядным промежутком заданного размера, через который проходит поток кислородсодержащего газа, один из электродов со стороны разрядного промежутка покрыт диэлектрическим слоем [Филиппов Ю.В., Вобликова В.А., Пантелеев В.И. Электросинтез озона. - М.: Изд-во МГУ им. М.В.Ломоносова, 1987. - с.44].
Недостатком генератора озона являются высокие энергозатраты на электросинтез озона, что обусловлено недостатками конструкции, неудовлетворительными условиями охлаждения электродов и используемой недостаточно эффективной формой электрического барьерного разряда в объеме разрядного промежутка.
Известен также генератор озона, содержащий внешний и внутренний электроды, выполненные в виде трубок, одна из трубок имеет меньший диаметр и размещена соосно внутри другой трубки, разделенные разрядным промежутком заданного размера, через который проходит поток кислородсодержащего газа, один из электродов со стороны разрядного промежутка покрыт диэлектрическим слоем [Озонаторное оборудование. Каталог продукции. г.Курган: ОАО Курганхиммаш, 2005. - с.58].
Недостатком этого генератора озона являются высокие энергозатраты на электросинтез озона, что обусловлено недостатками конструкции, неудовлетворительными условиями охлаждения электродов и используемой недостаточно эффективной формой электрического барьерного разряда в объеме разрядного промежутка.
Известен генератор озона, содержащий внешний и внутренний электроды, выполненные в виде трубок, одна из трубок имеет меньший диаметр и размещена соосно внутри другой трубки, разделенные разрядным промежутком заданного размера, через который проходит поток кислородсодержащего газа, один из электродов со стороны разрядного промежутка покрыт диэлектрическим слоем [Самойлович В.Г., Панин В.В., Крылова Л.Н. Современные тенденции в конструировании промышленных озонаторов. Тез. докл. науч. технич. конф., посвящ. озону и другим экологически чистым окислителям. 7-9 июня 2005, г.Москва. 2005. - с.138]. Данный генератор озона является наиболее близким по технической сущности к изобретению и рассматривается в качестве прототипа.
Недостатком генератора озона являются высокие энергозатраты на электросинтез озона, что обусловлено недостатками конструкции, неудовлетворительными условиями охлаждения электродов и используемой недостаточно эффективной формой электрического барьерного разряда в объеме разрядного промежутка.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является генератор озона, включающий генерирующую камеру, содержащую внешний и внутренний электроды, выполненные в виде трубок, одна из трубок имеет меньший диаметр и размещена соосно внутри другой трубки, разделенные разрядным промежутком заданного размера, через который проходит поток кислородсодержащего газа, один из электродов со стороны разрядного промежутка покрыт диэлектрическим слоем, в разрядном промежутке размещена сетка из проводящего электрический ток материала, стойкого к воздействию электрического разряда и химически активных веществ и радикалов, образующихся при электрическом разряде в кислородсодержащем газе, толщина и конструкция которой задают размер разрядного промежутка и турбулентный характер потока кислородсодержащего газа, а также источник переменного тока, выполненного на основе инвертора тока на полностью управляемых вентилях с квазирезонансной коммутацией и релейно-импульсным управлением, имеющего падающую характеристику источника тока, выходные клеммы которого соединены с внешним и внутренним электродами генерирующей камеры [RU 2346886, С01В 13/11, 20.02.2009].
Недостатком этого технического решения является относительно низкая управляемость генератора (процесса генерации), что необходимо при изменении требований к генерируемой интенсивности и концентрации потока озона, а также при старении внешних и внутренних электродов и изменении других факторов.
Требуемый технический результат заключается в повышении управляемости процессом генерации.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройстве, содержащем генерирующую камеру с внешним металлическим заземленным и внутренним трубчатым электродом, выполненным в виде металлической сетки, а также источник тока, первая и вторая выходные клеммы которого соединены, соответственно, с внешним и внутренним электродами генерирующей камеры, источник тока выполнен в виде управляемого генератора импульсов, ключа, диода, конденсатора и трансформатора, при этом, клемма заземлений управляемого генератора импульсов, клемма заземления ключа, анодная клемма диода, первая клемма конденсатора и первая клемма выходной обмотки трансформатора объединены и являются первой выходной клеммой источника тока, выходная клемма управляемого генератора соединена с управляющей клеммой ключа, выходная клемма которого соединена с катодной клеммой диода, второй клеммой конденсатора и первой клеммой входной обмотки трансформатора, вторая клемма которой является клеммой положительного потенциала, а вторая клемма выходной обмотки трансформатора является второй клеммой источника тока.
На чертеже приведена схема конструкции генератора озона.
Генератор озона содержит генерирующую камеру 1 с внешним 2 и внутренним 3 электродами, диэлектрическую камеру №, а также источник 4 тока, первая и вторая выходные клеммы которого соединены, соответственно, с внешним 2 и внутренним 3 электродами генерирующей камеры 1.
В генераторе озона источник 4 тока выполнен в виде управляемого генератора 5 импульсов, ключа 6, диода 7, конденсатора 8 и трансформатора 9.
Кроме того, в источнике тока 4 клемма заземлений управляемого генератора 5 импульсов, клемма заземления ключа 6, анодная клемма диода 7, первая клемма конденсатора 8 и первая клемма выходной обмотки трансформатора 9 объединены и являются первой выходной клеммой источника 4 тока, выходная клемма управляемого генератора 5 импульсов соединена с управляющей клеммой ключа 6, выходная клемма которого соединена с катодной клеммой диода 7, второй клеммой конденсатора 8 и первой клеммой входной обмотки трансформатора 9, вторая клемма которой является клеммой положительного потенциала, а вторая клемма выходной обмотки трансформатора 9 является второй клеммой источника тока 4.
Генерирующая камера содержит внешний и внутренний электроды, выполненные в виде металлической трубки и металлической сетки соответственно. Внешняя трубка может быть использована в качестве корпуса генерирующей камеры. Внутренняя трубка представляет диэлектрическую трубчатую камеру с расположенной внутри металлической сеткой, имеет меньший диаметр и размещена соосно внутри внешней трубки. Электроды (трубки) разделены разрядным промежутком заданного размера, через который проходит поток кислородосодержащего газа.
Генератор озона работает следующим образом.
Кислородсодержащий газ проходит через зазор между внешним 2 металлическим и внутренним 3, закрытым диэлектриком, электродами. Внешний 2 и внутренний 3 электроды генерирующей камеры 1 подключаются электрически к источнику 4 переменного тока.
Вторая клемма входной обмотки трансформатора 9 является клеммой положительного потенциала и подключена к источнику постоянного напряжения положительной полярности +U, а первая клемма входной обмотки трансформатора 9 - коммутируется с определенной частотой и длительностью, определяемых параметрами управляемого генератора 5 импульсов.
При замыкании ключом 6 первичной обмотки трансформатора 9 с индуктивностью L1 на "землю" происходит заряд индуктивности L1 и разряд конденсатора 8, емкостью С1. При размыкании ключа 6 происходит процесс заряда емкости С1 и разряд индуктивности L1. Образуется колебательный контур с параметрами L1 и С1, частота которого определяется по формуле f=1/6,28 L1C1. Так как энергия, запасенная в индуктивности L1 при замыкании ключом 6 конечная, и нет внешнего возбуждения, то колебательный процесс будет затухающим. Этот колебательный процесс будет периодический с периодом коммутации, определяемой генератором 5 импульсов и ключом 6.
Величина напряжение питания +U, частота и длительность импульса коммутации входной обмотки трансформатора 9, величина индуктивности последней и коэффициент трансформации трансформатора 9 совместно с конструктивными характеристиками генерирующей камеры 1 являются определяющими для получения характеристик генератора озона. От этого зависят его энергетические характеристики, такие как КПД, производительность, возможность работы на неосушенном воздухе, что делает данную схему генератора выгодно отличающейся от других.
При этом, благодаря использованию управляемого генератора 5 импульсов обеспечивается возможность автоматического или автоматизированного управления периодичностью и длительностью генерируемых импульсов, а изменение величины напряжение питания +U - амплитудой тока воздействующего на генерирующую камеру 1. Этим обеспечивается управляемость процессом генерации озона и масштабирование производительности генератора озона.