СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА ОЗОНА ОТ ПОЖАРА
METHOD AND DEVICE OF PROTECTION OF OZONE GENERATOR AGAINST FIRE

Изобретение относится к способам и устройствам защиты генераторов озона, использующих в качестве рабочего газа кислород, от пожара и может быть использовано в озонаторных устройствах при их промышленном производстве и эксплуатации.
Известен способ защиты многоэлементного озонатора, при котором происходит самоотключение разрядного элемента с поврежденной диэлектрической стенкой за счет повышения давления внутри герметичной полости и увеличения вследствие этого напряжения пробоя вспомогательного газоразрядного промежутка до величины, превышающей величину рабочего напряжения озонатора [1].
При большом числе разрядных элементов отключение одного или даже нескольких из них практически не отражается на суммарной производительности озонатора.
Известно устройство защиты многоэлементного электрического озонатора, разрядный элемент которого состоит из двух расположенных на расстоянии друг от друга и подсоединенных к источнику электропитания электродов, один из которых в виде металлического покрытия нанесен на диэлектрическую стенку, выполненную в виде герметичной камеры. Для обеспечения самоотключения разрядного элемента с пробитой диэлектрической стенкой металлическое покрытие присоединено к источнику электропитания через вспомогательный газоразрядный промежуток, расположенный внутри камеры [1].
Недостатком данных способа и устройства является то, что элементы конструкции, выполняющие защитную функцию, расположены в герметичной камере внутри цилиндрического электрода, снабженного диэлектрическим покрытием. Это исключает возможность использования предложенных решений при защите мощных высокочастотных генераторов озона, требующих двухстороннего жидкостного охлаждения разрядных промежутков, а также генераторов озона с плоскими электродами.
Известен способ защиты многоэлементного озонатора, при котором в нормальном режиме при номинальном напряжении разряда Up ток барьерного разряда Ip пропускают через плавкую вставку, при этом плавкая вставка нагревается ниже допустимой нормы. В случае пробоя барьера при снижении диэлектрической прочности трубчатого электрода мгновенно возрастает ток через высоковольтный предохранитель до величины тока короткого замыкания устройства Iкз, при этом плавкая вставка высоковольтного предохранителя расплавляется, электрическая цепь обрывается. Номинальная нагрузка устройства равномерно распределяется между n-1 разрядными элементами, и устройство продолжает безотказное функционирование [2].
Известно устройство защиты многоэлементного озонатора, включающего трубчатый электрод, имеющий на внутренней части токопроводящее покрытие, содержащее вставленную в трубчатый электрод трубку из токопроводящего материала, сопрягающуюся с токопроводящим покрытием, внутри которой расположен высоковольтный предохранитель, включающий цилиндрический корпус с плавкой вставкой из тугоплавкого материала, соединяющей два электрода, один из которых жестко соединен с трубкой, а другой с источником питания, причем трубчатый электрод закрыт с двух сторон пробками. Цилиндрический корпус высоковольтного предохранителя выполнен из диэлектрического материала [2].
Недостатками данных способа и устройства являются ограничения по применению, а также то, что элементы конструкции, выполняющие защитную функцию, расположены внутри электрода, снабженного диэлектрическим покрытием. Это исключает возможность использования предложенных решений при защите генераторов озона с двухсторонним жидкостным охлаждением разрядных промежутков, а также генераторов озона с плоскими электродами.
Наиболее близким к изобретению является способ защиты генератора озона от пожара, при котором электроды генератора озона отключают от источника электропитания, предварительно создают в дополнительном объеме защитной емкости разрежение, прекращают подвод кислорода в генератор озона и отвод из него озонокислородной смеси, соединяют защитную емкость с генератором озона, тем самым снижая давление озонокислородной смеси до значения, при котором исключается горение материалов, использованных в конструкции генератора озона. Одновременно открывают канал с малым проходным сечением, соединяющий внутреннюю полость генератора озона с атмосферой или емкостью с замещающим газом, не поддерживающим горение, для заполнения им генератора озона и защитной емкости, и повышают давление в защитой емкости и внутренней полости генератора озона до атмосферного, после чего отсоединяют защитную емкость от генератора озона [3].
Наиболее близким к изобретению является устройство защиты генератора озона от пожара, реализующее описанный выше способ, которое включает в себя источник электропитания, присоединенный к электродам генератора озона, защитный электронный блок, соединенный с датчиком аварии, нормально открытые электромагнитные клапаны, установленные на входе и выходе генератора озона, дополнительную вакуумированную защитную емкость, подсоединенную к генератору озона трубопроводом, нормально перекрытым с помощью электромагнитного клапана, включающим нормально закрытый микрожиклер, соединенный с источником замещающего газа [3].
Недостатками описанного выше способа и реализующего его устройства являются значительный объем защитной вакуумированной емкости, превышающий приблизительно в пять раз объем корпуса генератора озона, а также потребность в дополнительном оборудовании для создания вакуума в защитной емкости, что делает конструкцию генератора озона громоздкой. Необходимо дополнительное время при подготовке устройства противопожарной защиты генератора озона к работе, связанное с необходимостью создания разрежения в защитной емкости. Кроме того, воздействие на электроды генератора озона пониженного давления газа при подключении его к защитной емкости может привести к появлению остаточной деформации электродов и, тем самым, к ухудшению эксплуатационных характеристик генератора озона.
Задачей изобретения является снижение пожароопасности озонаторного оборудования, упрощение конструкции устройства защиты от пожара генератора озона, уменьшение его размеров и времени подготовки устройства противопожарной защиты к работе.
Техническим результатом является полное вытеснение за короткий промежуток времени кислорода с продуктами горения из внутренней полости генератора озона газом, не поддерживающим горение.
Поставленная задача решается тем, что в способе защиты от пожара генератора озона, предусматривающем отключение электродов генератора озона от источника электропитания генератора озона и прекращение подвода кислорода в генератор озона по сигналу с датчика аварии, одновременно в полость генератора озона подают замещающий негорючий газ под повышенным давлением, вытесняя кислород с продуктами горения из полости генератора озона в атмосферу по трубопроводу отвода озонокислородной смеси.
Поставленная задача решается тем, что в устройство защиты от пожара генератора озона (ГО), содержащее источник электропитания, подключенный к электродам генератора озона, датчик возгорания, электронный защитный блок, выход которого соединен со входом источника электропитания, а вход соединен с датчиком возгорания, трубопроводы подвода кислорода и отвода озонокислородной смеси, нормально открытый электромагнитный клапан, установленный в линии подачи кислорода в генератор озона, введена защитная емкость, заполненная негорючим газом под повышенным давлением и отделенная от внутренней полости ГО нормально закрытым электромагнитным клапаном, установленным в трубопроводе подачи замещающего газа и подключенным к выходу электронного защитного блока.
Вместо электромагнитного клапана в линии подачи замещающего газа может быть установлена мембрана, соединенная с исполнительным механизмом разрушающего типа, подключенным к выходу электронного защитного блока.
Наличие защитной емкости, с находящимся в ней под повышенным давлением негорючим газом, не поддерживающим горение, позволяет сократить время, необходимое для подготовки устройства к работе, так как исключается необходимость создания разрежения в специальной защитной емкости. Уменьшается количество оборудования, необходимого для реализации способа защиты генератора озона от пожара. Значительно уменьшаются размеры генератора озона, так как объем защитной емкости в прототипе не может быть меньше пяти объемов генератора озона, а в предлагаемом устройстве объем защитной емкости определяется давлением защитного газа в ней и может быть на порядок меньше объема генератора озона.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства защиты генератора озона от пожара.
На фиг.2 изображена структурная схема устройства защиты генератора озона от пожара с мембраной, включенной в линию подачи замещающего негорючего газа вместо нормально закрытого электромагнитного клапана.
Устройство защиты генератора озона от пожара содержит источник электропитания 1 (фиг.1), подключенный к электродам 2 генератора озона 3. Устройство защиты содержит защитный электронный блок 4, выход которого соединен со входом источника электропитания 1, датчик возгорания 5, подключенный ко входу защитного электронного блока 4, нормально открытый электромагнитный клапан 6, установленный в трубопроводе 7 подачи кислорода в генератор озона 3 и подсоединенный к выходу электронного защитного блока 4. В устройство защиты введена герметичная защитная емкость 8 с замещающим негорючим газом, соединенная с генератором озона 3 трубопроводом 9 с нормально закрытым электромагнитным клапаном 10 (фиг.1), подсоединенным к выходу электронного защитного блока 4.
Вытесняемый газ (кислород) с продуктами горения может отводиться из полости генератора озона через трубопровод 11 (фиг.1) в атмосферу либо через дополнительно введенный трубопровод в специальную емкость (на рисунке не показаны).
Вместо электромагнитного клапана 10 (фиг.1) в линии подачи защитного газа может быть применена мембрана 12 (фиг.2), соединенная с исполнительным разрушающим ее механизмом 13 (фиг.2), подсоединенным к выходу электронного защитного блока 4.
При осуществлении способа защиты от пожара генератора озона 3 предварительно вводят в состав озонаторной установки защитную емкостью 8, заполненную под повышенным давлением замещающим негорючим газом (например, сжиженным углекислым газом), соединяют защитную емкость с внутренней полостью генератора озона трубопроводом 9, организуют тракт отвода кислорода с продуктами горения из полости генератора озона через трубопровод отвода озонированного газа 7 или через дополнительно введенный трубопровод.
При возникновении пожара в полости генератора озона 3 по сигналу с датчика возгорания 5 электронный защитный блок 4 выдает сигналы на выключение источника электропитания 1, закрытие электромагнитного клапана 6, открытие электромагнитного клапана 10 или включение исполнительного механизма 13, разрушающего мембрану 12. При открытии электромагнитного клапана 10 или разрушении мембраны 12 замещающий газ под давлением из защитной емкости 8 по трубопроводу 9 поступает во внутреннюю полость генератора озона 3. При этом происходит полное вытеснение кислорода с продуктами горения из полости генератора озона 3 через трубопровод отвода озонокислородной смеси 7 или через введенный дополнительный трубопровод. За счет вытеснения кислорода полностью прекращается процесс горения горючих материалов, используемых в конструкции генератора озона.
Использование изобретения приводит к упрощению конструкции генератора озона, повышению надежности системы пожаротушения и долговечности генератора озона.
Источники информации
1. А.с. СССР №1390182, С01В 13/11, 1984.
2. Патент РФ №2263629, С01В 13/11, 2004.
3. Патент РФ №2341448, С01В 13/11, 2007.