диэлектрик с рельефной поверхностью преимущественно для озонатора

Формула изобретения

1. ДИЭЛЕКТРИК С РЕЛЬЕФНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ОЗОНАТОРА тихого электрического разряда, расположенный между двумя электродами озонатора, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и устойчивости функционирования озонатора, поверхность диэлектрика выполнена с выпуклостями, с наибольшим сечением, перпендикулярным к вертикали к поверхности, равным 5 - 5 10⁴ мкм².

2. Диэлектрик по п.1, отличающийся тем, что расстояние между выпуклостями равно 0,1 - 1 максимального размера сечения выпуклостей.

3. Диэлектрик по п.1, отличающийся тем, что высота выпуклостей равна 0,02 - 1 максимального размера сечения выпуклостей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике озонаторостроения и может быть использовано для производства озона с помощью тихого электрического разряда.

Известны диэлектрики для озонатора [1].

Недостатком известного диэлектрика для озонатора является то, что он не позволяет обеспечить высокую производительность и устойчивость функционирования (с неизменной во времени производительностью) озонатора. Это связано с хаотичностью возникновения "шнуров" электрического разряда на поверхности диэлектрика, места возникновения которых, их поперечное сечение и количество на единицу поверхности невозможно запрограммировать с целью обеспечения высоких производительности и устойчивости функционирования озонатора.

Цель изобретения - повышение производительности и устойчивости функционирования озонатора.

Цель достигается тем, что диэлектрик с рельефной поверхностью преимущественно для озонатора тихого электрического разряда, расположенный между электродами озонатора, выполнен с выпуклостями на его поверхности с наибольшим сечением, перпендикулярным вертикали к поверхности, равным 5 - 5 10⁴ мкм², расстояние между выпуклостями равно 0,1-1 максимального размера сечения выпуклостей, а высота выпуклости равна 0,02-1 максимального размера сечения выпуклостей.

На фиг. 1 изображен озонатор; на фиг. 2 - часть диэлектрика с рельефной поверхностью.

Диэлектрик 1 с рельефными выпуклостями 2 на его поверхности расположен между электродами 3 озонатора, включенными на высокое напряжение U. Здесь S и H - сечение и высота рельефных выпуклостей 2, а l - расстояние между ними.

Устройство работает следующим образом.

При включении электродов 3 на переменное высокое напряжение в зазоре между диэлектриками 1 с рельефными выпуклостями 2 возникают шнуры электрического разряда. При подаче воздуха в отверстие подачи (пунктирная стрелка) под воздействием электрического разряда в зазоре образуется озоновая смесь, которая выходит через отверстие (показано сплошной стрелкой). Создание рельефных выпуклостей на поверхности диэлектрика позволяет при тех же габаритах значительно увеличить площадь его поверхности, на которой возникают шнуры электрического разряда, а также задать места их возникновения, площадь поперечного сечения и количество. При этом в условиях тех же энергетических затрат повышается производительность озонатора, а также устойчивость его функционирования.

Выпуклости могут быть не только в виде цилиндриков (фиг. 1), но также с сечением в виде эллипса или многоугольника. Однако, как показали исследования, наибольший эффект в достижении цели изобретения дают выпуклости в виде цилиндриков.

Диапазоны используемых значений S, H, l (сечение, высота выпуклостей, расстояние между ними) выбраны из следующих условий.

При минимальных сечениях выпуклостей менее 5 мкм² (т.е. при диаметрах цилиндриков менее 2,2 мкм) на работе озонатора в сильной мере негативно сказывается эрозия выпуклостей, кроме того, эффект выпуклостей сводится до нуля.

При максимальных сечениях выпуклостей более 5 10⁴ мкм² (т.е. при диаметрах цилиндриков более 220 мкм) повышение производительности незначительно в сравнении с диэлектриком без выпуклостей.

Расстояние между выпуклостями, выходящее за пределы предложенного диапазона, составляющего 0,1-1 от максимального размера сечения выпуклостей (т. е. от диаметра цилиндриков), приводит к резкому изменению соотношения между площадью сечений выпуклостей и остальной площадью диэлектрика как в одну, так и в другую стороны. В обоих случаях это приводит к снижению производительности в сравнении с выбранным диапазоном.

При высоте менее чем 0,02 от максимального размера сечения выпуклостей (что, например, при диаметре цилиндриков 5 мкм составляет 0,1 мкм) снижается устойчивость функционирования озонатора и его производительность в сравнении с предложенным диапазоном 0,02-1. Заметное снижение производительности озонатора имеет место и в том случае, когда высота выпуклостей начинает превышать максимальный размер их сечения (диаметр цилиндриков).

Производительность и устойчивость функционирования озонатора с экспериментальными образцами предлагаемого диэлектрика сопоставлялись с характеристиками озонатора, в котором использовались плоские (без выпуклостей) диэлектрические пластины из стекла. Исследования показали, что производительность и устойчивость функционирования озонатора с предложенным диэлектриком значительно выше. Так, например, при значениях S=0,8 10⁴ мкм², Н=20 мкм, l=100 мкм производительность озонатора на 45% выше при высокой стабильности производительности. То есть, фактически КПД озонатора повышается в сравнении с прототипом не менее, чем на 45% при тех же энергетических затратах. Высокая производительность озонатора с предложенным диэлектриком при его малых габаритах обуславливает широкие возможности для его применения не только в химической технологии, но и в быту, на транспортных средствах и т.д.