Свойства, получениие и применение озона (стр. 37 )

Устройство для получения озона (пат. 163881 Польши, C01B 13/11, опубл. 31.05.1994) включает трубку 1 (рис. 28), по которой воздух поступает в спиральный канал, образованный металлическим трубчатым электродом 2 и вытеснителем объема 3.

Далее воздух проходит по каналу 4 и попадает в разрядный промежуток 5, ограниченный стеклянной трубкой 6, охлаждаемой водой, заполняющей кожух 7. Газ, содержащий озон, выводиться по трубке 8.

Малогабаритный озонатор (пат. 2063928 России, С01В 13/11, опубл. 20.05.1994) содержит цилиндрические, коаксиально расположенные и подключенные к источнику питания наружный и внутренний электроды, установленную между ними стеклянную трубку, закрытую с одного конца и контактирующую с поверхностью внутреннего электрода. Причем наружный электрод выполнен в виде корпуса из токопроводящего материала, торцы которого закрыты фланцами, и снабжен патрубками для подачи рабочего газа (воздуха или кислорода) и вывода озоносодержащей смеси, а внутренний электрод снабжен центрирующими втулками, закрепленными фланцами. Внутренний электрод выполнен из листовой латуни с покрытием из никеля или хрома и плотно прилегает к внутренней поверхности стеклянной трубки, причем зазор между корпусом и стеклянной трубкой равен 1¸1,3 мм. Источник питания выполнен в виде источника высокочастотного импульсного напряжения, содержащего последовательно соединенный трансформатор, выпрямитель, генератор импульсов, электронный ключ, а также источник высокого напряжения с развязывающим диодом, выходы которого подключены к внешнему и внутреннему электродам.

Устройство для получения озона (заявка 4244455 ФРГ, С01В 13/11, Н05Н 1/46, Н05Н 1/02, опубл. 01.09.1994) отличается применением трубчатых электродов с диэлектриком в виде керамических трубок.

Установка для получения озона (заявка 2703039 Франции, С01В 33/11, A61L 2/20, опубл. 30.09.1994) содержит компрессор, фильтр для осушки воздуха, генератор озона, в виде камеры охлаждаемой воздухом с составными электродами, изготовленными из алюминия или стекла, керамики или пластиков, покрытых тонким слоем алюминия и заключенных в цилиндрический корпус из диэлектрика. Рабочая частота тока изменяется в диапазоне 50 Гц ¸ 10 кГц.

В электроразрядном плазмохимическом проточном реакторе для обработки газов, вредных веществ и для получения озона (заявка 4317964 ФРГ, Н05Н 1/46, фирма Сименс, опубл. 01.12.1994) используется барьерный разряд в межэлектродном промежутке, причем с равномерным или ступенчатым увеличением воздушного зазора в промежутке. Основная модификация (всего 8) реактора представляет собой керамическую или стеклянную трубку, на наружной поверхности которой располагаются 3¸4 электрода в виде плоских колец, установленных с зазором, а вдоль ее оси проходит стержневой электрод со ступенчато уменьшающимся диаметром (3¸4 участка), покрытый слоем изоляции. По краям кольцевых электродов установлены шайбы с круглым поперечным сечением, служащие для создания более однородного электрического поля. На электроды подается высокое напряжение частотой от 50 Гц до нескольких сотен килогерц. В других модификациях используются электроды разной конфигурации. Ступенчатое или плавное снижение давления обрабатываемого газа в реакторе (за счет воздушного зазора) способствует снижению энергии электронов по длине реактора.

Газоразрядный элемент трубчатого озонатора (пат. 2035393 России, С01В 13/11, опубл. 20.05.1995) состоит из стеклянной трубы 1 (рис. 29), внешних электродов 2 и 3, которые подсоединены к ВЧ источнику, металлического электрода 4 с игольчатой внешней поверхностью и вытеснителя 5 из стекла, который направляет газовый поток в разрядный промежуток 6.

При работе на иглах возникает разряд с параметрами: мощность Р = 400 Вт, частота f = 10 кГц, напряжение U = 8 кВ, производительность 80 г/ч О3.

Генератор озона (пат. 1337061 Канады, С01В 13/11, опубл. 19.09.1995) предназначен, например, для удаления запахов в закрытых помещениях и состоит из ряда горизонтальных параллельных стеклянных трубок (рис. 30), один конец которых открыт, а другой запаян.

Через открытый конец в каждую трубку входит стержень из нержавеющей стали, являющийся высоковольтным электродом и подключенный к источнику 2. Вентилятор 3 подает воздух внутрь кожуха 4, где он омывает в поперечном направлении трубки, с образованием озона, выводимого из кожуха.

Электродная система озонатора (заявка 96103017/25 России, С01В 13/11, опубл. 19.02.1996) включает цилиндр из диэлектрического материала, торцы которого заглушены и имеют патрубки подачи и отвода газовой смеси, причем на внешней поверхности цилиндра расположен первый электрод, а второй электрод в виде спирали расположен внутри цилиндра по его длине. Система изготовлена так, что первый электрод выполнен в виде спирали, а на поверхности второго электрода выполнены выступы и/или выемки и, по крайней мере, часть витков спирали расположена в контакте с внутренней поверхностью цилиндра из диэлектрического материала. В вариантах выполнения системы выступы выполнены в виде игл, а поверхность первого электрода изолирована от внешней среды.

7.2. Конструкции трубчатых озонаторов с «ползучим» разрядом

В плоских или цилиндрических озонаторах с поверхностными высокочастотными электрическими разрядами используются электроды, расположенные на поверхности керамической подложки из высококачественной керамики (например, из Al2O3), в виде узких металлических полос, а также сплошной металлический электрод, находящийся в толще подложки. Возникающие вокруг полосчатых электродов зоны свечения представляют собой совокупность отдельных каналов разрядов, направленных под прямым углом к электродам. Длина и ток разряда пропорциональны давлению воздуха (35¸450 Па), а интенсивность свечения растет с увеличением напряжения до 15 кВ. Производительность по О3 растет с увеличением тока разряда и частоты от 50 Гц до 10 кГц. Зона декомпозиции О3 находится вне зоны устройства. Например, озонатор трубчатой формы (диаметром 70 мм и длиной 300 мм) имеет электродную систему из сетки полосчатых электродов 1 (рис. 31), толщиной 0,05¸0,06 мм и общей длиной 10,44 м, нанесенных на внутреннюю поверхность слоя 2 из керамики (оксида алюминия высокой чистоты) толщиной 0,5 мм (0,2¸1 мм), из индукторного электрода 3 выполненного в виде сплошного слоя толщиной 0,01 мм на обратной стороне слоя 2, а также наружного слоя 4 из той же керамики, способного выдерживать давление до 0,6 МПа, и токопровода 5.

Такую слоеную конструкцию выполняют методом порошковой металлургии, или по следующей методике: на тонкую подложку из порошка Al2O3 со связкой, наносят вольфрамовыми чернилами изображение сетки полосчатых электродов, затем на более толстую такую же подложку наносят более толстый слой индукторного электрода, и, наконец, обе подложки складывают, обжимают, прокатывают и спекают. Наружную поверхность разрядных электродов из вольфрама можно защитить от окисления слоем никеля. При подаче на электроды 1 и 3 переменного напряжения U = 10 кВ (разность между пиковыми значениями) с частотой f = 10 кГц, на внутренней поверхности озонатора возникает интенсивный поверхностный тлеющий разряд с выходом О3 — 170 г/кВт×ч. Озонаторы с «ползучим» разрядом работающие на частоте f = 10 кГц разработаны в Токийском университете и имеет к. д.п. до 40 %.

Озонатор (пат. 53-33316 Японии, С01В 13/11, опубл. 13.09.1978), предназначенный в частности для стерилизации различных изделий, например, контактных линз, представляет собой U-образную трубку, на внешней поверхности которой напыляется графит или металл, образующий один электрод. Внутри трубки размещен другой электрод, изготовленный из никелевого сплава в виде спирали, что позволяет существенно увеличить выход озона при малых напряжениях.

Озонатор (а. с. 1627506 СССР, C01B 13/11, опубл. 01.04.1988) содержит проводящий электрод в виде диэлектрической трубы с электропроводящей водой и коронирующий электрод, разделенные диэлектрическим барьером, а также высоковольтный источник переменного тока, причем коронирующий электрод выполнен в виде ленты из электропроводного материала, закрепленной на внешней поверхности диэлектрической трубки по спирали.

В озонаторе (заявка 2208202 Японии, С01В 13/11, опубл. 17.08.1990), воздух направляется (рис. 32) в канал между коаксиально установленными наружной трубой из токопроводящего материала и внутренней трубой из диэлектрика, на внешней поверхности которой размещена проволочная спираль.

Источник высокого напряжения сообщает спирали импульсы отрицательной полярности. Внутрь внутренней трубы подается охлаждающий газ.

Конструкция озонатора (заявка 2208203 Японии, С01В 13/11, опубл. 17.08.1990.) имеет возможность регулировать температуру газа, и состоит из наружной токопроводящей трубы 1 и внутренней диэлектрической трубы 2 (рис. 33).

На внешней поверхности трубы 2 размещается металлическая проволока 3, присоединенная к высоковольтному источнику 4, к которому так же подключается труба 1. Воздух поступает внутрь трубы 2 и через ряд отверстий 5 проникает в разрядный промежуток, образованный 1 и 2, из которого выводится газ, содержащий О3.

Озонатор (a. c. 1627506 СССР, C01B 13/11, опубл. 15.02.1991) содержит на наружной поверхности трубы из диэлектрика спираль из ленты токопроводящего материала, например из медной фольги (рис. 34).

Через трубку протекает вода, которая является одновременно проводящим электродом и охлаждающим агентом. Под действием электрического поля на поверхности трубы образуется лавинный разряд, в котором О2 подвергается электронной бомбардировке, с образованием О3. В результате повышается надежность работы озонатора из-за отсутствия воздушного зазора.