RU2545305C2 - Pulse barrier-free ozone generator - Google Patents
Pulse barrier-free ozone generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2545305C2 RU2545305C2 RU2013132060/05A RU2013132060A RU2545305C2 RU 2545305 C2 RU2545305 C2 RU 2545305C2 RU 2013132060/05 A RU2013132060/05 A RU 2013132060/05A RU 2013132060 A RU2013132060 A RU 2013132060A RU 2545305 C2 RU2545305 C2 RU 2545305C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- ozone
- plates
- distance
- electrode
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к очистке питьевой и сточных вод с помощью озона, вырабатываемого безбарьерным озонаторам.The invention relates to the treatment of drinking and wastewater using ozone produced by barrier-free ozonizers.
Известен безбарьерный озонатор (А.с. СССР №1465412, опубл. 15.03.89 №10) с камерой, содержащей внешний цилиндрический электрод и внутренний электрод, снабженный разрядными дисками.Known barrier-free ozonizer (AS USSR No. 1465412, publ. March 15, 89 No. 10) with a camera containing an external cylindrical electrode and an internal electrode equipped with discharge disks.
Недостатками устройства являются относительно низкая достигаемая концентрация озона 4-5 г/м3 и относительно большие габариты, особенно при многокамерном исполнении озонатора.The disadvantages of the device are the relatively low achievable ozone concentration of 4-5 g / m 3 and the relatively large dimensions, especially with multi-chamber performance of the ozonizer.
Известен также безбарьерный озонатор (патент РФ №2179150, опубл. 10.02.2002) с камерой, содержащей высоковольтный и заземленный электрод, выполненные в форме колец, подключенные к генератору импульсов, а в межэлектродном пространстве коаксиально закреплены плоские кольцевые электроды, также подключенные к генератору импульсов.Also known is barrier-free ozonizer (RF patent No. 2179150, publ. 02/10/2002) with a chamber containing a high-voltage and grounded electrode, made in the form of rings, connected to a pulse generator, and flat ring electrodes coaxially fixed in the interelectrode space, also connected to a pulse generator .
В данном устройстве достигаемая концентрация выше, чем в предыдущем аналоге, только в 2-3 раза и также имеет место такой недостаток, как повышенные габариты.In this device, the achieved concentration is higher than in the previous analogue, only 2-3 times and also there is such a disadvantage as increased dimensions.
Относительно низкая достигаемая концентрация озона в представленных аналогах связана с дискретностью синтеза озона как во времени, так и в объеме озонаторных камер. Временная дискретность обусловлена как частотой следования импульсов, так и процессами в коронном разряде. Пространственная дискретность обусловлена конструкцией электродных систем. В первом аналоге пространственная дискретность вызывается дисками высоковольтного электрода. Они располагаются поочередно через некоторый промежуток. Во втором аналоге пространственная дискретность обусловлена конечными размерами кольцевых электродов.The relatively low achieved ozone concentration in the presented analogues is related to the discreteness of ozone synthesis both in time and in the volume of ozonization chambers. Temporal discreteness is due to both the pulse repetition rate and the processes in the corona discharge. The spatial discreteness is due to the design of the electrode systems. In the first analogue, spatial discreteness is caused by the disks of a high-voltage electrode. They are arranged alternately through a certain interval. In the second analogue, spatial discreteness is due to the finite dimensions of the ring electrodes.
В интервале между актами синтеза озона значительная часть озонируемого газа проходит внутри озонаторной камеры, не подвергаясь озонированию, и разбавляет озон. В итоге на выходе концентрация по озону падает.In the interval between the acts of ozone synthesis, a significant part of the ozonized gas passes inside the ozonization chamber without being subjected to ozonation, and dilutes ozone. As a result, the ozone concentration decreases at the output.
Наиболее близким к заявленному устройству и выбранным за прототип является озонатор, описанный в патенте РФ №2220093, опубл. 27.12.2003.Closest to the claimed device and selected for the prototype is the ozonizer described in RF patent No. 2220093, publ. 12/27/2003.
Импульсный безбарьерный озонатор, содержащий корпус и размещенную в корпусе электродную систему, содержащую разрядные элементы, каждый из которых состоит из коаксиальных внешнего низковольтного электрода и внутреннего высоковольтного электрода, подключенных к высоковольтному генератору импульсов. Здесь пространственная дискретность значительно меньше и обусловлена в основном неоднородностью электрического поля. Синтез озона осуществляется в областях, прилежащих к внутреннему высоковольтному электроду.A pulsed barrier-free ozonizer comprising a housing and an electrode system located in the housing containing discharge elements, each of which consists of a coaxial external low-voltage electrode and an internal high-voltage electrode connected to a high-voltage pulse generator. Here, the spatial discreteness is much smaller and is mainly due to the inhomogeneity of the electric field. Ozone synthesis is carried out in areas adjacent to the internal high-voltage electrode.
Однако, как и в аналогах, генератор состоит из отдельных герметически изолированных друг от друга камер, что приводит к усложнению конструкции и повышению габаритов.However, as in analogues, the generator consists of separate chambers that are hermetically isolated from each other, which leads to a complication of the design and an increase in dimensions.
Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение концентрации озона и процесса наработки озона, а также упрощение конструкции и уменьшение габаритных размеров.The technical result of the claimed invention is to increase the concentration of ozone and the ozone production process, as well as simplifying the design and reducing overall dimensions.
Поставленная техническая задача решается тем, что в импульсном безбарьерном озонаторе, содержащем металлический корпус и размещенную в корпусе электродную систему, содержащую разрядные элементы, каждый из которых состоит из низковольтного и высоковольтного электродов, подключенных к высоковольтному генератору импульсов, согласно заявляемому изобретению корпус содержит две диэлектрические пластины, установленные против друг друга. Причем на одной из пластин расположен высоковольтный электрод, представляющий собой однослойную обмотку из неизолированного провода, диаметр которой меньше расстояния между пластинами, причем шаг обмотки не менее чем в 2 раза больше расстояния электрического пробоя. Аналогично выполнен низковольтный электрод, установленный на другой пластине, причем электроды смещены относительно друг друга на полшага обмотки.The stated technical problem is solved in that in a pulsed barrier-free ozonizer containing a metal housing and placed in the housing an electrode system containing discharge elements, each of which consists of low-voltage and high-voltage electrodes connected to a high-voltage pulse generator, according to the claimed invention, the housing contains two dielectric plates set against each other. Moreover, on one of the plates there is a high-voltage electrode, which is a single-layer winding of bare wire, the diameter of which is less than the distance between the plates, and the step of the winding is not less than 2 times the distance of electrical breakdown. Similarly, a low-voltage electrode is mounted on another plate, and the electrodes are offset relative to each other by half a step of the winding.
На фиг. 1 приведена схема импульсного генератора озона, на фиг. 2 - сечение озонаторной камеры.In FIG. 1 is a diagram of a pulsed ozone generator; FIG. 2 - section of the ozonation chamber.
Генератор озона состоит из корпуса, включающего две параллельные пластины 1 и 2, расстояние между которыми Δ=1-2 см, разделенные прокладками 3, образующие герметичную полость, с патрубками 8 и 9; обеспечивающими ввод, синтез и вывод озонируемого газа. На пластинах 1 и 2 установлены электроды в виде обмоток, выполненных из проволоки диаметром dпp, который меньше расстояния «Δ» между пластинами 1 и 2 (dпp<Δ). Электрод 4 установлен на пластине 1, а электрод 5 - на пластине 2, причем каждый из двух электродов состоит из параллельных равномерно расположенных неизолированных проводников с шагом «h», причем относительно друг друга проводники электродов 4 и 5 сдвинуты на полшага h/2. То есть расстояние между витками двух обмоток равно h/2. Каждый из электродов 4 и 5 имеет вывод: электрод 4 вывод 6, а электрод 5 вывод 7. К выводам 6 и 7 подключен высоковольтный наносекундный генератор 10.The ozone generator consists of a housing, including two
Шаг намотки «h» обмоток выбирается из условия: отсутствие искрового пробоя между электродами 4 и 5 и определяется расстоянием между электродами «h/2».The winding pitch "h" of the windings is selected from the condition: the absence of spark breakdown between electrodes 4 and 5 and is determined by the distance between the electrodes "h / 2".
Озонатор работает следующим образом. Подача воздуха или кислорода на электродную систему 4 и 5 осуществляется через входной патрубок 8. При подаче от высоковольтного наносекундного источника питания 10 импульсов напряжения на электроды 4 и 5 между ними возникает импульсный коронный разряд для вырабатывания озона. Обогащенный озоном озонируемый газ выносится из разрядной камеры через патрубок 9.The ozonizer works as follows. Air or oxygen is supplied to the electrode system 4 and 5 through the
В частности, в лабораторных условиях проводились испытания заявляемого устройства.In particular, in the laboratory, tests were carried out on the inventive device.
Был изготовлен корпус длиной 30 см и шириной 20 см. Рабочий зазор в между двумя пластинами 2 мм (Δ). Электроды в виде обмоток выполнены из нихромовой проволоки диаметром dпp=0,5 мм, (dпp)<Δ). Расстояние между разнополярными электродами составляло 7 мм. Получена максимальная концентрация на неосушенном воздухе 17 г/м3 озона при расходе воздуха 500 литров в час. При таком же расходе на кислороде получена концентрация 32 г/м озона. Кислород подавался от концентратора кислорода марки «Армед». При этом параметры источника питания: фронт импульса 20 наносекунд, амплитуда импульса 20 киловольт, длительность импульса 500 наносекунд, частота следования импульсов 500 герцA casing 30 cm long and 20 cm wide was made. The working gap between the two plates was 2 mm (Δ). The electrodes in the form of windings are made of nichrome wire with a diameter of d pp = 0.5 mm, (d pp ) <Δ). The distance between the bipolar electrodes was 7 mm. A maximum concentration of 17 g / m 3 of ozone in the dry air was obtained at an air flow rate of 500 liters per hour. At the same oxygen consumption, a concentration of 32 g / m ozone was obtained. Oxygen was supplied from an Armed oxygen concentrator. In this case, the parameters of the power source: pulse front of 20 nanoseconds, pulse amplitude of 20 kilovolts, pulse duration of 500 nanoseconds, pulse repetition rate of 500 hertz
Для оптимальной работы устройства формируют длительность импульса высокого напряжения не более 0,5 мкс, а длительность фронта не более 100 нс. Наибольшая эффективность достигается при амплитуде напряжения, близкой к началу искрового пробоя. В этом случае коронный разряд обладает наибольшим объемом и однородностью по плотности тока и наивысшей эффективностью выработки озона. В случае возможного редкого искрового пробоя газового промежутка эффективность выработки озона практически не снижается. Основным достоинством, обусловленным конструкцией заявляемого устройства, является наименьшая пространственная дискретность. Разряды в представленной конструкции развиваются по обе стороны каждого электрода (кроме крайних электродов). Коронные разряды практически заполняют весь объем озонаторной камеры. Малые размеры проволочных электродов не оказывают заметного влияния на пространственную дискретность коронного разряда. В итоге практически во всем объеме озонаторной камеры осуществляется синтез озона, и концентрация получается наибольшей. Кроме этого, предлагаемое устройство может содержать камеру, состоящую из множества проволочных электродов, и фактически представляет собой многокамерную конструкцию. Это и приводит к упрощению устройства и уменьшению габаритных размеров.For optimal operation of the device, a high voltage pulse duration of not more than 0.5 μs is formed, and a front duration of not more than 100 ns. The greatest efficiency is achieved with a voltage amplitude close to the beginning of spark breakdown. In this case, the corona discharge has the greatest volume and uniformity in current density and the highest ozone generation efficiency. In the case of a possible rare spark breakdown of the gas gap, the efficiency of ozone production is practically not reduced. The main advantage due to the design of the claimed device is the smallest spatial discreteness. The discharges in the presented design develop on both sides of each electrode (except for the extreme electrodes). Corona discharges practically fill the entire volume of the ozonization chamber. The small size of the wire electrodes does not significantly affect the spatial resolution of the corona discharge. As a result, ozone synthesis is carried out in almost the entire volume of the ozonization chamber, and the concentration is greatest. In addition, the proposed device may contain a camera, consisting of many wire electrodes, and in fact is a multi-chamber design. This leads to a simplification of the device and a decrease in overall dimensions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013132060/05A RU2545305C2 (en) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Pulse barrier-free ozone generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013132060/05A RU2545305C2 (en) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Pulse barrier-free ozone generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013132060A RU2013132060A (en) | 2015-01-20 |
RU2545305C2 true RU2545305C2 (en) | 2015-03-27 |
Family
ID=53280694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013132060/05A RU2545305C2 (en) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Pulse barrier-free ozone generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2545305C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2827611C1 (en) * | 2023-11-15 | 2024-09-30 | Юрий Иванович Хрипко | Method of processing organic wastes |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1465412A1 (en) * | 1987-06-10 | 1989-03-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Apparatus for disinfection with ozone |
WO1993016001A1 (en) * | 1992-02-10 | 1993-08-19 | O-Three Limited | Ozone generator having an electrode formed of a mass of helical windings and associated method |
RU2179150C2 (en) * | 2000-01-24 | 2002-02-10 | Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете | Device for producing ozone |
US6528022B1 (en) * | 1999-11-29 | 2003-03-04 | Yukio Kinoshita | Ozone generating apparatus and corona generating apparatus |
RU2211800C2 (en) * | 2001-07-06 | 2003-09-10 | Николай Иванович Бойко | Ozone generation process and apparatus |
RU2220093C2 (en) * | 2001-06-14 | 2003-12-27 | ООО НПК "Прогрессивные технологии" | Method of synthesis of ozone and device for its realization |
-
2013
- 2013-07-10 RU RU2013132060/05A patent/RU2545305C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1465412A1 (en) * | 1987-06-10 | 1989-03-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Apparatus for disinfection with ozone |
WO1993016001A1 (en) * | 1992-02-10 | 1993-08-19 | O-Three Limited | Ozone generator having an electrode formed of a mass of helical windings and associated method |
US6528022B1 (en) * | 1999-11-29 | 2003-03-04 | Yukio Kinoshita | Ozone generating apparatus and corona generating apparatus |
RU2179150C2 (en) * | 2000-01-24 | 2002-02-10 | Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете | Device for producing ozone |
RU2220093C2 (en) * | 2001-06-14 | 2003-12-27 | ООО НПК "Прогрессивные технологии" | Method of synthesis of ozone and device for its realization |
RU2211800C2 (en) * | 2001-07-06 | 2003-09-10 | Николай Иванович Бойко | Ozone generation process and apparatus |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2827611C1 (en) * | 2023-11-15 | 2024-09-30 | Юрий Иванович Хрипко | Method of processing organic wastes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013132060A (en) | 2015-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Huang et al. | Escherichia coli inactivation in water using pulsed discharge | |
RU2545305C2 (en) | Pulse barrier-free ozone generator | |
JP6157764B1 (en) | Water treatment apparatus and water treatment method | |
Huiskamp et al. | Ozone generation with a flexible solid-state Marx generator | |
Andreev et al. | A barrierless pulse discharge cell | |
RU2363653C1 (en) | Device for producing ozone using pulsed barrier discharge | |
RU2381989C2 (en) | Electrode system for ozone generator | |
RU2555659C2 (en) | Air ozoniser | |
RU2731964C1 (en) | Method of inactivation of microorganisms in air and an electric sterilizer | |
Tamaribuchi et al. | Effect of pulse width on generation of ozone by pulsed streamer discharge | |
KR100278150B1 (en) | Multi discharge type high efficiency ozone generator | |
WO2012134350A1 (en) | Device for removing organic and chemical microbic pollutants from water | |
US10647574B2 (en) | Method and system of ozone generation | |
SU1754648A1 (en) | Method and device for producing ozone | |
RU2352386C2 (en) | Method of ozon synthesis, device for its realisation and electrode system for ozon synthesis | |
CN114745839B (en) | Surface-body coupling discharge plasma device based on seed electron generation | |
RU2398328C2 (en) | Gas ionisation method | |
Koyanagi et al. | Nanosecond pulse discharge based ozone generation with 10 parallel reactors | |
RU2179150C2 (en) | Device for producing ozone | |
RU2109221C1 (en) | Air ozonization device | |
RU2117628C1 (en) | Tubular ozonizer | |
RU2220093C2 (en) | Method of synthesis of ozone and device for its realization | |
RU2211800C2 (en) | Ozone generation process and apparatus | |
Okada et al. | Yield Improvement of Air-Fed Ozonizer Using Shorter Pulsed Discharges | |
Gugin et al. | DESIGN OF A COLD ATMOSPHERIC PLASMA JET GENERATOR |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160711 |