ES2265431T3 - Sistema modular de generadores de ozono. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de generadores de ozono, en el que una multitud de generadores de ozono del tipo de placa están dispuestos unos junto a otros en un bloque, comprendiendo cada generador de ozono un electrodo de alta tensión, un electrodo de masa y un dieléctrico, y una cámara, situada entre dichos electrodos, para convertir oxígeno en ozono mediante una descarga de corona entre dichos electrodos sobre dicho dieléctrico, estando provista cada cámara de una entrada para el oxígeno o un gas rico en oxígeno y de una salida para el ozono, estando dispuestos dichos generadores de ozono en un módulo de bloque que comprende un bastidor de bloque adaptado para fijar los generadores de ozono en dicho bloque, caracterizado porque dicho bastidor de bloque comprende una lumbrera de entrada adaptada para la introducción de oxígeno y dispuesta dentro de dicho bastidor de bloque, una pluralidad de primeros conductos que se extienden cada uno entre dicha lumbrera de entrada y una entrada de cámara, y una lumbrerade salida adaptada para la descarga de ozono y dispuesta dentro de dicho bastidor de bloque, una pluralidad de segundos conductos que se extienden cada uno entre dicha lumbrera de salida y una salida de cámara.
Description
Sistema modular de generadores de ozono.
La presente invención se refiere a generadores
de ozono destinados a la generación de ozono sometiendo oxígeno a
una corriente alterna (AC) de alta frecuencia de alta tensión sobre
un medio dieléctrico. Más precisamente, la invención se refiere a
un sistema de generadores de ozono, en el que una multitud de
generadores de ozono del tipo de placa están dispuestos en un
bloque, y en el que uno o varios bloques pueden estar comprendidos
en un sistema modular de generadores de ozono.
El ozono tiene propiedades altamente oxidantes y
se usa, preferiblemente en forma diluida, para la esterilización
del agua. Por ejemplo, las aguas residuales pueden ser tratadas con
el propósito de descomponer o eliminar de ellas las sustancias
peligrosas para el ambiente o para la salud, así como también hacer
desaparecer del agua olores desagradables, y el agua potable puede
tratarse previamente con la intención de mejorar su calidad. Otras
áreas de uso son, por ejemplo, como agente blanqueador en la
industria papelera, para la limpieza del aire y para realizar
ciertas reacciones de oxidación dentro de la química orgánica.
Se produce ozono dejando que pase oxígeno o un
gas rico en oxígeno a través de una descarga eléctrica. Se permite
de este modo que el oxígeno o un gas rico en oxígeno circule a
través de una cámara en un generador de ozono, estando definida
dicha cámara por dos tubos coaxiales o una serie de placas, entre
cuyos tubos o placas está teniendo lugar una descarga eléctrica. En
esta descripción, los términos espacio y cámara son usados como
denominación de la misma cosa, es decir, el lugar del interior del
generador de ozono en que el oxígeno o el gas rico en oxígeno
existente es convertido en ozono. El primer tipo mencionado de
generador de ozono sirve para fines industriales y es muy grande y
voluminoso, y difícil y costoso de fábrica y mantener. El segundo
tipo de generador de ozono, llamado en esta memoria del tipo de
placa, es menos exigente en relación con la economía y el espacio.
Como la demanda de generadores de ozono fiables, de gran capacidad,
tiende a aumentar, los generadores de ozono del tipo de placa se
disponen a menudo unos encima de otros en bloques, con lo que
pueden obtenerse sistemas mayores de generadores de ozono. En los
documentos WO 97/01507, de Arlemark, y en el documento US 5.435.978,
de
Yokomi, se describen algunos ejemplos de tales sistemas de generadores de ozono.
Yokomi, se describen algunos ejemplos de tales sistemas de generadores de ozono.
Un problema asociado con los generadores de
ozono está relacionado con la cámara, en la que el oxígeno en forma
de gas de oxígeno o de un gas rico en oxígeno es convertido en
ozono, y que tiene al menos una superficie de delimitación hecha de
un material dieléctrico, denominado dieléctrico. Este dieléctrico se
usa con la finalidad de generar una corona durante la descarga
entre un electrodo de alta tensión y masa, y consiste normalmente
en un material cerámico o vidrio. Variaciones de la presión en el
gas alimentado a la cámara, por ejemplo, producidas por choques de
presión en el sistema cuando se conecta o se interrumpe el
suministro de gas, generarán altos esfuerzos en el material
cerámico, entrañando el riesgo de que se agriete. Este problema
naturalmente tiende a aumentar si, con el propósito de aumentar la
capacidad, se usa una presión incrementada del gas de oxígeno
introducido. Si, además, hay un desequilibrio en la presión y/o
flujo entre diferentes generadores, y entre las lumbreras de
entrada y salida de los generadores individuales, la tensión sobre
el sistema total será incluso mayor. En sistemas de generadores de
ozono dispuestos en bloques, se plantea otro problema si tiene que
cerrarse todo el sistema en caso de que averíe un generador.
Otro problema está asociado con las propiedades
muy reactivas del ozono, entrañando una tendencia a que se
deterioren los tubos flexibles y juntas de obturación de caucho y a
que se produzcan fugas. Esto se aplica, por ejemplo, a las juntas
de obturación y tuberías de gas requeridas en conexión con las
entradas de oxígeno y las salidas de ozono. En sistemas de
generadores de ozono que tengan varios generadores en un bloque,
este problema resultará especialmente evidente ya que se requiere
para cada generador al menos una entrada y una salida.
Otro problema relacionado con grandes sistemas
de generadores de ozono es que tienen que disponerse en el lugar en
que haya usarse el ozono, debido a la corta duración del ozono antes
de que se desintegre. Como consecuencia del equipo auxiliar, dichas
conexiones requeridas para el oxígeno, el ozono y el agua de
refrigeración, que tienen que construirse en el lugar de
utilización, el coste de la instalación tiende a hacerse muy
alto.
Un objeto general de la presente invención es
proporcionar un generador de ozono que elimina los problemas de la
técnica anterior.
Un aspecto de este objeto, que usa una
disposición de un sistema de generadores de ozono en que los
generadores están dispuestos en bloques, es aumentar la
productividad y mejorar el rendimiento en comparación con los
sistemas de generadores de ozono conocidos, y, más allá de eso,
impedir que partes del dispositivo sean dañadas o degeneren debido
a vibraciones y choques encontrados durante el funcionamiento,
producidos por choques de presión y una presión excesiva en el gas
introducido, las descargas eléctricas en las cámaras del generador,
o flujos de gas o refrigerante irregulares.
Otro aspecto de este objeto es proporcionar un
diseño de un sistema de generadores de ozono del tipo de bloque
adaptado para fácil mantenimiento y dispuesto para ser sensible en
grado mínimo al efecto reactivo del ozono.
Un aspecto adicional de este objeto es
proporcionar un sistema de generadores de ozono diseñado de tal
manera que la humedad existente en el gas introducido es expulsada
del sistema durante el funcionamiento.
Todavía otro aspecto de este objeto es
proporcionar un diseño que permite una fácil desaireación del
refrigerante del sistema.
Aún otro aspecto de este objeto es proporcionar
un diseño que elimina las diferencias de presión y flujo dentro del
sistema de generadores de ozono.
Todavía otro aspecto de este objeto es
proporcionar un diseño que permite una fácil comprobación de las
juntas de obturación del sistema de gas.
Según un primer aspecto, la presente invención
se refiere a un sistema de generadores de ozono, en el que una
multitud de generadores de ozono del tipo de placa están dispuestos
unos junto a otros en un bloque. Cada generador de ozono comprende
un electrodo de alta tensión, un electrodo de masa y un dieléctrico,
y una cámara, situada entre dichos electrodos, para convertir
oxígeno en ozono mediante una descarga de corona entre dichos
electrodos sobre dicho dieléctrico. Además, cada cámara está
provista de una entrada para el oxígeno o un gas rico en oxígeno y
una salida para el ozono. Dichos generadores de ozono están
dispuestos en un bastidor de bloque adaptado para fijar los
generadores de ozono dentro de dicho bloque, definiendo dicho bloque
y dicho bastidor de bloque un módulo de bloque. De acuerdo con
dicho primer aspecto, la invención se caracteriza porque dicho
bastidor de bloque comprende una lumbrera de entrada adaptada para
la introducción de oxígeno y una lumbrera de salida adaptada para
la descarga del ozono obtenido a través de la conversión en los
generadores comprendidos en el módulo de bloque. Dentro de dicho
bastidor de bloque está dispuesta una multitud de primeros
conductos, cada uno de los cuales se extiende entre dicha lumbrera
de entrada y una entrada de cámara, y una multitud de segundos
conductos, cada uno de los cuales se extiende entre dicha lumbrera
de salida y una salida de cámara.
Disponiendo conductos dentro del bastidor de
bloque, que se extiendan hacia y desde todas las cámaras de los
generadores en el módulo de bloque, no serán necesarios tubos
flexibles, y se reducirá el número requerido de juntas de
obturación, ya que las uniones de conductos pueden disponerse
totalmente sin juntas de unión. Mediante la disposición de dichos
conductos de tal manera que la distancia entre la entrada y la
salida del bastidor de bloque tenga la misma longitud,
independientemente del generador por el que pase el gas introducido
a través del interior del módulo, se consiguen un flujo de gas
uniforme y una presión de gas uniforme a través de una conexión
paralela, asegurando una fiabilidad aumentada de funcionamiento y
permitiendo un funcionamiento con una presión de gas
incrementada.
Según un segundo aspecto, la presente invención
se refiere a una disposición de generadores de ozono, en la que una
multitud de generadores de ozono del tipo de placa están dispuestos
unos junto a otros en un bloque, mecánicamente asegurados con ayuda
de medios de fijación de bloque. En una realización, dicha
disposición comprende un solo bloque de generadores, en que dichos
medios de fijación de bloque son un bastidor de bloque, ideado para
fijar y asegurar los generadores en un bloque. En otra realización,
dicha disposición comprende dos o más bloques de generadores, en
que los medios de fijación de bloque son un bastidor de módulo
ideado para fijar y asegurar módulos de bloques de generadores en
un sistema de módulos. De acuerdo con dicho segundo aspecto de la
invención, cada generador de un bloque en la disposición comprende
conductos de refrigerante previstos en electrodos de masa
respectivos de los generadores, y conductos de refrigerante que van
hacia y parten desde los generadores están formados y definidos
dentro de dichos medios de fijación de bloque.
En una realización, una sola lumbrera de entrada
de refrigerante está dispuesta en dichos medios de fijación de
bloque, conectada a todos los citados conductos de refrigerante que
conducen a los generadores, y una sola lumbrera de salida de
refrigerante está dispuesta en dichos medios de fijación de bloque,
conectada a todos los citados conductos de refrigerante que
conducen desde los generadores.
Preferiblemente, una unidad electrónica, que
comprende medios para controlar o vigilar el proceso de generación
de ozono en un generador, está montada directamente en dichos medios
de fijación de bloque. Ventajosamente, dicha unidad electrónica
comprende medios conductores del calor para transferir calor desde
la unidad electrónica a los medios de fijación de bloque. En una
realización, dicha unidad electrónica está montada en dicho bastidor
de bloque. En una realización, dicha unidad electrónica está
montada en dicho bastidor de módulo.
Según un tercer aspecto, la invención se refiere
a una disposición de generadores de ozono, en la que una multitud de
generadores de ozono del tipo de placa están dispuestos unos junto a
otros en un bloque, estando dispuestos dichos generadores de ozono
en un módulo de bloque que comprende un bastidor de bloque adaptado
para fijar los generadores de ozono a dicho bloque, y que se
caracteriza porque los generadores comprenden conductos de gas
previstos en electrodos de masa respectivos para transporte de gas a
y desde los generadores, y en la que conductos de gas que van hacia
y parten desde los generadores están definidos dentro de dicho
bastidor de
bloque.
bloque.
Preferiblemente, en dicho bastidor de bloque
está dispuesta una sola lumbrera de entrada de gas conectada a todos
los citados conductos de gas que conducen a los generadores, y en
dicho bastidor de bloque está dispuesta una sola lumbrera de salida
de gas conectada a todos los citados conductos de refrigerante que
conducen desde los generadores.
Se describirá la invención con más detalle en lo
que sigue, haciendo referencia a los dibujos que se acompañan, en
los que:
La figura 1 ilustra un sistema modular de
generadores de ozono de acuerdo con una realización preferida de la
invención;
La figura 2 ilustra esquemáticamente un módulo
de bloque de generadores de ozono de acuerdo con una realización de
la presente invención, que tiene una unidad electrónica unida al
mismo; y
La figura 3 ilustra partes de la realización de
la figura 2, a mayor escala y en sección transversal.
La figura 1 muestra un sistema de generadores de
ozono 1 de acuerdo con la presente invención, que comprende una
multitud de generadores de ozono del tipo de placa 2 dispuestos unos
junto a otros en bloques 3. Aun cuando solamente algunos de los
generadores y de los bloques de la figura están provistos de números
de referencia, con el propósito de hacer a la figura lo más clara
posible, se muestra claramente en la figura que la realización
ilustrada de la invención comprende tres bloques 3, que tienen cada
uno seis generadores 2. De manera similar, deberá comprenderse que
los versados en la técnica podrían modificar fácilmente la
realización propuesta para que contuviera un número arbitrario de
bloques que comprendieran un número arbitrario de generadores. Por
tanto, la realización preferida ilustrada ha de considerarse
únicamente como un ejemplo. Cada generador de ozono 2 comprende, de
una manera no mostrada pero bien conocida, un electrodo de alta
tensión, un electrodo de masa y un dieléctrico, y una cámara,
situada entre dichos electrodos, para convertir oxígeno en ozono
mediante una descarga de corona entre dichos electrodos sobre dicho
dieléctrico. Además, cada cámara está provista de al menos una
entrada para el oxígeno o un gas rico en oxígeno y al menos una
salida para el ozono. Hay varios diseños diferentes de generador
del tipo de placa disponibles en el mercado, y el diseño específico
del generador individual no es esencial para la invención. Sin
embargo, ha de entenderse que todos los generadores 2 dentro del
sistema 1 son del mismo tipo y tamaño. Los generadores ilustrados
son circulares, pero deberá entenderse que podría aplicarse a la
invención una forma arbitraria, por ejemplo, ovalada, triangular,
cuadrada, rectangular, pentagonal, etc.
Dichos generadores de ozono 2 están dispuestos
en un bastidor de bloque 4 para cada bloque 3. En la figura
simplificada e ilustrativa, cada bastidor de bloque 4 comprende dos
barras transversales, es decir, una barra superior y una barra
inferior. Se comprenderá que pueden concebirse numerosas maneras
diferentes de disponer el bastidor de bloque, y que el ejemplo
ilustrado no ha de entenderse como limitativo, sino solamente como
ilustrativo. En la figura, únicamente el bastidor de bloque inferior
está provisto de una denominación de referencia, a fin de favorecer
la claridad de la figura. De una manera no mostrada, los bastidores
de bloque 4 fijan mecánicamente los generadores 2 dentro de un
bloque 3. Conjuntamente, el bloque 3 y el bastidor de bloque 4
definen un módulo de bloque 26. Es característico de la invención
que dicho bastidor de bloque 4 comprende una lumbrera de entrada 5,
adaptada para introducir el gas de oxígeno, y una lumbrera de
salida, adaptada para descargar el ozono obtenido a través de
conversión en los generadores 2 comprendidos en el módulo de bloque
26. Dentro de dicho bastidor de bloque 4 están dispuestas una
multitud de primeros conductos 7, que se extienden entre dicha
lumbrera de entrada 5 y cada una de las entradas de cámara, y una
multitud de segundos conductos 8 que se extienden entre dicha
lumbrera de salida 6 y cada una de las salidas de cámara. Con el
propósito de simplificar la figura, se muestran solamente los
conductos 7 y 8 que van hacia y parten desde un generador 2, pero
se comprenderá que existirán conductos correspondientes dentro del
bastidor de bloque 4 para todos los generadores 2 del módulo de
bloque 26, que se extienden en paralelo entre la lumbrera de
entrada 5, el generador, y la lumbrera de salida 6,
respectivamente.
El bastidor de bloque 4 sirve de este modo tanto
de elemento de retención mecánica para el bloque 3, como de
dispositivo de entrada y salida para generadores 2 comprendidos en
el módulo de bloque 26. Disponiendo conductos que se extienden
hacia y desde todas las cámaras del generador dentro del bastidor de
bloque 4, no será necesario ningún tubo flexible, y puede reducirse
el número de juntas de obturación requeridas, ya que las uniones
dentro de los conductos 7, 8 pueden disponerse totalmente sin juntas
de unión. Además, son necesarias una sola conexión 5 para la
introducción de oxígeno en los generadores 2 comprendidos en el
módulo de bloque 26, y una sola conexión para la descarga de ozono
desde los mismos, que reducirán el número de juntas de obturación,
así como también garantizará un coste de instalación reducido y una
fiabilidad aumentada de funcionamiento.
Además, se simplifican el mantenimiento y la
localización y reparación de averías, ya que puede sustituirse un
módulo de bloque entero 26 y verificarse la presión para la
detección de cualesquiera fugas. En una realización preferida, los
conductos 7 y 8 de cada conexión de generador están además provistos
de un sensor de presión, simplificando aún más de este modo la
localización y reparación de averías ya que, mediante una prueba de
presión, pueden deducirse inmediatamente cuál de los generadores 2
está teniendo fugas, si es que las hubiere.
La distancia total desde la lumbrera de entrada
5 a la lumbrera de salida 6, a través del generador y los conductos
7 y 8, tiene la misma longitud para cada generador dentro de un
módulo de bloque 26. Por tanto, todos los generadores 2
comprendidos en el módulo de bloque 26 están conectados en paralelo,
teniendo una distancia de igual longitud de flujo entre la lumbrera
de entrada 5 y la lumbrera de salida 6, independientemente del
generador 2 a través del que pase el gas introducido. Por
consiguiente, cualesquiera caídas de presión o choques de presión
dentro del gas suministrado al bastidor de bloque 4, preferiblemente
gas de oxígeno o un gas rico en oxígeno, o cualesquiera
irregularidades en el flujo de gas, tenderán a ser niveladas y a
hacerse iguales en todas las cámaras de los generadores 2
comprendidos en el módulo de bloque 26. Esto dará por resultado que
la carga en los diferentes generadores 2 comprendidos en el sistema
tienda a ser igual, no corriendo así ningún generador individual 2
el riesgo de ser sometido a una tensión excesivamente alta. Esto
garantizará una vida de servicio mejorada en comparación con los
sistemas de generadores de ozono del estado de la técnica.
Preferiblemente, dicho módulo de bloque 26 puede
colocarse en un bastidor de módulo 9, adaptado para soportar una
multitud de tales módulos de bloque 26, siendo preferiblemente los
módulos de bloque 26 desmontables desde el bastidor de módulo 9 por
medio de una simple operación. Puede observarse en la figura la
manera en que tres módulos de bloque 26 están soportados en una
disposición recostada por el bastidor de módulo 9. El bastidor de
módulo 9, junto con los módulos de bloque incluidos 26, forma un
sistema de módulos, correspondiente al sistema de generadores de
ozono 1 ilustrado en la figura. Para cada módulo de bloque 26, dicho
bastidor de módulo 9 comprende una conexión de suministro 10,
adaptada para suministrar oxígeno a dicha lumbrera de entrada 5, y
una conexión de descarga 11, adaptada descargar ozono desde dicha
lumbrera de salida 6. En la figura, que no se muestra en detalle,
la lumbrera de entrada 5 y la conexión de suministro 10 se ilustran
simbólicamente como una unidad, pero los versados en la técnica
comprenderán que la conexión ilustrada comprende ambos de estos
elementos. Naturalmente, se aplica lo mismo para los elementos 6 y
11. De acuerdo con la invención, dicho bastidor de módulo 9 tiene
una sola lumbrera de entrada colectiva 12, desde la cual están
dispuestos conductos terceros 13 dentro del bastidor de módulo 9
hasta cada conexión de suministro 10, y una sola lumbrera de salida
colectiva 14, desde la cual están dispuestos conductos cuartos 15
dentro del bastidor de módulo 9 hasta cada conexión de descarga
11.
Disponiendo dichos conductos terceros 13 y
cuartos 15, que van hacia y parten desde todos los módulos de bloque
26 previstos en el bastidor de módulo 9 del sistema 1, no serán
necesarios tubos flexibles, y puede reducirse el número requerido
de juntas de obturación, ya que las uniones dentro de los conductos
13, 15 pueden disponerse totalmente sin juntas de unión. Además, se
necesitan una sola conexión 12 para la introducción de oxígeno en
los módulos de bloque 26 comprendidos en el sistema 1, y una sola
conexión 14 para la descarga de ozono desde los mismos, lo que
reducirá el número de juntas de obturación, así como también
garantizará un coste de instalación reducido.
Preferiblemente, dichos módulos de bloque 26
están diseñados para ser colocados en lugares correspondientemente
adaptados del bastidor de módulo 9, como se ilustra en la figura,
con lo que las lumbreras de entrada 5 de los bastidores de bloque 4
comprendidos en los módulos de bloque 26 estarán conectados de una
manera estanca a sus respectivas conexiones de suministro 10, y las
lumbreras de salida 6 serán conectadas igualmente de manera estanca
a sus respectivas conexiones de descarga 11. Como resultado de esta
disposición, un módulo de bloque 26 puede separarse fácilmente del
bastidor de módulo 9, con lo que las conexiones 10 y 11 estarán
equipadas preferiblemente de válvulas para cerrar completamente la
posibilidad de comunicación de flujo de gas a su través. Esto
mejorará las posibilidades de mantenimiento y reparación, ya que un
módulo de bloque podrá cambiarse rápidamente por otro nuevo.
Además, puede disminuirse o aumentarse fácilmente el número de
módulos de bloque 26 dentro del sistema de módulos 1 según la
producción de ozono requerida.
Al igual que en el bastidor de bloque 4, los
conductos 13 y 15 del bastidor de módulo 9 están dispuestos en
paralelo, de tal manera que la distancia desde la lumbrera de
entrada colectiva 12 a la lumbrera de salida colectiva 14 será
igual, independientemente del módulo de bloque 26 por el que pase el
gas introducido. Las ventajas de esto se reflejan en lo que se ha
declarado anteriormente para el módulo de bloque individual 26.
En una realización preferida, cada módulo de
bloque 26 comprende un bastidor de bloque 4 que soporta un bloque
recostado 3 que comprende una multitud de generadores de ozono 2, y
el bastidor de módulo 9, de acuerdo con la realización ilustrada,
está dispuesto para soportar una multitud de módulos de bloque 26
colocados unos encima de otros. Esto origina un sistema de módulos
1 como se ilustra en la figura. Sin embargo, las personas versadas
en la técnica comprenderán que podría seleccionarse igualmente una
disposición con bloques levantados 3 y que la orientación no tiene
una importancia crucial para la invención.
En una realización preferida del sistema de
generadores de ozono de acuerdo con la invención, los generadores 2
comprendidos en el módulo de bloque 26 incluyen conductos de
refrigerante previstos en el respectivo electrodo de masa, con lo
que en dicho bastidor de bloque 4 está prevista una lumbrera de
entrada de refrigerante 16, y una multitud de los primeros
conductos de entrada de refrigerante 17, que se extienden desde
dicha lumbrera de entrada de refrigerante 16 hasta los conductos de
refrigerante de cada uno de los generadores 2 están definidos
dentro de dicho bastidor de bloque 4, y de este modo en dicho
bastidor de bloque 4 está prevista una lumbrera de salida de
refrigerante 18, y una multitud de los primeros conductos de salida
de refrigerante 19, que se extienden desde los conductos de
refrigerante de cada uno de los generadores hasta dicha lumbrera de
salida de refrigerante 18, están definidos dentro de dicho bastidor
de bloque 4. A través de esta disposición, que, de acuerdo con lo
que se ha explicado en relación con los conductos de gas, se aplica
a todos los generadores y proporciona una distancia de flujo de
igual longitud para el refrigerante, desde la lumbrera de entrada
de refrigerante 16 hasta la lumbrera de salida de refrigerante 18,
independientemente del generador por el que pase, se consigue una
conexión en paralelo que proporciona una presión y un flujo
uniformes en el sistema de refrigerante del módulo de bloque 26
entero.
Además, dicho bastidor de módulo 9 para cada
módulo de bloque 26 comprende una primera conexión de refrigerante
20 para el flujo de entrada de refrigerante a dichos conductos de
refrigerante a través de dicha lumbrera de entrada de refrigerante
16, y una segunda conexión de refrigerante 21 para el flujo de
salida de refrigerante desde dichos conductos de refrigerante a
través de dicha lumbrera de salida de refrigerante 18. Por razones
de claridad, todos los conductos de refrigerante se ilustran como
conexiones y uniones en líneas de puntos y trazos y en forma de
rombo, mientras que los conductos de gas se ilustran como líneas
continuas y las conexiones y uniones en forma circular. Como se
describe anteriormente, los módulos de bloque son fácilmente
separables del bastidor de módulo 9, con lo que las conexiones 20 y
21 estarán equipadas preferiblemente de válvulas para cerrar
completamente la posibilidad de comunicación de flujo de
refrigerante a su través. Esto mejorará las posibilidades de
mantenimiento y reparación, ya que un módulo de bloque 26 podrá ser
cambiado rápidamente por otro nuevo. Además, puede disminuirse o
aumentarse fácilmente el número de módulos de bloque 26 dentro del
sistema de módulos 1 según la producción de ozono requerida. De
acuerdo con la invención, dicho bastidor de módulo 9 tiene una sola
lumbrera de entrada de refrigerante colectiva 22, desde la cual
están dispuestos segundos conductos de entrada 23 hasta cada
primera conexión de refrigerante 20, y una sola lumbrera de salida
de refrigerante colectiva 24, hasta la cual están dispuestos
segundos conductos de salida de refrigerante 25 desde cada segunda
conexión de refrigerante 21. De manera similar a la que se ha
descrito para los conductos de gas en el bastidor de módulo 9, el
diseño propuesto dará por resultado una distancia de igual longitud
de flujo entre la lumbrera de entrada de refrigerante colectiva 22 y
la lumbrera de salida de refrigerante colectiva 24,
independientemente del módulo de bloque 26 por el que pase el
refrigerante. Esto garantizará una presión y un flujo uniformes en
el sistema de refrigerante del bastidor de módulo 9.
Mediante la disposición mostrada en la figura,
en que la salida de refrigerante colectiva 24 está dispuesta en la
parte superior del bastidor de módulo 9, de acuerdo con una
realización preferida de la invención, en la salida de refrigerante
24 está dispuesta una válvula de purga adecuada con el propósito de
retirar aire del sistema de refrigerante.
La presente invención reducirá sustancialmente
el coste de instalación de sistemas de generadores de ozono que
comprenden una multitud de generadores 2. Disponiendo los
generadores 2 en bloques 3, retenidos por bastidores de bloque 4 en
módulos de bloque 26, y disponiendo los módulos de bloque 26 en
bastidores de módulo 9, en caso de que se requieran varios módulos
de bloque, el sistema de generadores de ozono 1 puede agrandarse
fácilmente de una manera modular. A pesar de esto, el sistema de
módulos 1 tendrá sólo cuatro conexiones externas: 12, 14, 22, 24.
De éstas, la conexión 12 está, naturalmente, adaptada para conexión
a una fuente de gas, preferiblemente de gas de oxígeno o de un gas
rico en oxígeno, mientras que la conexión 14 está adaptada para
conexión a una tubería de ozono adecuada. A la conexión 22 puede
estar conectada una fuente de agua de refrigeración y, a la
conexión 24, un vertedero de agua de refrigeración o una tubería de
retorno a dicha fuente de agua de refrigeración. Mediante la
disposición propuesta, se ahorran, por tanto, tiempo y coste, cuando
se instala el sistema de generadores de ozono 1, al tiempo que el
diseño modular permite la posibilidad no anticipada de fácil
mantenimiento y localización y reparación de averías. La
disposición con conductos y uniones dispuestos en bastidores de
bloque y bastidores de módulo reduce además el número de juntas de
obturación y tubos flexibles requeridos, garantizando una
fiabilidad de servicio incrementada.
La disposición proporcionada por la invención
permite que el sistema de generadores de ozono trabaje como una
reserva de presión, ya que habrá sustancialmente la misma presión en
todas las partes del sistema de gas. Mediante la evitación de
presiones excesivas en partes del sistema, por ejemplo, debido a
choques de presión o a pérdidas de presión inducidas por el diseño,
puede utilizarse una presión de entrada más alta, mejorando así
también el factor de conversión.
Con un diseño apropiado del sistema de módulos 1
es, naturalmente, también posible combinar varios sistemas de
módulos en un grupo, al tiempo que se consigue no obstante una sola
lumbrera de entrada y una sola lumbrera de salida para el
oxígeno/ozono y refrigerante, respectivamente. Esto podría
disponerse, por ejemplo, mediante un conducto de ozono separado
desde un lado del bastidor de módulo 9 al otro, para conexión de una
salida de descarga de gas colectiva que pertenezca a un bastidor de
módulo 9 con una salida de descarga de gas colectiva que pertenezca
a otro bastidor de módulo 9. De esta manera, puede obtenerse un
grupo de sistemas modulares que comprenda varios sistemas de módulo
1. El diseño modular descrito por la invención puede, naturalmente,
ser continuado en un número ilimitado de niveles, y hará muy fácil
que un proveedor de ozono haga a la media, en tamaño, un sistema de
generadores de ozono para un cliente, al tiempo que se consigue
todavía una instalación sencilla con un mínimo de conexiones
externas.
Simplemente de manera jerárquica, el sistema de
generadores de ozono de acuerdo con la invención puede describirse
como sigue:
- 1)
- un generador 2, que comprende una cámara de gas y un conducto de refrigerante;
- 2)
- un bloque 3, que comprende una multitud de generadores, colocados unos junto a otros;
- 3)
- un bastidor de bloque 4, que comprende medios para la fijación mecánica de un bloque 3, y medios de conexión para el suministro y descarga en paralelo de gas y refrigerante a cada generador 2 de un bloque 3;
- 4)
- un módulo de bloque 26, que comprende un bastidor de bloque 4 y un bloque 3 dispuesto en él;
- 5)
- un bastidor de módulo 9, que comprende medios para la fijación mecánica de módulos de bloque 26, y medios de conexión para el suministro y descarga en paralelo de gas y refrigerante a cada módulo de bloque 26;
- 6)
- un sistema de módulos 1, que comprende un bastidor de módulo 9 y una pluralidad de módulos de bloque 26 dispuestos en él;
- 7)
- un grupo de sistemas de módulos, que comprende varios sistemas de módulos conectados 1, presentando dicho grupo de sistemas de módulos una sola lumbrera de entrada y una sola lumbrera de salida para gas, y una sola lumbrera de entrada y una sola lumbrera de salida para refrigerante, respectivamente, para los generadores 2 comprendidos en él.
Un proveedor puede ofrecer así una disposición
de generación de ozono que comprende un solo generador 2, un módulo
de bloque que comprende varios generadores 2 dispuestos en paralelo,
un sistema de módulos 1 que comprende varios módulos de bloque 26
dispuestos en paralelo, o un grupo de sistemas de módulos que
comprende varios sistemas de módulos 1, y no obstante proporcionar
un sistema que, por una parte, permite una presión y un flujo
uniformes en el sistema de gas y refrigerante, y, por otra parte
tiene una sola conexión externa de cada tipo, es decir, una entrada
y una salida, para gas y refrigerante, respectivamente.
Volviendo ahora a la figura 2, se ilustra
esquemáticamente una realización de un módulo 26 que incluye un
bloque 3 de generadores 2, estando soportado mecánicamente el bloque
3 en el módulo 26 y fijado por un bastidor de bloque 4. En la
figura 2 se ilustran solamente los conductos de fluido de
refrigeración 17, 19 para un generador 2, si bien los versados en
la técnica comprenderán que, de conformidad con lo que ya se ha
explicado, cada generador 2 está conectado a conexiones separadas
para la entrada y la salida de fluido de refrigeración a y desde
los conductos 17, 19 del bastidor de bloque 4. Los conductos 7, 8
para gas se han omitido por completo del dibujo con la finalidad de
facilitar la comprensión de ciertas características de la
invención.
Para accionar los generadores 2, es necesaria
una corriente eléctrica alterna de alta tensión, cuya corriente ha
de ser suministrada a uno o varios electrodos de alta tensión de
cada generador, como es bien sabido por la técnica anterior. En
general, la alta tensión suministrada a los generadores procede de
una fuente separada de energía 30, o es tomada simplemente de una
conexión de circuito principal presente 30 y es entregada a los
generadores de ozono 2 a través del cable 31 o algunos otros medios
de suministro de corriente 31.
Sin embargo, el funcionamiento de los
generadores de ozono 2 necesitará generalmente alguna forma de
función para control o ingeniería automática del proceso de
generación de ozono a fin de optimizar la conversión de oxígeno en
ozono, o una función para vigilar los parámetros de funcionamiento,
tales como la temperatura, la presión, la tensión eléctrica y la
frecuencia, etc. Por ejemplo, la corriente alterna de alta tensión
suministrada puede necesitar algún ajuste al aplicarse a los
electrodos de los generadores, en relación con la frecuencia, la
fase o la amplitud. Esto se consigue preferiblemente mediante alguna
forma de unidad electrónica 32. La unidad electrónica 32 es, en una
realización, una unidad de alta tensión, que comprende medios para
ajustar la frecuencia de la corriente aplicada a uno o a varios
generadores, por ejemplo dependiendo de la reactividad de la carga
que los generadores 2 constituyen. En otra realización, la unidad
electrónica 32 comprende medios de procesamiento de datos, tales
como una unidad central de procesamiento o CPU conectada a medios de
memoria de datos, y un producto de programas de ordenador para
controlar aspectos de la corriente aplicada a uno o a varios
generadores de ozono 2, dependiendo de ciertos parámetros
característicos de entrada, tales como la temperatura, la presión,
el caudal de gas, la composición del gas de entrada, etc. En otra
realización, la unidad electrónica comprende medios de control
sensores, que incluyen uno o varios sensores, o conexiones a dicho
sensor 38 o sensores, para percibir un parámetro característico de
las condiciones de funcionamiento, tal como la temperatura, la
presión, el caudal de gas, la composición del gas de entrada,
etc.
etc.
La unidad electrónica 32, independientemente del
tipo de unidad que se utilice, incluye preferiblemente medios para
controlar la comunicación, tales como un conector para un cable de
comunicación 36, o una antena 33 para comunicación inalámbrica 37
con un transceptor 34, conectado a una unidad de control de sistemas
situada remotamente 35. Dicha unidad de control de sistemas puede
ser un ordenador normal 35 provisto de un programa informático para
leer e interpretar dichas características de los parámetros, y para
comunicar parámetros de control a la unidad de control 32.
Preferiblemente, la unidad de control de sistemas 35 comprende
también medios de presentación de datos, tales como una pantalla de
visualización, y medios de alimentación de datos, tales como un
teclado, de manera que un operador puede vigilar y controlar el
proceso de generación de
ozono.
ozono.
La unidad electrónica 32 generará calor durante
el funcionamiento, al igual que lo hacen todos los elementos
electrónicos, y en algunas realizaciones es, por tanto, deseable
refrigerar la unidad electrónica 32. De acuerdo con la invención,
se utilizan medios comunes 4,9 para fijación de los generadores de
ozono 2 o módulos 26 y para comunicar el gas y el fluido de
refrigeración con y desde los generadores de ozono 2. Aprovechando
sus beneficios, la unidad electrónica 32 se coloca preferiblemente
en dichos medios comunes 4,9 para fijación de los generadores de
ozono 2 o módulos 26 y para comunicar el fluido de refrigeración,
siendo refrigerado de este modo por el mismo sistema de
refrigeración usado para los generadores 2. En una realización
preferida, los medios de fijación, es decir, el bastidor de bloque 4
o el bastidor de módulo 9, están hechos de metal, tal como
aluminio, acero, acero inoxidable, o algún otro metal o aleación
adecuados. Asimismo, la unidad electrónica 32 comprende un conductor
de calor 39, tal como una placa de base o alojamiento, de
metal.
metal.
Volviendo ahora a la figura 3, se ilustra una
sección de un ejemplo de una realización de la invención, que
incluye una parte de la barra superior del bastidor de bloque 4, y
la unidad electrónica 32. Se ilustra un conducto de fluido de
refrigeración 19 dispuesto en esta barra superior del bastidor de
bloque 4, mientras que se omiten los conductos de suministro de
gas. La unidad electrónica 32 tiene una cara de cuerpo formada como
la parte inferior externa de una placa de base 39, cuya cara de
cuerpo está formada para ajustar en una cara de cuerpo
correspondiente del bastidor de bloque 4 con barra superior. En la
figura, estas caras de cuerpo están representadas por la unión
entre la unidad electrónica 32 y el bastidor de bloque 4, y la forma
específica de las caras de cuerpo puede ser rectangular, redonda, o
tener cualquiera otra forma adecuada. Se usan preferiblemente
medios de sujeción, tales como pernos o tornillos, o alguna forma de
disposición de ajuste por salto, para fijar la unidad electrónica
al bastidor de bloque 4, aunque no se muestra en la figura.
La unidad electrónica 32 comprende un módulo
electrónico 40, tal como una placa de circuito impreso 40, que está
fijada a o en la proximidad de la placa de base 39. En la
realización ilustrada, la placa de base 39 constituye el conductor
de calor 39 y puede comprender también medios para disponer el
módulo electrónico 40 en ella. El módulo electrónico 40 lleva los
componentes y circuitos eléctricos de la unidad electrónica, y
generará calor durante el funcionamiento. Mediante la disposición de
acuerdo con la invención, y como se ilustra mediante el dibujo en
la figura 4, la unidad electrónica 32 será refrigerada por el mismo
sistema de refrigeración, que comprende los conductos de
refrigeración 19, usados para refrigerar los generadores de ozono
2, por medio del conductor de calor 39 de la unidad electrónica 32.
El calor es transportado desde los elementos electrónicos 40 de la
unidad electrónica 32, a través del conductor de calor que comprende
la placa de base metálica 39, al cuerpo de la barra superior del
bastidor de bloque 4, que es refrigerado por el fluido de
refrigeración que pasa por el conducto 19. Huelga decir que puede
hacerse una disposición correspondiente colocando la unidad
electrónica 32 en la barra inferior del bastidor de bloque 4, o en
el bastidor de módulo 9, refrigerando en el último caso el módulo
electrónico 40 por conducción de calor a una parte del bastidor de
módulo 9 que es refrigerada por los conductos de refrigerante 23, 25
dispuestos en ella. La refrigeración de los elementos electrónicos
40 puede ser facilitada también por un ventilador (no mostrado)
colocado en la unidad electrónica 32.
Dicha unidad electrónica 32 puede ser central,
es decir, común para varios o para todos los generadores 2 del
módulo de bloque 26 o del sistema 1, o puede aplicarse una unidad
electrónica separada 32 para cada generador 2. En el ejemplo
ilustrado, se usa una unidad electrónica 32 para seis generadores de
ozono dispuestos en un módulo de bloque 26. Una ventaja de una
disposición de este tipo es que disminuye el cableado del sistema
de generadores.
Se han descrito con detalle realizaciones
preferidas de la invención, pero resultará todavía evidente que
pueden concebirse variaciones, dentro del alcance definido por las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (20)
1. Un sistema de generadores de ozono, en el que
una multitud de generadores de ozono del tipo de placa están
dispuestos unos junto a otros en un bloque, comprendiendo cada
generador de ozono un electrodo de alta tensión, un electrodo de
masa y un dieléctrico, y una cámara, situada entre dichos
electrodos, para convertir oxígeno en ozono mediante una descarga
de corona entre dichos electrodos sobre dicho dieléctrico, estando
provista cada cámara de una entrada para el oxígeno o un gas rico
en oxígeno y de una salida para el ozono, estando dispuestos dichos
generadores de ozono en un módulo de bloque que comprende un
bastidor de bloque adaptado para fijar los generadores de ozono en
dicho bloque, caracterizado porque dicho bastidor de bloque
comprende una lumbrera de entrada adaptada para la introducción de
oxígeno y dispuesta dentro de dicho bastidor de bloque, una
pluralidad de primeros conductos que se extienden cada uno entre
dicha lumbrera de entrada y una entrada de cámara, y una lumbrera
de salida adaptada para la descarga de ozono y dispuesta dentro de
dicho bastidor de bloque, una pluralidad de segundos conductos que
se extienden cada uno entre dicha lumbrera de salida y una salida
de cámara.
2. El sistema de generadores de ozono según la
reivindicación 1, en el que la distancia de flujo entre dicha
lumbrera de entrada y dicha lumbrera de salida tiene la misma
longitud a través de cada uno y uno cualquiera de los generadores
comprendidos en el módulo de bloque.
3. El sistema de generadores de ozono según las
reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicho módulo de bloque puede
estar situado en un bastidor de módulo, adaptado para soportar una
multitud de tales módulos de bloque en una disposición en que los
módulos de bloque pueden ser desmontados por medio de una simple
operación, comprendiendo dicho bastidor de módulo, para cada módulo
de bloque, una conexión de suministro, adaptada para el suministro
de oxígeno a dicha lumbrera de entrada, y una conexión de descarga,
adaptada para la descarga de ozono desde dicha lumbrera de salida,
teniendo dicho bastidor de módulo una lumbrera de entrada colectiva,
desde la cual están dispuestos terceros conductos dentro de dicho
bastidor de módulo hasta cada conexión de suministro, y una
lumbrera de salida colectiva, desde la cual están dispuestos cuartos
conductos dentro de dicho bastidor de módulo hasta cada conexión de
descarga.
4. El sistema de generadores de ozono según la
reivindicación 3, en el que la distancia de flujo entre dicha
lumbrera de entrada colectiva y dicha lumbrera de salida colectiva
tiene la misma longitud a través de cada uno y uno cualquiera de
los módulos de bloque comprendidos en el bastidor de módulo.
5. El sistema de generadores de ozono según la
reivindicación 4, en el que cada módulo de bloque comprende un
bastidor de bloque que soporta un bloque recostado que comprende una
multitud de generadores de ozono, y en el que dicho bastidor de
módulo está dispuesto para soportar una multitud de módulos de
bloque, situados unos encima de otros.
6. El sistema de generadores de ozono según la
reivindicación 5, en el que, para cada bastidor de bloque, dichas
conexiones de suministro y descarga están equipadas con válvulas de
cierre, pudiendo de este modo ser desmontado un módulo de bloque
desde dicho bastidor de módulo sin ninguna influencia sobre los
otros módulos de bloque comprendidos en el bastidor de bloque.
7. El sistema de generadores de ozono según la
reivindicación 5, en el que todas las conexiones de gas incluidas
entre una lumbrera que puede ser conectada a una fuente de oxígeno y
una lumbrera que puede ser conectada a una reserva de ozono, están
formadas sin tubos flexibles.
8. El sistema de generadores de ozono según la
reivindicación 1, en el que los generadores comprendidos incluyen
conductos de refrigerante previstos en el electrodo de masa
respectivo, con lo que en dicho bastidor de bloque está prevista
una lumbrera de entrada de refrigerante, y una multitud de primeros
conductos de entrada de refrigerante que se extienden cada uno
desde dicha lumbrera de entrada de refrigerante hasta los conductos
de refrigerante de un generador están definidos dentro de dicho
bastidor de bloque, y de este modo en dicho bastidor de bloque está
prevista una lumbrera de salida de refrigerante, y dentro de dicho
bastidor de bloque está definida una multitud de primeros conductos
de salida de refrigerante que se extienden cada uno desde los
conductos de refrigerante de un generador hasta dicha lumbrera de
salida de refrigerante.
9. El sistema de generadores de ozono según la
reivindicación 8, en el que la distancia de flujo entre dicha
lumbrera de entrada de refrigerante y dicha lumbrera de salida de
refrigerante tiene la misma longitud a través de cada uno y uno
cualquiera de los generadores comprendidos en el módulo de
bloque.
10. El sistema de generadores de ozono según la
reivindicación 9, en el que dicho módulo de bloque puede estar
colocado en un bastidor de módulo, adaptado para soportar una
multitud de tales módulos de bloque en una disposición en la que
los módulos de bloque pueden ser desmontados por medio de una simple
operación, comprendiendo dicho bastidor de módulo, para cada módulo
de bloque, una primera conexión de refrigerante adaptada para el
suministro de refrigerante a dicha lumbrera de salida de
refrigerante, y una segunda conexión de refrigerante adaptada para
la descarga de refrigerante desde dicha lumbrera de salida de
refrigerante, teniendo dicho bastidor de módulo una entrada de
refrigerante colectiva, desde la cual están dispuestos segundos
conductos de entrada, dentro de dicho bastidor de módulo, hasta
cada primera conexión de refrigerante, y una salida de refrigerante
colectiva, desde la cual están dispuestos segundos conductos de
salida de refrigerante, dentro de dicho bastidor de módulo, hasta
cada segunda conexión de refrigerante.
11. El sistema de generadores de ozono según la
reivindicación 10, en el que la distancia de flujo entre dicha
entrada de refrigerante colectiva y dicha salida de refrigerante
colectiva tiene la misma longitud a través de cada uno y uno
cualquiera de los módulos de bloque comprendidos en el bastidor de
módulo.
12. El sistema de generadores de ozono según la
reivindicación 11, en el que una válvula de purga está prevista en
conexión con dicha salida de refrigerante colectiva, adaptada para
la desaireación del refrigeración dentro del sistema de generadores
de ozono.
13. Una disposición de generadores de ozono, en
la que una multitud de generadores de ozono del tipo de placa (2)
están dispuestos unos junto a otros en un bloque (3), asegurados
mecánicamente con ayuda de medios de fijación de bloque (4, 9),
caracterizada porque los generadores comprenden conductos de
refrigerante previstos en electrodos de masa respectivos, y en que
conductos de refrigerante (17, 19) que van hacia y parten desde los
generadores están definidos dentro de dichos medios de fijación
de
bloque.
bloque.
14. La disposición de generadores de ozono según
la reivindicación 13, en la que una sola lumbrera de entrada de
refrigerante (16) está dispuesta en dichos medios de fijación de
bloque (4), conectada a todos los citados conductos de refrigerante
que conducen a los generadores, y una sola lumbrera de salida de
refrigerante (18) está dispuesta en dichos medios de fijación de
bloque, conectada a todos los citados conductos de refrigerante que
conducen desde los generadores.
15. La disposición de generadores de ozono según
la reivindicación 13 ó 14, en la que una unidad electrónica 32, que
comprende medios para controlar o vigilar el proceso de generación
de ozono en un generador (2), está montada directamente en dichos
medios de fijación de bloque.
16. La disposición de generadores de ozono según
la reivindicación 15, en la que dicha unidad electrónica comprende
medios conductores del calor (39) para transferir calor desde la
unidad electrónica a los medios de fijación de bloque.
17. La disposición de generadores de ozono según
la reivindicación 16, en la que dichos medios de fijación de bloque
son un bastidor de bloque (4) ideado para fijar mecánicamente los
generadores en dicho bloque, sobre cuyo bastidor de bloque está
montada dicha unidad electrónica.
18. La disposición de generadores de ozono según
la reivindicación 16, en la que dichos medios de fijación de bloque
son un bastidor de módulo (4) ideado para fijar mecánicamente una
pluralidad de módulos (26) de bloques de generadores (3), sobre
cuyo bastidor de módulo está montada dicha unidad electrónica.
19. Una disposición de generadores de ozono, en
la que una multitud de generadores de ozono del tipo de placa (2)
están dispuestos unos junto a otros en un bloque (3), estando
dispuestos dichos generadores de ozono en un módulo de bloque (26)
que comprende un bastidor de bloque (4) adaptado para fijar los
generadores de ozono en dicho bloque, caracterizada porque
los generadores comprenden conductos de gas previstos en electrodos
de masa respectivos para el transporte de gas hacia y desde los
generadores, y en que conductos de gas (7, 8) que van hacia y
parten desde los generadores están definidos dentro de dicho
bastidor de bloque.
20. La disposición de generadores de ozono según
la reivindicación 19, en la que una sola lumbrera de entrada de gas
(5) está prevista en dicho bastidor de bloque, conectada a todos los
citados conductos de gas que conducen a los generadores, y una sola
lumbrera de salida de gas (6) está prevista en dicho bastidor de
bloque, conectada a todos los citados conductos de gas que conducen
desde los generadores.
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