RU2056343C1

RU2056343C1 - Ozonizer

Info

Publication number: RU2056343C1
Application number: RU92006374/26A
Authority: RU
Inventors: В.И. Зубков
Original assignee: Конструкторское бюро химавтоматики
Priority date: 1992-11-16
Filing date: 1992-11-16
Publication date: 1996-03-20

Abstract

FIELD: production of ozone. SUBSTANCE: ozonizer uses coaxial electrodes; several sections are secured on the internal electrode with a dielectric coating through insulating covers. The external electrodes are fastened to each other through centering spacers with sealing elements providing relative alignment of elements with respect to the surface of the internal electrode coated with dielectric and forming discharge spaces in the cylindrical gap between electrodes. EFFECT: facilitated procedure. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для получения озона в высокочастотном электрическом разряде и может быть применено в установках очистки газов и воды. The invention relates to devices for producing ozone in a high-frequency electric discharge and can be used in gas and water purification plants.

Известен высокочастотный озонатор, содержащий цилиндрический корпус с рубашкой для охлаждающей жидкости, коаксиально размещенные в нем цилиндрические электроды, укрепленные в корпусе при помощи высоковольтного изолятора и образующие разрядную полость в зазоре между ними, трубопроводы подачи и отвода хладагента в рубашки охлаждения электродов и газа в разрядную полость [1]
Недостатком известных озонаторов является необходимость применения специальных уплотнительных материалов в узлах крепления электродов и герметизации разрядной полости, сложная система центровки, недостаточно интенсивное охлаждение электродов.Known high-frequency ozonizer containing a cylindrical body with a jacket for coolant, coaxially placed cylindrical electrodes in it, mounted in the housing using a high-voltage insulator and forming a discharge cavity in the gap between them, pipelines for supplying and discharging refrigerant into the cooling coils of the electrodes and gas into the discharge cavity [1]
A disadvantage of the known ozonizers is the need to use special sealing materials in the attachment points of the electrodes and seal the discharge cavity, a complex alignment system, insufficiently intensive cooling of the electrodes.

Известен также высокочастотный озонатор, содержащий цилиндрический корпус с рубашкой для охлаждающей жидкости, выполненной из соосных труб, коаксиально размещенные в корпусе цилиндрические низковольтный и высоковольтный электроды, скрепленные в корпусе через высоковольтные изоляторы, между поверхностями которых образована разрядная зона, высоковольтный электрод выполнен составным из двух частей, одна из которых служит для подачи воды охлаждения и центровки, а другая, покрытая диэлектриком, образует с низковольтным электродом разрядную полость [2]
Недостатком известного озонатора является сложная система центрирования электродов, малая поверхность контакта хладагента с электродами, большой вес генератора из-за необходимости обеспечения прочностных свойств цилиндрических электродов, необходимость применения специальных уплотнительных материалов в узлах крепления электродов и герметизации разрядной полости, а также сложность обеспечения равномерного зазора между электродами, связанная с тем, что процесс нанесения диэлектрического покрытия, включающий 8-12-и кратное нанесение слоя эмали и обжиг электрода при температуре 850-900^оС, приводит к искривлению электрода.A high-frequency ozonizer is also known, comprising a cylindrical body with a jacket for coolant made of coaxial pipes, cylindrical low-voltage and high-voltage electrodes coaxially placed in the body, fastened in the body through high-voltage insulators, between which the discharge zone is formed, the high-voltage electrode is made of two parts , one of which serves to supply cooling and alignment water, and the other, covered with a dielectric, forms a discharge with a low-voltage electrode bottom cavity [2]
A disadvantage of the known ozonizer is a complex system of centering the electrodes, a small contact surface of the refrigerant with the electrodes, a large weight of the generator due to the need to ensure the strength properties of cylindrical electrodes, the need to use special sealing materials in the attachment points of the electrodes and to seal the discharge cavity, as well as the difficulty of ensuring a uniform gap between electrodes, due to the fact that the process of applying a dielectric coating, including 8-12-fold application and firing the enamel layer of the electrode at a temperature of 850-900 ^C leads to distortion of the electrode.

Дополнительно к указанным недостаткам данные конструкции не позволяют увеличивать их производительность путем увеличения длины электродов или повышения напряжения электрического тока на электродах, так как это приводит к ухудшению удельных характеристик озонатора из-за интенсификации процесса разложения озона на кислород в разрядной полости в результате повышения температуры озонируемого газа. In addition to these drawbacks, these designs do not allow increasing their productivity by increasing the length of the electrodes or increasing the voltage of the electric current at the electrodes, as this leads to a deterioration in the specific characteristics of the ozonizer due to the intensification of the decomposition of ozone into oxygen in the discharge cavity as a result of an increase in the temperature of the ozonized gas .

Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков, а также повышение надежности и производительности озонаторов. The aim of the invention is to remedy these disadvantages, as well as improving the reliability and performance of ozonizers.

Поставленная цель достигается тем, что в озонаторе, содержащем коаксиально расположенные цилиндрические электроды с рубашками охлаждения между соосными трубами корпусов и диэлектрическим покрытием на внутреннем электроде, центрирующие изоляторы с узлами крепления электродов и элементами герметизации разрядной полости, образованной в зазоре между цилиндрическими поверхностями электродов, штуцеры подачи и отвода хладагента в рубашки охлаждения электродов и озонируемого газа в разрядную полость, наружный электрод выполнен из нескольких секций, закрепленных через центрирующие изоляторы с узлами уплотнения на покрытой диэлектриком цилиндрической поверхности внутреннего электрода, а соосные трубы охлаждения секций соединены винтовыми ребрами. This goal is achieved by the fact that in the ozonizer containing coaxially arranged cylindrical electrodes with cooling jackets between the coaxial tubes of the housings and the dielectric coating on the inner electrode, centering insulators with attachment points of the electrodes and sealing elements of the discharge cavity formed in the gap between the cylindrical surfaces of the electrodes, supply fittings and removal of refrigerant into the jacket for cooling the electrodes and ozonated gas into the discharge cavity, the outer electrode is made of several sections secured through centering insulators with seal assemblies on the dielectric-coated cylindrical surface of the inner electrode, and the coaxial cooling pipes of the sections are connected by screw ribs.

Совокупность существенных признаков предложенного устройства проявляет иные свойства в сравнении с известными решениями, заключающимися в том, что применена конструкция наружного электрода, исключающая промежуточные базовые поверхности при центрировании электродов, уменьшающая расстояния между центрирующими опорами, позволяющая выбирать оптимальную длину разрядной зоны и подавать озонируемый газ в крайние секции со стороны торцевых узлов уплотнения, а так же уменьшить толщину стенок рубашек охлаждения. Все это позволяет повысить производительность, надежность и снизить металлоемкость озонаторов за счет более равномерного межэлектродного зазора, оптимизации длины разрядной зоны, исключения контакта озона с торцевыми уплотнительными элементами, улучшения охлаждения секций наружного электрода. The set of essential features of the proposed device exhibits different properties in comparison with the known solutions, namely, that the external electrode design is used, eliminating intermediate base surfaces when centering the electrodes, reducing the distance between the centering supports, allowing choosing the optimal length of the discharge zone and supplying ozonized gas to the extreme sections from the side of the end seal assemblies, as well as reduce the wall thickness of the cooling jackets. All this allows to increase productivity, reliability and reduce the metal consumption of ozonizers due to a more uniform interelectrode gap, optimization of the length of the discharge zone, elimination of contact of ozone with end sealing elements, improved cooling of the sections of the outer electrode.

Предложенное устройство представлено на чертеже. The proposed device is presented in the drawing.

На внутреннем электроде 1 с диэлектрическим покрытием 2 закреплены через изолирующие крышки 3 с уплотнительными элементами 4, 5 наружные электроды 6, скрепленные между собой через центрирующие проставки 7 с уплотнительными элементами 8, обеспечивая взаимное центрирование электродов относительно покрытий диэлектриком поверхности внутреннего электрода и образуя в цилиндрическом зазоре между электродами разрядные полости П1, П2, П3, П4. Подача и отвод озонированного газа в разрядные полости производится через штуцеры 9. Рубашки охлаждения наружных электродов образованы соосными трубами 10, 11, соединенными винтовыми ребрами 12. Через штуцеры 13 производится подача и отвод хладагента в наружные электроды, а через штуцеры 14 во внутренний. При работе озонатора в разрядные полости П1, П2, П3, П4 подается кислородсодержащий газ: воздух, кислородообогащенный воздух, кислород. При этом подача газа может осуществляться в различных сочетаниях, последовательно через секции П1, П2, П3, П4, параллельно с подачей и отводом газа к потребителю от каждой секции, параллельно с подачей и отводом газа к потребителю от двух секций. On the inner electrode 1 with a dielectric coating 2, external electrodes 6 fastened to each other through centering spacers 7 with sealing elements 8 are fixed through insulating covers 3 with sealing elements 4, 5, providing mutual centering of the electrodes relative to the dielectric coatings of the surface of the inner electrode and forming in a cylindrical gap between the electrodes, the discharge cavities P1, P2, P3, P4. The supply and removal of ozonated gas to the discharge cavities is made through fittings 9. The cooling tubes of the outer electrodes are formed by coaxial tubes 10, 11 connected by screw ribs 12. Through the fittings 13, the refrigerant is supplied and discharged to the outer electrodes, and through the fittings 14 to the inner one. During operation of the ozonizer, oxygen-containing gas is supplied to the discharge cavities P1, P2, P3, P4: air, oxygen-enriched air, oxygen. In this case, the gas supply can be carried out in various combinations, sequentially through sections P1, P2, P3, P4, in parallel with the supply and exhaust of gas to the consumer from each section, in parallel with the supply and exhaust of gas to the consumer from two sections.

Количество секций наружных электродов и схема подачи и отвода озонированного газа выбираются из условия обеспечения оптимальных удельных характеристик, которые в зависимости от напряжения и частоты подаваемого на электроды тока, величины межэлектродного зазора связаны с временем пребывания озонированного газа в разрядной зоне, а также из условия обеспечения приемлемой величины неравномерности межэлектродного зазора, которая равна величине отклонения от прямолинейности внутреннего электрода, деленной на квадрат количества секций. The number of sections of the external electrodes and the scheme for supplying and discharging ozonized gas are selected from the condition of ensuring optimal specific characteristics, which, depending on the voltage and frequency of the current supplied to the electrodes, the interelectrode gap are related to the residence time of the ozonized gas in the discharge zone, and also from the condition of ensuring an acceptable the non-uniformity of the interelectrode gap, which is equal to the deviation from the straightness of the internal electrode divided by the square of the number of sections.

При подаче на электроды 1, 6 переменного тока высокой частоты в разрядных полостях П1, П2, П3, П4 возникает "тихий" электрический разряд, в котором происходит химическая реакция образования озона из кислорода. Озоносодержащий газ отводится к потребителю. Выделяемое при работе озонотара тепло отводится хладагентом, подаваемым в рубашки охлаждения электродов. Выполнение рубашек охлаждения электродов из соосных труб 10, 11, соединенных винтовыми ребрами 12, позволяет уменьшить толщину труб при сохранении необходимой жесткости электродов и вместе с тем за счет увеличения площади контакта хладагента с конструкцией электродов улучшает условия теплоотвода от разрядной полости к хладагенту, что позволяет облегчить конструкцию озонатора, уменьшить расход хладагента или использовать менее теплоемкий хладагент. When high frequency alternating current is applied to electrodes 1, 6 in the discharge cavities P1, P2, P3, P4, a "silent" electric discharge occurs in which the chemical reaction of the formation of ozone from oxygen occurs. Ozone-containing gas is discharged to the consumer. The heat released during the operation of the ozonotar is removed by the refrigerant supplied to the electrodes. The implementation of the cooling jacket of the electrodes from coaxial pipes 10, 11 connected by screw ribs 12, allows to reduce the thickness of the pipes while maintaining the necessary stiffness of the electrodes and at the same time by increasing the contact area of the refrigerant with the design of the electrodes improves the conditions of heat removal from the discharge cavity to the refrigerant, which makes it easier ozonizer design, reduce refrigerant consumption or use a less heat-intensive refrigerant.

При параллельной подаче газа в разрядные полости П1, П4 газ целесообразно подавать со стороны торцевых крышек 3, что исключает воздействие озона на уплотнительные элементы 4, позволяя упростить их конструкцию и повысить безопасность работы озонатора за счет исключения возможности утечки озона в атмосферу по уплотнительным элементам, контактирующим с диэлектрическим покрытием внутреннего электрода. With a parallel gas supply to the discharge cavities P1, P4, it is advisable to supply gas from the end caps 3, which eliminates the effect of ozone on the sealing elements 4, allowing to simplify their design and increase the safety of the ozonizer by eliminating the possibility of ozone leakage into the atmosphere through the sealing elements in contact with dielectric coating of the inner electrode.

Применение предложенного озонатора по сравнению с известным позволяет обеспечить оптимальное время пребывания озонируемого газа в разрядной зоне, уменьшить неравномерность межэлектродного зазора, упростить конструкцию торцевых уплотнений по внутреннему электроду, снизить вес озонатора и улучшить его охлаждение, что повышает надежность и производительность озонатора. The application of the proposed ozonizer in comparison with the known one allows to ensure the optimal residence time of the ozonized gas in the discharge zone, reduce the unevenness of the interelectrode gap, simplify the design of mechanical seals along the internal electrode, reduce the weight of the ozonizer and improve its cooling, which increases the reliability and performance of the ozonizer.

Claims

1. ОЗОНАТОР, содержащий коаксиально расположенные цилиндрические электроды с рубашками охлаждения между соосными трубами их корпусов и диэлектрическим покрытием на внутреннем электроде, центрирующие изоляторы с узлами крепления электродов и элементами герметизации разрядной полости, образованной в зазоре между цилиндрическими поверхностями электродов, отличающийся тем, что наружный электрод выполнен из нескольких секций, закрепленных через центрирующие изоляторы с узлами уплотнения на покрытой диэлектриком цилиндрической поверхности внутреннего электрода. 1. OZONATOR, containing coaxially arranged cylindrical electrodes with cooling jackets between the coaxial pipes of their bodies and a dielectric coating on the inner electrode, centering insulators with attachment points of the electrodes and sealing elements of the discharge cavity formed in the gap between the cylindrical surfaces of the electrodes, characterized in that the outer electrode made of several sections fixed through centering insulators with seal assemblies on a dielectric coated cylindrical surface spine of the inner electrode.

2. Озонатор по п.1, отличающийся тем, что соосные трубы рубашек охлаждения секций соединены винтовыми ребрами. 2. The ozonizer according to claim 1, characterized in that the coaxial pipes of the cooling jackets of the sections are connected by screw ribs.