Свойства, получениие и применение озона (стр. 38 )

Генератор озона (заявка 2677344 Франции, C01B 13/11, C02F 1/78, опубл. 11.12.1992), содержащий диэлектрический (стекляный) цилиндр диаметром 3 см и длиной 20 см, имеет катод в виде сетки из нержавеющей стали, прилегающей к внутренней поверхности цилиндра. Аналогичный анод, расположен на наружной поверхности цилиндра. Рабочее напряжение — U = 1000 В.

Озонатор трубчатой формы (пат. 2016841 России, С01В 13/11, опубл. 14.06.1991) состоит из источника питания, внешнего и внутреннего электродов с диэлектрической трубки между ними. Причем внутренний электрод выполнен в виде спирали и расположен внутри диэлектрической трубки. Для уменьшения энергозатрат и повышения удельной производительности, внешний электрод выполнен в виде спирали, навитой на внешней стороне диэлектрической трубки, причем начало внешнего электрода и конец внутреннего электрода подключены к источнику питания.

Озонатор (заявка 2668387 Франции, B01J 19/08, C01B 13/11, опубл. 30.04.1992) имеет разрядную ячейку в виде электрода-трубки 1 (рис. 35) выполненного из ковара, с внутренним диаметром 0,6 мм, наружным диаметром 1 мм, длиной 11 см и покрытого слоем стекла 2 толщиной 0,2 мм.

На поверхности стеклянного слоя 2 навита неизолированная проволока 3 в виде электрода. Трубка 4 служит для подачи охлаждающей воды. Воздух движется от штуцера 6 вдоль слоя 2, омывая проволоку 3, где образуется О3 и далее выводиться через штуцер 7. Параметры процесса: напряжение U = 5¸6 кВ; концентрация О3 — 0,03 об. %, выход озона — 80 г О3/кВт×ч.

Озонатор (заявка 93006035/26, России, С01В 13/11, опубл. 2.02.1993) включает корпус с газоразрядным элементом, состоящим из внешнего проволочного электрода и внутреннего, состоящего из проволочных спиралей, разделенных диэлектрическим барьером, причем внутренний электрод выполнен из спиралей разного диаметра, размещенных одна в другой и установленных коаксиально в диэлектрическом барьере. Концы спиралей поджаты фиксаторами, выполненными с каналами для прохода газа. Фиксатор снабжен штырями для создания равномерного зазора между спиралями, при этом только одна спираль, размещенная ближе других к оси диэлектрического барьера, подключена к источнику питания. В каналах фиксатора, через которые подается газ, тангенциально закреплены лопасти для создания направленного турбулентного движения газа.

Озонатор для овощехранилищ, животноводческих помещений (заявка 93012910/26, России, С01В 13/11, опубл. 10.03.1993) содержит диэлектрическую трубку и электроды, прижатые к ее внешней и внутренней поверхности. Электроды выполнены из электропроводной ленты, расположены по спирали, один край каждой ленты отогнут и размещен соответственно над прижатым краем другой ленты. Отогнутый край выполнен зубчатым, наклонен к поверхности трубки под углом З¸60°, расстояния от острия зубцов до поверхности трубки 0,5¸10 мм. Ленты прижаты токопроводящими шинами. Такой озонатор предназначен для получения О3 из неосушенного воздуха, для дезинфекции, дезодорации, антисептирования помещений и продуктов.

Озонатор (пат. 2066292 России, С01В 13/11, опубл. 10.03.1993) выполнен в виде диэлектрической трубки с первым коронирующим электродом, изготовленным в виде токопроводящей ленты, закрепленной по спирали на внешней стенке трубки, и с вторым электродом, расположенным на ее внутренней стенке. При этом второй электрод выполняют в виде токопроводящей ленты, закрепленной по спирали на внутренней стенке трубки, причем один длинный край каждого электрода выполнен зубчато-отогнутым и размещен, соответственно, над другим длинным краем другого электрода, прижатым к трубке токопроводящей шиной. В варианте выполнения озонатора, зубчатый край электрода наклонен к поверхности трубки под утлом от 30 до 60°, а расстояние между остриями зубцов и поверхностью трубки, составляет 0,5¸10 мм.

В устройстве для получения озона (пат. 2102311 России, С01В 13/11, опубл. 12.03.1996), состоящем из индуктора, размещенного в цилиндрическом корпусе, и высоковольтного источника, индуктор выполнен из диэлектрических плоских пластин, с нанесенным на них токопроводящим материалом, и помещен в цилиндрический корпус, на котором размещена обмотка, подключенная к регулируемому источнику постоянного тока.

Озонатор, включающий диэлектрическую трубу с охлаждающей жидкостью, высоковольтный источник переменного напряжения, соединенный с электродами, выполнен (пат. 2316468 России, С01В 13/11, опубл. 20.09.2005) так, что диэлектрическая труба представляет собой охлаждаемый диэлектрический каркас для электродов, изготовленный в виде двойной спирали, закрепленной на внешней поверхности трубы, один из электродов выполнен из проволоки нержавеющей стали, а другой – из провода с термостойкой изоляцией (кремнийорганической резины или силикона), один конец второго электрода заземлен, а другой – подключен к одному из полюсов источника напряжения, второй полюс которого подключен к первому неизолированному электроду.

Озонатор (пат. на полезную модель 63349 России, С01В 13/11, опубл. 04.12.2006), содержащий коаксиально расположенные электроды, подключенные к высоковольтному источнику переменного тока и диэлектрический элемент, расположенный между ними, выполнен так, что один из электродов изготовлен сплошным с внешней стороны диэлектрического элемента, а второй электрод – в виде спирали и расположен с внутренней стороны. При этом 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.

7.3. Озонаторы с барьерно-ползучим разрядом

Такой комбинированный озонатор (заявка 63-17208 Японии, С01В 13/11, опубл. 25.11.1988) содержит стеклянную трубку 1 (рис. 36), на внешнюю поверхность которой наматывается провод 2 в полимерной изоляции.

Внутрь трубки 1 вставляется металлический стержень или труба 3, покрытая снаружи слоем эпоксидной смолы. Проставки 4 фиксируют положение трубки 3, так чтобы радиальный зазор составлял 0,3÷0,5 мм при напряжении U = 15 кВ. Образование О3 происходит между 2 и поверхностью 1, а также в промежутке между 1 и 3.

В озонаторе (заявка 93008237/26 России, C01B 13/11, опубл. 11.02.1993) электроды выполнены в виде заглушенных с двух сторон изолированных электродных трубок, к внутренней проводящей стороне которых подключено высокое напряжение, а на внешнюю изолированную поверхность электродов намотана спираль из токопроводящего материала.

7.4. Конструкции пластинчатых озонаторов

В схемах пластинчатых озонаторов (рис. 37) попеременно чередуются металлические пластинчатые электроды 1 и диэлектрические пластины 2 (например, стеклянные).

Электроды изготавливают в виде сетки из алюминия или его сплавов. Первый вариант схемы (рис. 37, а) применяется для очистки воздуха и состоит из секций (слой миканита, между двумя сетками), расположенных на большем расстоянии друг от друга. При напряжении U = 5 кВ, выход озона – 500 г О3/кВт×ч, при концентрации О3 = 10-4 об.%. Вторая схема (рис. 37, б) выполнена так, что диэлектрические пластины чередуются с металлическими сетками, находящимися в контакте с одной из сторон диэлектрика. Между другой стороной диэлектрика и смежным электродом имеется значительный воздушный зазор. Знаки электродов чередуются так, что электроды одного знака находятся под пластинами, а противоположного знака - над ними. Ряд таких пластин соединен в решетку с помощью изолирующих рам. При напряжении U = 9 кВ получают 100 г О3/кВт×ч при концентрации О3 = 10-2 % (об.). Третья схема (рис. 37, в) имеет металлические сетки и пластины расположенные близко друг к другу и мертвое пространство при этом сведено к минимуму. При напряжении U = 4 кВ, выход озона составляет — 100 г О3/кВт×ч при концентрации О3 до 5 об.%. В качестве диэлектрических пластин можно использовать слой эмали (фарфора) толщиной 0,2¸0,5 мм, полученный путем обжига при температуре t = 700¸900°С.

Возможны схемы (рис. 38) с одним барьером (изолятором) и одним разрядом (рис. 38, а); с двумя барьерами и одним разрядом (рис. 38, б); с одним барьером и двумя разрядами (рис. 38, в). В схемах на рис. 38, а и б, к электродам плотно прикрепляют диэлектрики, например, обычное или боросиликатное стекло. Необходимо учитывать, что 85¸95% потребляемой электроэнергии расходуется на тепловыделение, поэтому электрическая мощность Nэл ограничивается.

Озонатор (пат. 55-37483 Японии, С01В 13/11, Н01В 3/12, опубл. 29.09.1980) выполнен с диэлектрическим элементом из керамики и одним или большим числом пар электродов в разрядных элементах цилиндрической или плоской конструкции, причем используются вставки с диэлектрической константой e = 5¸10. Плоский или цилиндрический керамический диэлектрик 1 (рис. 39) монтируют между высоковольтным 2 и заземленным 3 электродами посредством проставок 4 и в полости 5 по обе стороны 1 пропускают воздух.

При этом существенно увеличивается площадь разряда и выход О3, улучшается охлаждение электродов, уменьшается диэлектрические потери и снижается потенциал зажигания разряда.

Озонатор (а. с. 998328 CCCP, C01B 13/11, опубл. 22.06.1981) содержит плоские прямоугольные металлические электроды, разделенные прямоугольными диэлектрическими пластинами, и продольные рейки, создающие щелевые разрядные промежутки, стянутые жесткой рамкой в слоистый пакет, установленный в кожухе, причем для увеличения срока службы и повышения надежности, электроды выполнены из металлической фольги и каждый из них плотно соединен по всей поверхности с диэлектрической пластиной, выполненной в виде одного или более слоев ткани из тонкого стеклянного волокна, пропитанного органическим или кремний-органическим термостойким связующим.