RU168281U1

RU168281U1 - High frequency ozonizer

Info

Publication number: RU168281U1
Application number: RU2015148753U
Authority: RU
Inventors: Семен Вольфович Шапиро; Алексей Геннадиевич Саенко
Priority date: 2015-11-12
Filing date: 2015-11-12
Publication date: 2017-01-26

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для получения озона с применением токов повышенной частоты и может быть использовано в очистке промышленных и бытовых сточных вод, в химической технологии, а также в других отраслях народного хозяйства. Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является увеличении удельного съема озона с единицы внутренней поверхности низковольтного электрода, за счет использования в качестве активной зоны всего объема внутри этого озонатора. Для решения поставленной задачи заявляемый озонатор содержит диэлектрический цилиндр 1, высоковольтные 2 и низковольтный 3 электроды. Высоковольтные электроды выполнены в виде металлических нитеобразных многовитковых спиралей расположенных внутри диэлектрического цилиндра 1. Низковольтный электрод 3 представляет собой металлический параллелепипед, который охлаждается с помощью жидких хладогентов через каналы охлаждения 4. Диэлектрический цилиндр 1 расположен во внутренней полости низковольтного электрода 3. Электроды 2 и 3 подключаются к высоковольтному высокочастотному источнику 5 питания. 3 илл.The utility model relates to devices for producing ozone using high frequency currents and can be used in the treatment of industrial and domestic wastewater, in chemical technology, as well as in other sectors of the national economy. The problem to which the claimed utility model is directed is to increase the specific removal of ozone from a unit of the inner surface of a low-voltage electrode, by using the entire volume inside this ozonizer as an active zone. To solve this problem, the inventive ozonizer contains a dielectric cylinder 1, high voltage 2 and low voltage 3 electrodes. The high-voltage electrodes are made in the form of metal thread-like multi-turn spirals located inside the dielectric cylinder 1. The low-voltage electrode 3 is a metal parallelepiped that is cooled by liquid refrigerants through cooling channels 4. The dielectric cylinder 1 is located in the inner cavity of the low-voltage electrode 3. Electrodes 2 and 3 are connected to a high voltage high frequency power supply 5. 3 ill.

Description

Изобретение относится к устройствам для получения озона с применением токов повышенной частоты и может быть использовано в очистке промышленных и бытовых сточных вод, в химической технологии, а также в других отраслях народного хозяйства.The invention relates to devices for producing ozone using high frequency currents and can be used in the treatment of industrial and domestic wastewater, in chemical technology, as well as in other sectors of the national economy.

Известен трубчатый озонатор [Патент №2326812], содержащий коаксиально расположенные электроды, подключенные к высоковольтному источнику переменного тока, и диэлектрический элемент, расположенный между ними, при этом один из электродов выполнен сплошным с внешней стороны диэлектрического элемента, а второй выполнен в виде спирали и расположен с внутренней стороны диэлектрического элемента, отличающийся тем, что спираль внутреннего электрода, выполненная навивкой на призматический стержень, представляет собой последовательно соединенные правильные разомкнутые многоугольники, вершины которых находятся в механическом контакте с внутренней поверхностью диэлектрического элемента.Known tubular ozonizer [Patent No. 2326812], containing coaxially arranged electrodes connected to a high voltage AC source, and a dielectric element located between them, while one of the electrodes is made continuous from the outside of the dielectric element, and the second is made in the form of a spiral and is located on the inside of the dielectric element, characterized in that the spiral of the inner electrode, made by winding on a prismatic rod, is a series connected e regular open polygons whose vertices are in mechanical contact with the inner surface of the dielectric element.

Недостатком данного озонатора является малая удельная производительность по озону.The disadvantage of this ozonizer is the low specific productivity of ozone.

Наиболее близким к изобретению техническим решением, выбранным в качестве прототипа, Комбинированный озонно-ультразвуковой очиститель оборотной воды [Патент на полезную модель №118629], содержащее наружный электрод, выполненный в виде металлического параллелепипеда, в который вставлен диэлектрический цилиндр, и электроды во внутренней области диэлектрического цилиндра. Электроды подключены к высокочастотному источнику питания. Электроды во внутренней области диэлектрического цилиндра выполнены в виде металлических струн. Недостатком прототипа является минимальная длина высоковольтных электродов, ограничивающая область ионизации и как следствие малая производительность по озону.Closest to the invention, the technical solution, selected as a prototype, Combined ozone-ultrasonic circulating water purifier [Utility Model Patent No. 118629], containing an external electrode made in the form of a metal parallelepiped, in which a dielectric cylinder is inserted, and electrodes in the inner region of the dielectric cylinder. The electrodes are connected to a high frequency power source. The electrodes in the inner region of the dielectric cylinder are made in the form of metal strings. The disadvantage of the prototype is the minimum length of the high-voltage electrodes, limiting the ionization region and, as a consequence, the low productivity of ozone.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является увеличении удельного съема озона с единицы внутренней поверхности низковольтного электрода, за счет использования в качестве активной зоны всего объема внутри озонатора.The problem to which the claimed utility model is directed is to increase the specific removal of ozone from a unit of the inner surface of the low-voltage electrode, by using the entire volume inside the ozonizer as an active zone.

Для решения поставленной задачи в Высокочастотном озонаторе, содержащем подключенные к высокочастотному источнику питания наружный низковольтный электрод, выполненный в виде металлического параллелепипеда, и высоковольтные электроды, расположенные во внутренней полости диэлектрического цилиндра, расположенного внутри наружного электрода, в отличии о прототипа высоковольтные электроды выполнены в виде симметрично расположенных металлических многовитковых спиралей, оси которых параллельны оси диэлектрического цилиндра, а наружный низковольтный электрод имеет каналы для охлаждения, соединенные с источником хладагента.To solve the problem in a high-frequency ozonator, containing an external low-voltage electrode connected to a high-frequency power source, made in the form of a metal parallelepiped, and high-voltage electrodes located in the inner cavity of the dielectric cylinder located inside the outer electrode, in contrast to the prototype, the high-voltage electrodes are made in the form of a symmetrical multi-turn metal spirals located, the axes of which are parallel to the axis of the dielectric cylinder, and the outer second low voltage electrode has cooling channels connected to a source of coolant.

На фиг. 1 показана принципиальная схема высокочастотного озонатора.In FIG. 1 shows a schematic diagram of a high frequency ozonizer.

На фиг. 2, а дано поперечное сечение этого озонатора до начала пробоя, а на фиг. 2, б и в - то же самое сечение с растущей по мере роста напряжения площадью ионизированной зоны 6, изображенной заштрихованными участками. На фиг. 3 дана развертка внутренней поверхности заявляемого озонатора с проектированными на этот барьер высоковольтными электродами 2.In FIG. 2a, a cross section of this ozonizer is given before the start of the breakdown, and in FIG. 2b and 2c show the same cross section with the area of the ionized zone 6, which is shown by shaded areas, growing with increasing voltage. In FIG. 3 is a scan of the inner surface of the inventive ozonizer with high voltage electrodes 2 designed on this barrier.

Заявляемый Высокочастотный озонатор содержит диэлектрический цилиндр 1, высоковольтные 2 и низковольтный 3 электроды. Высоковольтные электроды выполнены в виде металлических нитеобразных многовитковых спиралей расположенных внутри диэлектрического цилиндра 1. Низковольтный электрод 3 представляет собой металлический параллелепипед, который охлаждается с помощью жидких хладогентов через каналы охлаждения 4. Диэлектрический цилиндр 1 расположен во внутренней полости низковольтного электрода 3. Электроды 2 и 3 подключаются к высоковольтному высокочастотному источнику питания 5.The inventive high-frequency ozonizer contains a dielectric cylinder 1, high-voltage 2 and low-voltage 3 electrodes. The high-voltage electrodes are made in the form of metal thread-like multi-turn spirals located inside the dielectric cylinder 1. The low-voltage electrode 3 is a metal parallelepiped that is cooled by liquid refrigerants through cooling channels 4. The dielectric cylinder 1 is located in the inner cavity of the low-voltage electrode 3. Electrodes 2 and 3 are connected to high voltage high frequency power supply 5.

Заявляемый озонатор работает следующим образом.The inventive ozonizer works as follows.

Между цилиндрической внутренней полостью низковольтного электрода 3 и высоковольтными электродами 2 образуется резко неравномерное электрическое поле, наибольшая напряженность которого сосредоточена вблизи высоковольтных электродов 2. Благодаря их расположению под действием этого поля возникает тлеющий разряд во всем объеме внутри диэлектрического цилиндра 1. Действие этого разряда на кислородосодержащий газ приводит к появлению атомарного кислорода и затем озона. Неравномерность поля вызывает наиболее интенсивные процессы озонообразования вблизи высоковольтных электродов 2. То обстоятельство, что внутри диэлектрического цилиндра 1 поле практически равномерное, предотвращает возникновение в активной зоне искрового и дугового пробоя.Between the cylindrical internal cavity of the low-voltage electrode 3 and the high-voltage electrodes 2, a sharply non-uniform electric field is formed, the greatest intensity of which is concentrated near the high-voltage electrodes 2. Due to their location under the influence of this field, a glow discharge arises in the entire volume inside the dielectric cylinder 1. The action of this discharge on an oxygen-containing gas leads to the appearance of atomic oxygen and then ozone. The field unevenness causes the most intense ozone formation processes near the high-voltage electrodes 2. The fact that the field inside the dielectric cylinder 1 is practically uniform prevents the occurrence of spark and arc breakdown in the active zone.

В пределах каждого полупериода изменения напряжения питания происходит пробой газа вблизи высоковольтных электродов 2. По мере роста этого напряжения граница зоны пробоя удаляется от этих электродов и площадь ионизированной зоны 6 (в поперечном сечении) растет (см. фиг. 2)Within each half-period of the change in the supply voltage, a gas breakdown occurs near the high-voltage electrodes 2. As this voltage grows, the boundary of the breakdown zone moves away from these electrodes and the area of the ionized zone 6 (in cross section) grows (see Fig. 2)

Объем ионизированного газа определяется произведением этой площади на длину электрода 1. Длина 1 для предлагаемого озонатора равнаThe volume of ionized gas is determined by the product of this area by the length of electrode 1. Length 1 for the proposed ozonizer is

где l₀ - длина диэлектрического цилиндра, α - угол «закрутки» высоковольтных электродов в спираль.where l ₀ is the length of the dielectric cylinder, α is the “twist” angle of the high voltage electrodes into the spiral.

На фиг. 3 дана развертка внутренней поверхности озонатора с проектированными на нее высоковольтными электродами 2. Нетрудно видеть, что при угле α, равном 60°, длина каждого электрода в два раза больше, чем длина внутренней поверхности озонатора. Следовательно, объем активной зоны озонатора тоже больше во столько же раз, чем у прототипа. Этим и обусловлено увеличение производительности предлагаемого озонатора.In FIG. Figure 3 shows a scan of the inner surface of the ozonizer with the high-voltage electrodes designed on it 2. It is easy to see that at an angle α equal to 60 °, the length of each electrode is two times longer than the length of the inner surface of the ozonizer. Therefore, the volume of the active zone of the ozonizer is also more than the same time as that of the prototype. This is due to the increase in productivity of the proposed ozonizer.

Claims

A high-frequency ozonizer containing an external low-voltage electrode connected to a high-frequency power supply made in the form of a metal parallelepiped, and high-voltage electrodes located in the inner cavity of the dielectric cylinder located inside the outer electrode, characterized in that the high-voltage electrodes are made in the form of symmetrically arranged multi-coil metal spirals, whose axes are parallel to the axis of the dielectric cylinder, and the external low-voltage electrode has a channel Cooling ports connected to a refrigerant source.