RU2127220C1 - Ozonizer and ozone generator - Google Patents
Ozonizer and ozone generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2127220C1 RU2127220C1 RU97118392/25A RU97118392A RU2127220C1 RU 2127220 C1 RU2127220 C1 RU 2127220C1 RU 97118392/25 A RU97118392/25 A RU 97118392/25A RU 97118392 A RU97118392 A RU 97118392A RU 2127220 C1 RU2127220 C1 RU 2127220C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ozone generator
- pulse
- ozonizer
- pulse transformer
- voltage electrodes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике получения озона из кислорода или воздуха в электрическом разряде и может быть использовано в установках для обеззараживания воды или воздуха. The invention relates to techniques for producing ozone from oxygen or air in an electric discharge and can be used in installations for disinfecting water or air.
Известен озонатор (патент РФ N 2019905, H 03 K 3/53, 1994), включающий генератор высоковольтных импульсов, содержащий высоковольтный источник питания переменного тока, выпрямитель с токоограничивающим элементом, емкостный накопитель, вращающийся разрядник с двумя коммутаторами, согласующую частотозадающую цепь и нагрузку в виде генератора озона. Генератор высоковольтных импульсов вырабатывает разнополярные импульсы большой мощности сравнительно низкой частоты. Мощность, передаваемую на генератор озона, регулируют частотой срабатывания вращающегося разрядника и, в небольших пределах, изменением зарядного напряжения. Следовательно, на генератор озона поступают импульсы в виде симметричного меандра относительно небольшой частоты - до нескольких сотен герц, что позволяет повысить производительность озона по сравнению с традиционным синусоидальным источником питания примерно в два раза за счет высокой скорости нарастания напряжения, т. е. короткого фронта импульса. Для дальнейшего увеличения производительности озона в этом озонаторе необходимо увеличивать емкость частотозадающих конденсаторов и соответственно электрическую емкость и геометрический объем генератора озона и емкость накопителя. Основной недостаток этого озонатора - низкая рабочая частота, что приводит к низкой удельной производительности выработки озона и снижает удельные параметры установки, т.е. производительность выработки озона на единицу объема и массы установки. Known ozonizer (RF patent N 2019905, H 03 K 3/53, 1994), including a high-voltage pulse generator containing a high-voltage AC power source, a rectifier with a current-limiting element, a capacitive storage device, a rotating spark gap with two switches, matching the frequency-setting circuit and the load in form of an ozone generator. The high-voltage pulse generator generates bipolar pulses of high power of a relatively low frequency. The power transmitted to the ozone generator is controlled by the frequency of operation of the rotating spark gap and, to a small extent, by a change in the charging voltage. Consequently, the ozone generator receives pulses in the form of a symmetrical meander of relatively low frequency - up to several hundred hertz, which allows to increase the ozone productivity in comparison with a traditional sinusoidal power source by about two times due to the high voltage rise rate, i.e., a short pulse front . To further increase the ozone productivity in this ozonator, it is necessary to increase the capacity of frequency-setting capacitors and, accordingly, the electric capacity and geometric volume of the ozone generator and the storage capacity. The main disadvantage of this ozonizer is the low operating frequency, which leads to a low specific productivity of ozone production and reduces the specific parameters of the installation, i.e. production rate of ozone per unit volume and mass of the installation.
Известен каскадный озонатор для получения озона в электрическом разряде, содержащий генератор озона с секционированным катодом и анод, расположенные с зазором относительно друг друга, причем площади секций катода и зазоры между электродами выполнены со ступенчатым увеличением (АС СССР N 1763357, C 01 B 13/11, 23.09.92). Недостатком данного генератора является неустойчивость разряда, вызванная тем, что необходимо очень точно устанавливать зависимость между давлением и расходом рабочего газа и расстоянием между электродами. Озонатор имеет большие габариты, поскольку работает на низкой частоте. Known cascade ozonizer for producing ozone in an electric discharge, containing an ozone generator with a sectioned cathode and anode located with a gap relative to each other, and the area of the cathode sections and the gaps between the electrodes are made with a step increase (AS USSR N 1763357, C 01 B 13/11 09/23/92). The disadvantage of this generator is the instability of the discharge, due to the fact that it is necessary to very accurately establish the relationship between pressure and flow rate of the working gas and the distance between the electrodes. The ozonizer has large dimensions, since it operates at a low frequency.
Известен также озонатор (АС СССР N 1370072, C 01 B 13/11, 1988), который содержит генератор озона, управляемый генератор импульсов, включающий выпрямитель, тиристорный высокочастотный инвертор, систему управления инвертором, переключающий элемент и элемент накопления энергии в виде конденсатора, через который управляемый генератор импульсов подключен к первичной обмотке импульсного трансформатора, во вторичную обмотку которого включен генератор озона. Озонатор работает в резонансном режиме, что обеспечивается наличием во вторичной обмотке импульсного трансформатора датчика резонансной частоты, включенного последовательно с генератором озона. Время разряда накопительного элемента составляет несколько мкс, что обусловлено наличием коммутирующего тиристора, поэтому время нарастания (фронт) импульса во вторичной обмотке импульсного трансформатора составляет ≥ 1 мкс. При этом в генераторе озона могут возникать локальные разряды в газе, что приводит к местному перегреву, снижению производительности и увеличению образования окислов азота. Другим недостатком данного устройства вследствие большой длительности импульса являются большие габариты импульсного трансформатора и, как следствие, большие габариты всего устройства. Данный озонатор выбран в качестве прототипа. Also known is an ozonizer (AS USSR N 1370072, C 01 B 13/11, 1988), which contains an ozone generator, a controlled pulse generator including a rectifier, a thyristor high-frequency inverter, an inverter control system, a switching element and an energy storage element in the form of a capacitor, through which controlled pulse generator is connected to the primary winding of a pulse transformer, into the secondary winding of which an ozone generator is included. The ozonizer operates in resonance mode, which is ensured by the presence in the secondary winding of a pulse transformer of a resonant frequency sensor connected in series with the ozone generator. The discharge time of the storage element is several microseconds, which is due to the presence of a switching thyristor; therefore, the rise time (front) of the pulse in the secondary winding of the pulse transformer is ≥ 1 μs. In this case, local discharges in the gas may occur in the ozone generator, which leads to local overheating, a decrease in productivity, and an increase in the formation of nitrogen oxides. Another disadvantage of this device due to the large pulse duration is the large dimensions of the pulse transformer and, as a consequence, the large dimensions of the entire device. This ozonizer is selected as a prototype.
Известно также устройство для ионизации газа с использованием барьерного разряда, состоящее из внутреннего и внешнего концентрических металлических электродов и заземленного экрана со стеклянной диэлектрической трубкой, расположенной между ними. Рабочий газ пропускается между диэлектриком и заземленным экраном. Электроды и заземленный экран рассчитаны таким образом, что достигается охлаждение рабочей камеры (Патент США N 5554344, C 01 B 13/11, 10.09.96). Данный генератор выбран в качестве прототипа. A device for gas ionization using a barrier discharge is also known, consisting of internal and external concentric metal electrodes and a grounded shield with a glass dielectric tube located between them. Working gas is passed between the dielectric and the grounded shield. The electrodes and a grounded shield are designed so that cooling of the working chamber is achieved (US Patent N 5554344, C 01 B 13/11, 09/10/96). This generator is selected as a prototype.
Основным недостатком прототипа являются большие габариты, поскольку есть внешний потенциальный электрод, нуждающийся в экранировании и защите от заземленного экрана. Другим недостатком является неравнозначность по емкости потенциальных электродов. The main disadvantage of the prototype is its large dimensions, since there is an external potential electrode that needs shielding and protection from a grounded shield. Another disadvantage is the unequal capacity of the potential electrodes.
В основу изобретения поставлена задача создать экологичный малогабаритный, высокопроизводительный и экономичный озонатор с возможностью регулировки выработки озона. The basis of the invention is the task of creating an environmentally friendly small-sized, high-performance and economical ozonizer with the ability to adjust the production of ozone.
Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемой группы изобретений, является повышение стабильности и однородности электрического разряда в генераторе озона путем создания мгновенной перенапряженности по всему объему разрядного промежутка и сокращения времени горения разряда. Это позволяет свободным электронам рабочего газа набрать энергию, достаточную для осуществления диссоциации молекул кислорода (Eдис = 5,1 эВ). Коэффициент перенапряжения и времена запаздывания для такого разряда составляют соответственно 1,4-2,2 и tзап≈10-7 для промежутка ≈ 1 мм. Следовательно, до закорачивания пробоем разрядного промежутка электроны могут набрать среднюю энергию в 1,5-2 раза большую, чем в обычном режиме и соответственно повысить энергетический выход озона, т.е. количество выработанного озона увеличивается в 1,5-2 раза при тех же энергетических затратах (Самойлович В. Г. , Гибалов В.И., Козлов К.В. Физическая химия барьерного разряда. Издательство МГУ, 1989 г., стр. 149-153).A single technical result achieved in the implementation of the claimed group of inventions is to increase the stability and uniformity of the electric discharge in the ozone generator by creating instant overvoltage over the entire volume of the discharge gap and reducing the burning time of the discharge. This allows the free electrons of the working gas to gain enough energy to dissociate oxygen molecules (E dis = 5.1 eV). The overvoltage coefficient and delay times for such a discharge are, respectively, 1.4–2.2 and t zap ≈10 -7 for the gap ≈ 1 mm Therefore, before shorting the discharge gap by breakdown, the electrons can gain an average energy of 1.5-2 times greater than in the normal mode and, accordingly, increase the ozone energy yield, i.e. the amount of ozone produced increases 1.5-2 times at the same energy costs (Samoilovich V.G., Gibalov V.I., Kozlov K.V. Physical chemistry of a barrier discharge. Moscow State University Publishing House, 1989, p. 149- 153).
Указанный технический результат достигается тем, что в озонатор, содержащий управляемый генератор импульсов, накопительный элемент и импульсный трансформатор, к выходной обмотке которого подключен генератор озона, дополнительно введена линия сжатия мощности, включенная последовательно между накопительным элементом и первичной обмоткой импульсного трансформатора. The specified technical result is achieved in that an ozonizer containing a controlled pulse generator, a storage element and a pulse transformer, to the output winding of which an ozone generator is connected, additionally, a power compression line is introduced, connected in series between the storage element and the primary winding of the pulse transformer.
Целесообразно, чтобы параллельно первичной обмотке импульсного трансформатора были подключены корректирующая емкость и дополнительный коммутирующий элемент. It is advisable that a correction capacitance and an additional switching element are connected in parallel with the primary winding of the pulse transformer.
Указанный технический результат достигается также тем, что в генераторе озона, содержащем расположенные с зазором высоковольтные электроды, барьерный диэлектрик и вспомогательный охлаждающий заземленный электрод, высоковольтные электроды выполнены идентичными, размещены внутри вспомогательного электрода и по меньшей мере в одном месте предусмотрено соприкосновение диэлектрика, покрывающего высоковольтные электроды, со вспомогательным электродом. The indicated technical result is also achieved by the fact that in the ozone generator containing high-voltage electrodes located with a gap, the barrier dielectric and the auxiliary cooling grounded electrode, the high-voltage electrodes are identical, placed inside the auxiliary electrode, and at least in one place the contact of the dielectric covering the high-voltage electrodes is provided , with an auxiliary electrode.
Целесообразно, чтобы высоковольтные электроды генератора озона были размещены с переменным зазором. It is advisable that the high voltage electrodes of the ozone generator be placed with a variable gap.
Целесообразно, чтобы вспомогательный электрод разделял разрядный промежуток на две разрядные камеры. It is advisable that the auxiliary electrode divides the discharge gap into two discharge chambers.
Линия сжатия включает в себя емкости и насыщающиеся дроссели, соединенные в линию передачи энергии для уплотнения мощности импульса одной полярности [ ПТЭ, N 5, 1972, с. 103-105]. Но в нашем случае эта линия работает в двуполярном режиме использования отраженной волны для формирования импульса противоположной полярности. The compression line includes capacitors and saturable chokes connected to an energy transmission line to compress the power of a pulse of one polarity [PTE, N 5, 1972, p. 103-105]. But in our case, this line operates in the bipolar mode of using the reflected wave to form a pulse of opposite polarity.
Традиционно линия сжатия и трансформации работает в режиме формирования однополярного импульса, что приводит к необходимости вводить подмагничивание сердечников дросселей и трансформатора и, как следствие, к усложнению схемы, увеличению габаритов и стоимости устройства. В предлагаемом озонаторе на вход линии сжатия подают два разнополярных импульса с такими параметрами, что магнитные звенья сжатия работают в "псевдорезонансном" режиме, т.е. импульс противоположной полярности начинает формироваться в момент прихода отраженного импульса, а расстояние между парами импульсов существенно больше суммарной длительности пары импульсов и определяется необходимой производительностью. Это позволяет существенно снизить габариты линии сжатия и трансформатора за счет использования полного размаха индукции насыщения сердечников без подмагничивания и уменьшения ≈ в 100 раз длительности выходного импульса. Дополнительный коммутирующий элемент - дроссель насыщения - формирует общую длительность выходного импульса и его короткий задний фронт в зависимости от напряжения на первичной обмотке высоковольтного импульсного трансформатора, что исключает возможность вхождения в насыщение сердечника импульсного трансформатора и его перегрев, сокращает длительность переходных процессов и за счет крутого заднего фронта повышает дополнительно энергетический выход озона и уменьшает размеры выходного трансформатора. Для дополнительного сокращения длительности переднего фронта используют корректирующую емкость, подключенную параллельно первичной обмотке импульсного трансформатора. Использование парных импульсов позволяет также в два раза снизить емкость накопительного конденсатора и емкость звеньев линии магнитного сжатия, а за счет уменьшения времени релаксации цепи после прохождения рабочего импульса существенно повысить максимальную частоту следования пар импульсов, что при малых размерах электрической схемы и генератора озона существенно повысит производительность озонатора. Формирование двух разрядных камер путем размещения высоковольтных электродов внутри дополнительного электрода позволяет повысить перенапряжение, эффективно и просто охлаждать рабочий газ. Диэлектрический барьер как распределенная емкость "гомогенизирует" разряд, ограничивая локальное энерговыделение, и позволяет существенно снизить концентрацию окислов азота. Ограничение тока разряда достигается конструктивной индуктивностью рассеяния трансформатора, импедансом насыщенной линии сжатия и барьерной емкостью. Вследствие того, что разрядные промежутки генератора озона соединены последовательно, из-за статистической неоднородности и собственных емкостей один из них будет пробиваться раньше, формируя для второго еще более крутой фронт рабочего импульса, что позволяет сократить количество звеньев линии сжатия мощности. Увеличивающийся в сторону движения рабочего газа зазор между электродами позволяет увеличить объем озонируемого газа в режиме бегущего фронта разряда с подсветкой ультрафиолетом, возникающим сначала в месте соприкосновения диэлектрика со вспомогательным электродом для создания большего количества свободных электронов. Соприкосновение диэлектрика с нейтральным электродом для указанных режимов (скорость нарастания напряжения, большая плотность тока и пр.) позволяет при сохранении эффекта перенапряжения повысить устойчивость зажигания разряда в широких диапазонах давлений. Traditionally, the compression and transformation line operates in the mode of forming a unipolar pulse, which leads to the need to introduce magnetization of the cores of the chokes and transformer and, as a result, to complicate the circuit, increase the size and cost of the device. In the proposed ozonator, two opposite-polarity pulses with such parameters that the magnetic compression links operate in a “pseudo-resonant” mode, are fed to the input of the compression line a pulse of opposite polarity begins to form at the moment of arrival of the reflected pulse, and the distance between the pairs of pulses is significantly greater than the total duration of the pair of pulses and is determined by the required performance. This makes it possible to significantly reduce the dimensions of the compression line and the transformer by using the full range of core saturation induction without magnetization and reducing ≈ 100 times the duration of the output pulse. An additional switching element - a saturation inductor - forms the total duration of the output pulse and its short trailing edge, depending on the voltage on the primary winding of the high voltage pulse transformer, which eliminates the possibility of the pulse transformer core entering the saturation and overheating, reduces the duration of transient processes and due to the steep rear the front increases the energy output of ozone and reduces the size of the output transformer. To further reduce the duration of the leading edge, a correction capacitance connected in parallel with the primary winding of the pulse transformer is used. The use of pair pulses can also halve the capacitance of the storage capacitor and the capacity of the links of the magnetic compression line, and by reducing the relaxation time of the circuit after the working pulse has passed, it is possible to significantly increase the maximum repetition rate of the pair of pulses, which will significantly increase the productivity with small sizes of the electric circuit and the ozone generator ozonizer. The formation of two discharge chambers by placing high-voltage electrodes inside the additional electrode can increase the overvoltage, efficiently and simply cool the working gas. The dielectric barrier as a distributed capacitance “homogenizes” the discharge, limiting local energy release, and can significantly reduce the concentration of nitrogen oxides. Limiting the discharge current is achieved by the structural scattering inductance of the transformer, the impedance of the saturated compression line and the barrier capacitance. Due to the fact that the discharge gaps of the ozone generator are connected in series, due to statistical heterogeneity and intrinsic capacitances, one of them will break through earlier, forming an even steeper front of the working pulse for the second, which reduces the number of links in the power compression line. The gap between the electrodes, which increases in the direction of movement of the working gas, makes it possible to increase the volume of ozonized gas in the running discharge front mode with ultraviolet light, which first appears at the point of contact of the dielectric with the auxiliary electrode to create more free electrons. The contact of a dielectric with a neutral electrode for the indicated modes (voltage rise rate, high current density, etc.) allows, while maintaining the overvoltage effect, to increase the stability of discharge ignition over a wide pressure range.
В дальнейшем сущность изобретения поясняется описанием и чертежами, на которых изображено:
фиг.1 - электрическая схема озонатора;
фиг.2 - генератор озона;
фиг.3 - эпюры напряжений.In the future, the invention is illustrated by the description and drawings, which depict:
figure 1 - electrical diagram of the ozonizer;
figure 2 - ozone generator;
figure 3 - plot stresses.
Озонатор (фиг. 1) содержит источник питания 1, управляемый генератор импульсов 2, накопительный элемент - конденсатор 3, соединенный через ограничивающий зарядный дроссель 4 с магнитной линией сжатия мощности 5, например, из двух последовательно соединенных звеньев магнитного сжатия, состоящих из насыщающего дросселя 7 и емкости 6 и аналогичных дросселя 9 и емкости 8. Выход линии сжатия мощности 5, зашунтированный корректирующей емкостью 10 и дополнительным коммутирующим элементом 11, например дросселем насыщения, через высоковольтный импульсный трансформатор 12 подключен к генератору озона 13. Генератор озона 13 (фиг.2) содержит три электрода - вспомогательный охлаждающий выравнивающий электрод 14 и два идентичных высоковольтных электрода 15 и 16, покрытых диэлектриком 17 и 18, образующим диэлектрический барьер. Вспомогательный электрод 14 и высоковольтные электроды 15, 16, расположенные внутри электрода 14, образуют две одинаковые разрядные камеры, электрически соединенные последовательно, создавая два одинаковых разрядных промежутка. Зазор разрядного промежутка может быть переменным, увеличиваясь в 1,5-2 раза плавно или ступенчато по направлению движения озонируемого газа. Для рабочего газа разрядные камеры могут быть соединены как параллельно, так и последовательно в зависимости от требуемой максимальной концентрации озона и расхода газа. Непосредственное соприкосновение нейтрального вспомогательного электрода с барьерным диэлектриком, особенно в зоне подачи рабочего газа, существенно повышает устойчивость работы генератора озона в широком диапазоне давлений, увеличивая число свободных электронов в газе в начале импульса, т.к. в точках касания разряд зажигается раньше и далее возникает ультрафиолетовое свечение. Это позволяет упростить конструкцию генератора озона и существенно снизить требования к точности изготовления конструктивных элементов генератора озона, особенно при параллельном соединении нескольких пар разрядных камер. The ozonizer (Fig. 1) contains a power source 1, a controlled pulse generator 2, a storage element - a capacitor 3 connected through a limiting charging choke 4 with a magnetic compression line of power 5, for example, from two series-connected magnetic compression links consisting of a saturating inductor 7 and capacitance 6 and similar inductor 9 and capacitance 8. The output of the power compression line 5 shunted by the correction capacitor 10 and an additional switching element 11, for example, a saturation inductor, through a high-voltage pulse second transformer 12 is connected to the ozone generator 13. The ozone generator 13 (Figure 2) contains three electrodes - an auxiliary
Устройство работает следующим образом. При подаче питания от источника питания 1 на управляемый генератор 2 и соответствующих необходимых разрешающих уровнях сигналов управления ( это определяется конкретными условиями работы и условиями регулировки, например наличие хладагента, температура генератора озона, концентрация озона, величина расхода газа и пр.) генератор 2 начинает вырабатывать пары разнополярных импульсов предпочтительно прямоугольной формы (фиг.3, Uaa1), при этом накопительный элемент 3 через ограничивающий дроссель 4 заряжает емкость 6 первого звена линии сжатия 5, причем параметры дросселей таковы, что сердечник дросселя 7 входит в насыщение в момент достижения максимального напряжения на емкости 6. Импеданс дросселя 7 скачком уменьшается в 10-1000 раз, что приводит к тому, что емкость 8 следующей ступени зарядится до максимального значения напряжения ≈ в 10-1000 раз быстрее, а соответствующий дроссель 9 как раз в этот момент войдет в насыщение и т.д. В результате на выходе линии сжатия 5 происходит компрессия мощности: вся энергия, запасенная в накопительном конденсаторе 3, выделяется за гораздо меньшее время, чем время перезарядки конденсатора 6, что соответствует увеличению в соответствующее количество раз импульсной мощности при неизменной средней за счет низкого выходного импеданса насыщенной линии сжатия. Сокращение длительности выходного импульса позволяет не только значительно снизить габариты и количество витков высоковольтного импульсного трансформатора 12, но и существенно увеличить удельную производительность генератора озона, получить объемный разряд во влажном газе, избежав окислов азота, причем при использовании диэлектрика со сравнительно малой диэлектрической проницаемостью ε ≈ 5-10 и более простой и технологичной конструкции. Т.к. генератор озона представляет собой емкостную нелинейную нагрузку, соединенную с линией сжатия мощности через импульсный трансформатор, имеющий индуктивность рассеяния, для более полного согласования нагрузки с линией сжатия используется корректирующий конденсатор 10, емкость которого подбирают из условий максимальной скорости нарастания напряжения, а индуктивность дополнительного коммутирующего дросселя 11 выбирают так, чтобы он входил в насыщение раньше сердечника трансформатора и формировал крутой задний фронт импульса, вызывая форсированный перезаряд барьерной емкости (фиг.3, Ubb1).The device operates as follows. When power is supplied from the power source 1 to the controlled generator 2 and the corresponding necessary permissive levels of control signals (this is determined by the specific operating conditions and adjustment conditions, for example, the presence of refrigerant, the temperature of the ozone generator, ozone concentration, gas flow rate, etc.), the generator 2 starts to generate pairs of bipolar pulses, preferably rectangular in shape (Fig. 3, U aa1 ), while the storage element 3 charges the capacitance 6 of the first link of the compression line through a limiting inductor 4 5, and the parameters of the inductors are such that the core of the inductor 7 enters saturation when the maximum voltage on the capacitor 6 is reached. The impedance of the inductor 7 jumps by 10-1000 times, which leads to the fact that the capacitor 8 of the next stage is charged to the maximum voltage ≈ 10-1000 times faster, and the corresponding inductor 9 just at that moment will enter saturation, etc. As a result, power compression occurs at the output of the compression line 5: all the energy stored in the storage capacitor 3 is released in a much shorter time than the recharge time of the capacitor 6, which corresponds to an increase in the corresponding number of times the pulse power at a constant average due to the low output impedance of the saturated compression lines. Reducing the duration of the output pulse allows not only to significantly reduce the size and number of turns of the high-voltage pulse transformer 12, but also to significantly increase the specific productivity of the ozone generator, to obtain a volume discharge in a moist gas, avoiding nitrogen oxides, and when using a dielectric with a relatively low dielectric constant ε ≈ 5 -10 and more simple and technological design. Because the ozone generator is a capacitive nonlinear load connected to the power compression line through a pulse transformer having a leakage inductance. To better match the load with the compression line, a correction capacitor 10 is used, the capacitance of which is selected from the conditions of the maximum voltage rise rate, and the inductance of the additional switching reactor 11 choose so that it enters before the core of the transformer and forms a steep trailing edge of the pulse, causing orsirovanny overcharging barrier container (3, U bb1).
Большие импульсные мощности сопровождаются большими токами за короткое время, что при несимметричной нагрузке может приводить к большим импульсным помехам, затрудняющим нормальную работу управляемого генератора 2 и ухудшающих электромагнитную совместимость устройства. Симметрирование нагрузки введением третьего электрода 14 позволяет свести помехи к минимуму, одновременно с этим достигая следующих эффектов: 1) увеличения теплоотводящей поверхности для рабочего газа; 2) дополнительного повышения пробойного напряжения за счет замены одного промежутка на два одинаковых с вдвое меньшим зазором; 3) вследствие погрешностей изготовления разрядных камер и статической неоднородности рабочего газа (флуктуации плотности, свободных электронов и т.д.) один из промежутков пробьется раньше, формируя при этом дополнительный скачок напряжения на втором промежутке с еще более крутым фронтом. Второй промежуток, пробиваясь, формирует аналогичные условия для первого. В результате в контуре, образованном из индуктивности рассеяния трансформатора и барьерной емкости электродов генератора озона, возникают высокочастотные колебания затухающей амплитуды с характерной длительностью периода колебаний ≈ 20-50•10-9 с (фиг.3, Ucc1), что может приводить к дополнительному энерговкладу в диссоциацию и ионизацию рабочего газа за счет высокой плотности тока, до 5-20 А/см2. Длительность выходного импульса целесообразно выбирать равной времени затухания колебаний (Сб. Инжекционная газовая электроника. Новосибирск, Наука, 1982 г. стр. 81-83, 95-97).Large pulsed powers are accompanied by large currents in a short time, which with an asymmetric load can lead to large pulsed noise, hindering the normal operation of the controlled generator 2 and worsening the electromagnetic compatibility of the device. The load balancing by introducing the
В качестве опытного образца был изготовлен озонатор с производительностью озона 1,2 г/час, имеющий в качестве источника питания 1 двухполупериодный сетевой (220 В, 50 Гц) выпрямитель со сглаживающим фильтром. Генератор импульсов 2 - транзисторный, формирующий между точками aa1 (фиг. 1) импульсы длительностью 5•10-6 сек с амплитудой напряжения 1000 В и максимальным током до 10 А. При значении накопительной емкости 3, равном 0,047 мкФ, и индуктивности зарядного дросселя 4, равной 0,5•10-3 Гн, амплитуда напряжения на конденсаторе 6 емкостью 0,027 μФ составит ≈ 660 В, запасенная в нем энергия ≈ 5•10-3 Дж. Линия сжатия мощности 5 двухступенчатая, коэффициент сжатия ≈ 20-22, выполнена на дросселях, намотанных на ферритовых кольцах типа 2000НМ, C6 = 0,027 мкФ; C8 = 0,018 мкФ, типа К78-2 x 1000 В. Выходной импульсный трансформатор намотан на кольце М2000НМ К42х24х11, W1 = 8; W2 = 160, где W1, W2 - число витков в первичной и вторичной обмотках. Барьерная емкость генератора озона ≈ 34 пФ; длина разрядной камеры равна 90 мм, диаметр 8 мм. Диаметры электродов с изолятором - 6 мм, толщина диэлектрика 1 мм, материал диэлектрика - керамика с ε = 8. Частота следования импульсов 0-2,5 кГц, потребляемая мощность до 15 Вт. Длительность выходного импульса ≈ 200-250•10-9 сек, развиваемая в импульсе мощность до 25000 Вт. Габариты озонатора - 155х100х45 мм. Концентрация окислов азота - ниже чувствительности метода определения. Количество (концентрация озона и окислов азота) определялось химически по поглощению озона и окислов азота раствором йодистого калия (KJ) при барботировании озонированного воздуха. Температура воздуха на входе - 22oC, влажность - 78%. Все анализы проводились в Аккредитованной межвузовской лаборатории радиационной спектроскопии Томского политехнического университета (свидетельство об аккредитации N POCC.RU. 0001.510653).As a prototype, an ozonizer with an ozone productivity of 1.2 g / h was manufactured, which had 1 half-wave network (220 V, 50 Hz) rectifier with a smoothing filter as a power source. Pulse generator 2 - transistor, forming between points aa 1 (Fig. 1) pulses with a duration of 5 • 10 -6 sec with a voltage amplitude of 1000 V and a maximum current of 10 A. When the value of the storage capacitance 3 is equal to 0.047 μF, and the inductance of the charging inductor 4 equal to 0.5 • 10 -3 H, the voltage amplitude across the capacitor 6 with a capacity of 0.027 μF will be ≈ 660 V, the energy stored in it ≈ 5 • 10 -3 J. The power compression line 5 is two-stage, the compression ratio is ≈ 20-22, made on chokes wound on ferrite rings of the 2000NM type, C 6 = 0.027 uF; C 8 = 0.018 μF, type K78-2 x 1000 V. The output pulse transformer is wound on a ring M2000NM K42x24x11, W 1 = 8; W 2 = 160, where W 1 , W 2 - the number of turns in the primary and secondary windings. The barrier capacity of the ozone generator is ≈ 34 pF; the length of the discharge chamber is 90 mm, the diameter is 8 mm. The diameters of the electrodes with an insulator are 6 mm, the dielectric is 1 mm thick, the dielectric is ceramic with ε = 8. The pulse repetition rate is 0-2.5 kHz, and the power consumption is up to 15 W. The duration of the output pulse is ≈ 200-250 • 10 -9 sec, the power developed in the pulse is up to 25000 watts. The ozonizer dimensions are 155x100x45 mm. The concentration of nitrogen oxides is lower than the sensitivity of the determination method. The amount (concentration of ozone and nitrogen oxides) was determined chemically by the absorption of ozone and nitrogen oxides with a solution of potassium iodide (KJ) when ozonized air was bubbled. The inlet air temperature is 22 o C, humidity is 78%. All analyzes were carried out in the Accredited Inter-University Laboratory of Radiation Spectroscopy of Tomsk Polytechnic University (accreditation certificate N POCC.RU. 0001.510653).
Таким образом, приведенные сведения показывают, что при осуществлении заявленных озонатора и генератора озона выполняются следующие условия:
- эти объекты предназначены для установок, в которых необходим озон, или для самостоятельного использования;
- для заявленных изобретений в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах формулы изобретения, подтверждена возможность их осуществления с помощью описанных или других известных до даты подачи заявки средств;
- средства, воплощающие изобретения при их осуществлении, позволяют обеспечить получение указанного технического результата: повышение стабильности и однородности электрического разряда в генераторе озона путем создания мгновенной перенапряженности по всему объему разрядного промежутка и сокращения времени горения разряда.Thus, the above information shows that in the implementation of the claimed ozonizer and ozone generator, the following conditions are met:
- these facilities are intended for installations in which ozone is required, or for independent use;
- for the claimed inventions in the form described in the independent claims, the possibility of their implementation using the described or other means known before the filing date of the application is confirmed;
- means that embody the invention in their implementation, can provide the specified technical result: increasing the stability and uniformity of the electric discharge in the ozone generator by creating instant overvoltage over the entire volume of the discharge gap and reducing the burning time of the discharge.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97118392/25A RU2127220C1 (en) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | Ozonizer and ozone generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97118392/25A RU2127220C1 (en) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | Ozonizer and ozone generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2127220C1 true RU2127220C1 (en) | 1999-03-10 |
| RU97118392A RU97118392A (en) | 1999-05-20 |
Family
ID=20198756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97118392/25A RU2127220C1 (en) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | Ozonizer and ozone generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2127220C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005122669A2 (en) * | 2004-02-25 | 2005-12-29 | Azerbaijan National Aviation Academy Of The State Concern 'azerbaijan Hava Yollari' | Method for disinfecting aircraft cabins and device for carrying out said method |
| RU2447015C2 (en) * | 2009-08-03 | 2012-04-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет | Apparatus for producing ozone |
| RU2499373C1 (en) * | 2012-06-01 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device to excite high-frequency flare discharge |
| CN106145049A (en) * | 2016-08-22 | 2016-11-23 | 杨存岩 | The ozonator of purifying sterilizing in household, car |
-
1997
- 1997-11-10 RU RU97118392/25A patent/RU2127220C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Филиппов Ю.В., Вобликова В.А., Пантелеева В.И. Электросинтез озона. - М.: МГУ, 1987, с.216, 217. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005122669A2 (en) * | 2004-02-25 | 2005-12-29 | Azerbaijan National Aviation Academy Of The State Concern 'azerbaijan Hava Yollari' | Method for disinfecting aircraft cabins and device for carrying out said method |
| WO2005122669A3 (en) * | 2004-02-25 | 2006-04-13 | Azerbaijan Nat Aviat Academy O | Method for disinfecting aircraft cabins and device for carrying out said method |
| RU2447015C2 (en) * | 2009-08-03 | 2012-04-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет | Apparatus for producing ozone |
| RU2499373C1 (en) * | 2012-06-01 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device to excite high-frequency flare discharge |
| CN106145049A (en) * | 2016-08-22 | 2016-11-23 | 杨存岩 | The ozonator of purifying sterilizing in household, car |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7245084B1 (en) | Transformer ignition circuit for a transformer coupled plasma source | |
| US4461744A (en) | Apparatus for generating ozone by an electric discharge | |
| US5247531A (en) | Apparatus for preionizing apulsed gas laser | |
| EP0477621B1 (en) | A lighting device of discharge lamp | |
| EP1381257A2 (en) | Apparatus for producing and sustaining a glow discharge plasma under atmospheric conditions | |
| US4253047A (en) | Starting electrodes for solenoidal electric field discharge lamps | |
| RU2094961C1 (en) | Transformer-type plasmatron | |
| US6730277B2 (en) | Ozone generator | |
| JPH05166595A (en) | Method for generating plasma of high atmospheric pressure and high density | |
| RU2127220C1 (en) | Ozonizer and ozone generator | |
| US5949193A (en) | Plasma device with resonator circuit providing spark discharge and magnetic field | |
| Boulos et al. | Basic concepts of plasma generation | |
| Huiskamp et al. | Ozone generation with a flexible solid-state Marx generator | |
| Pacheco-Sotelo et al. | A universal resonant converter for equilibrium and nonequilibrium plasma discharges | |
| JP3059348B2 (en) | Dielectric barrier discharge device | |
| KR102341290B1 (en) | an apparatus for generating a filamentous auxiliary discharge for a fusion reactor having an apparatus for producing X-radiation and particle radiation and also an apparatus for producing X-radiation and particle radiation, and for generating X-radiation and particle radiation way for | |
| US3525900A (en) | Frequency controlled enhancement of light emission | |
| US3843882A (en) | Apparatus for electrical discharge treatment of a gas flow | |
| RU94965U1 (en) | GAS DISCHARGE POWER SUPPLY DEVICE | |
| Mascarenhas | Applications of electronic circuits in lighting | |
| JPH0232515A (en) | Plasma x-ray generation apparatus | |
| Krupski et al. | Gliding arc discharge push-pull power supply | |
| KR100290521B1 (en) | Ozone generator | |
| JPH04230951A (en) | High-output radiation generation device | |
| Hidaka et al. | Characteristics of nanosecond pulsed discharge type ozonizer with a tube to cylinder reactor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051111 |