Озонатор

(51) 01 13/11 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ достигается тем, что в способе получения озона применяется принцип работы ионноконвекционного насоса с учетом известных параметров электрического ветра в коронном разряде, что приводит к снижению давления в разрядном промежутке. Для осуществления способа создано устройство,достигаемым техническим результатом которого является упрощение конструкции озонатора,работающего в полузакрытом режиме и состоящего из отдельных озонирующих элементов,расположенных в полузакрытой камере прямоугольной формы. Таким образом, обеспечивается упрощение конструкции,повышение эффективности применения свойств электрического ветра и производительности выхода озона.(72) Бахтаев Шабден Абуович Дегембаева Улболсын Куспановна Абишова Айгуль Сланбековна Шойынбаева Гульнара Токтанаевна Абылова Асем Мухамедияровна(73) Некоммерческое акционерное общество Алматинский университет энергетики и связи(57) Изобретение относится к способам и устройствам получения озона при пониженном давлении атмосферного воздуха и может быть использовано для очистки питьевых и сточных вод. Использование способа по изобретению позволяет повысить степень выхода озона при малых удельных энергетических затратах. Это Изобретение относится к классу озонаторов,работающих при пониженном давлении атмосферного воздуха, и может быть использовано для озоноподготовки производственных, служебных и бытовых помещении. Известно,что устройство,содержащее коронирующий электрод в виде иглы и внешний электрод в виде сетки, расположенные в трубе с заглушкой,выполненные из стойкого изоляционного материала (фторопласт, винипласт,керамика и т.п.), работает при пониженном давлении атмосферного воздуха в зоне коронного разряда (Предпатент РК 19274, кл. С 01 В 13/11(2006.01, 2008). Однако предложенное устройство из-за применения одной коронирующей иглы не обеспечивает достаточную энергоемкость коронного разряда и производительность по выходу озона. Кроме того, ввиду полной открытости с одной стороны разрядной камеры, эффект понижения давления в зоне разряда из-за электрического ветра намного ослаблен и поэтому,не в полной мере соблюдается режим ионноконвекционного насоса. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является озонатор, содержащий последовательно расположенные озонирующие элементы, выполненные в виде коронирующая игла - плоская металлическая сетка, которые помещены в полузакрытую камеру и расположены осесимметрично в направлении в электрического ветра, возникающего в сторону открытой части камеры, и снабженный схемой для поочередного включения озонирующих элементов (Патент РК 471, кл. С 01 В 13/11(2006.01), 2009). Следует отметить, что данный озонатор, имея несколько последовательно расположенных озонирующих элементов, несомненно, имеет по сравнению с предыдущим устройством более высокую эффективность образования озона при малых энергозатратах. Между тем, в предложенном озонаторе процессы образования озона и электрического ветра совмещены и поэтому, озон,образованный в начале разрядной камеры, проходя через несколько озонирующих элементов, в большей части теряется. В связи с этим, ожидаемый эффект от последовательно расположенных озонирующих элементов, значительно ослаблен. Задачей предлагаемого изобретения является разработка озонатора на коронном разряде,обеспечивающего высокую эффективность выхода озона при малых удельных энергозатратах. Достигаемым техническим результатом будет повышение эффективности применения свойств электрического ветра, упрощение конструкции озонатора и получение большей производительности выхода озона. Это достигается тем, что в озонаторе,содержащем последовательно расположенные озонирующие элементы, которые выполнены в виде коронирующая игла - плоская металлическая сетка, помещены в полузакрытую камеру и расположены осесимметрично в направлении 2 электрического ветра, возникающего в сторону открытой части камеры. Согласно изобретению,озонатор содержит озонирующие элементы,выполненные в виде коронирующий провод плоская металлическая сетка, которые помещены в полузакрытую камеру прямоугольной формы,причем основной озонирующий элемент расположен во внутренней разрядной камере,открытой с двух сторон. Как было отмечено в прототипе изобретения, в предложенной конструкции озонатора, применяется принцип работы ионно-конвекционного насоса с учетом известных параметров электрического ветра в коронном разряде, что, в целом, приводит к снижению давления в разрядном промежутке.(Рубашов И.Б.,Бортников Ю.С. Электрогазодинамика. М Атомиздат, 1971, с.139153). Установлено, что снижение давления воздуха в зоне разряда позволяет поднять эффективность работы озонатора. Кроме того, следует ожидать, что эффект снижения давления в межэлектродном пространстве будет более ощутим, если разрядную систему поместить в полузакрытой камере таким образом, чтобы возникший электрический ветер был направлен в сторону открытой части камеры. Между тем, в предложенном озонаторе, при возможности существенного снижения давления в камере и увеличения разрядного тока, фактическое количество озона, вырабатываемое в озонаторе,несколько снижено, чем ожидаемое. Это связано с совмещением в озонаторе процессов образования озона и создания электрического ветра теми же коронирующими электродами, что и является основным недостатком предложенного озонатора. При этом, образованный озон в начале камеры озонатора, проходя многократно через разрядные промежутки,постепенно рекомбинирует и разлагается, что приводит, в конечном итоге, к уменьшению общего количества озона на выходе озонатора. В связи с этим, предлагается новая конструкция озонатора,которая позволяет повысить эффективность применения свойств электрического ветра, упростить конструкцию озонатора и поднять производительность выхода озона. На фиг. 1 представлена функциональная схема озонатора, работающего в полузакрытом режиме и состоящего из отдельных озонирующих элементов,расположенных в полузакрытой камере прямоугольной формы. На фиг. 1 показан разрез разрядной камеры озонатора. Озонирующие элементы в виде электродной системы проводсетка, содержат коронирующие электроды 1 и внешние электроды 2 в виде сеток, расположенные в закрытой части камеры 3, выполненные из озоностойкого изоляционного материала(фторопласт, винипласт, керамика и т.п.). Из такого же материала изготовлены внутренняя разрядная камера 4, где расположен основной озонирующий элемент и боковые стойки 5, на которых крепятся коронирующие электроды 1 и внешние электроды 2 в виде сетки. К коронирующим электродам подведено от блока питания (БП) высокое напряжение отрицательной полярности, а сеточные электроды 2 заземлены. Озонатор работает следующим образом. После подачи напряжения , достаточной величины на коронирующие электроды 1, между ними и сеточными электродами 2 возникают и протекают коронные разряды. Причем образованные при этом отрицательные объемные заряды, состоящие в основном из ионов кислорода и озона, стремятся к сеточным электродам 2 под нулевым потенциалом, где частично нейтрализуются, образуя молекулы кислорода и озона, а большая часть ионов под действием электрического ветра увлекается к выходу озонатора. С течением некоторого времени (не более 5 сек.) устанавливается устойчивый электрический ветер,направленный в открытую часть разрядной камеры,и озонатор начинает работать в режиме ионноконвекционного насоса. При этом наблюдается постепенное снижение давления воздуха внутри разрядной камеры и, как и следовало ожидать,увеличивается сила разрядного тока. Следует отметить, что в образовании озона и создании электрического ветра участвуют в одинаковой мере все озонирующие элементы озонатора. Между тем, наибольшие благоприятные условия для снижения давления воздуха в зоне разряда создаются для основного озонирующего элемента, находящегося во внутренней разрядной камере. К этому способствуют озонирующие элементы, расположенные сверху и снизу основного озонирующего элемента. Один из вариантов применения озонатора иллюстрируется примером. Пример. Озонирующие элементы озонатора имеют одинаковые формы и размеры коронирующие электроды выполнены из вольфрамовой проволоки с диаметром 50 микрон,расстояние до сетки 6 мм, внутренние размеры наружной камеры 4 см, а внутренней камеры 1 см,длина озонатора 10 см. При напряжении питания 6 кВ ток коронного разряда составил 2 мА. Производительность озонатора по озону равна 0,4 г/час, а при этом удельные энергозатраты составили 33,3 г/кВт.ч. Сравнение данных озонирующих элементов при открытом режиме показал, что при аналогичных формах и размерах и потребляемой мощности(12 Вт) производительность по озону составила 0,3 г/час. Сравнение значения снижения напряжения источника питания при постоянстве силы тока разряда с известной зависимостью напряжения коронного разряда от давления атмосферного воздуха позволяет ориентировочно определить давление воздуха в области разряда, например, в нашем случае, снижение давления воздуха относительно атмосферного(680 мм.рт.ст.) составило порядка 100 мм.рт.ст. (Бахтаев Ш.А. Коронной разряд на микропроводах. Алматы, Наука,1984). Таким образом, решена задача по разработке озонатора,который позволяет повысить эффективность применения свойств электрического ветра, упростить конструкцию озонатора и поднять производительность выхода озона. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Озонатор,содержащий последовательно расположенные озонирующие элементы,выполненные в виде коронирующая игла- плоская металлическая сетка, которые помещены в полузакрытую камеру и расположены осесимметрично в направлении электрического ветра, возникающего в сторону открытой части камеры, отличающийся тем, что озонатор содержит озонирующие элементы, выполненные в виде коронирующий провод плоская металлическая сетка, которые помещены в полузакрытую камеру прямоугольной формы,причем основной озонирующий элемент расположен во внутренней разрядной камере,открытой с двух сторон.