озонатор

Формула изобретения

Озонатор, включающий корпус, заземленный и высоковольтный электроды, охладитель, диэлектрическую пластину, края которой выступают за пределы высоковольтного электрода, отличающийся тем, что основание корпуса выполняет функцию заземленного электрода, на поверхности которого размещена диэлектрическая пластина, предварительно металлизированная с двух сторон и подвергнутая травлению с одной стороны для образования высоковольтного электрода непосредственно на верхней поверхности диэлектрической пластины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для получения озона. Известен озонатор [Пат. России №2077154, кл. C 01 B 13/11, Бюл. №10 от 10.04.97], содержащий пакет прямоугольных металлических высоковольтных и низковольтных плоских электродов, разделенных прямоугольными диэлектрическими пластинами, причем высоковольтные электроды выполнены в виде гофрированных прямоугольных пластин, имеющих по краям на гребнях гофра выступы для создания зазора между электродами и диэлектрической пластиной. Недостатком такой конструкции является то, что электроды плохо охлаждаются, что приводит к перегреву в зоне разряда, снижающему выход озона. Кроме того, неравномерный нагрев диэлектрических пластин способен вызвать их разрушение и выход озонатора из строя, а сложность конструкции затрудняет ремонт и обслуживание.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом является пластинчатый озонатор [Пат. России №2147010, кл. С 01 В 13/11, Бюл. №9 от 27.03.2000 (прототип)], выполненный из нескольких разрядных элементов, каждый из которых состоит из двух диэлектрических пластин, охлаждаемых заземленных и высоковольтных электродов, имеющих центральные отверстия, и размещенных в герметичном корпусе, имеющем форму параллелепипеда. Корпус разделен изоляционной пластиной на два отсека, причем в нижнем отсеке расположены в одной горизонтальной плоскости разрядные элементы, а верхний отсек является общим озоносборником, при этом озонатор имеет два общих для всех разрядных элементов плоских охладителя, один из которых обеспечивает отвод тепла от низковольтных электродов и расположен на внешней стороне основания корпуса, а другой - от высоковольтных электродов, причем последний имеет втулки, соосные с центральными отверстиями высоковольтных электродов, через которые пропущены трубки, соединяющие нижний и верхний отсеки, причем количество втулок равно количеству разрядных элементов. Надежность такого озонатора существенно выше, чем у первого аналога благодаря эффективному охлаждению электродов. Однако он имеет довольно сложную конструкцию, состоящую из большого числа деталей, требующих высокой точности исполнения. При его разборке трудно избежать попадания остатков охлаждающей жидкости из верхнего охладителя на разрядные элементы, что требует его последующего качественного просушивания, а также снижает надежность работы.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, облегчение обслуживания и повышение надежности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в озонаторе, состоящем из корпуса, заземленного и высоковольтного электродов, охладителя, диэлектрической пластины, края которой выступают за пределы высоковольтного электрода, новым является то, что основание корпуса выполняет функцию заземленного электрода, на поверхности которого размещена диэлектрическая пластина, предварительно металлизированная с двух сторон и подвергнутая травлению с одной стороны для образования высоковольтного электрода непосредственно на верхней поверхности диэлектрической пластины.

Отличия заявляемого устройства от наиболее близкого аналога заключаются в том, что его разрядный элемент состоит из одной диэлектрической пластины, имеет один охладитель, основание корпуса выполняет функцию заземленного электрода, а высоковольтный электрод выполнен в виде планарного проводника непосредственно на поверхности диэлектрической пластины, разделяющей его с заземленным электродом, травлением предварительно нанесенной металлизации.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображена конструкция заявляемого озонатора (Фиг.1), разрядник в разрезе (Фиг.2) и топология высоковольтного электрода разрядника в конкретном выполнении озонатора (Фиг.3).

Заявляемый озонатор состоит из корпуса 1 (Фиг.1), к основанию которого 2 с внешней стороны прикреплен охладитель 3, а с внутренней - диэлектрическая пластина 4 разрядника (разрядного элемента), при этом основание 2 выполняет функцию заземленного электрода, а планарный высоковольтный электрод 5 выполнен непосредственно на верхней поверхности диэлектрической пластины, причем края диэлектрической пластины должны выступать за пределы высоковольтного электрода. Штуцеры 6 и 7 служат для ввода и вывода охлаждающей жидкости, а штуцеры 8 и 9 для ввода воздуха (кислорода) и вывода воздушно-озоновой (кислородно-озоновой) смеси.

Озонатор работает следующим образом.

Электроды озонатора 3 и 4 подключаются к источнику высоковольтного высокочастотного напряжения (к вторичной обмотке высоковольтного высокочастотного трансформатора, либо в цепь колебательного контура как электроды конденсатора, образованного ими совместно с диэлектрической пластиной, как, например, в Пат. России №2090495, кл. С 01 В 13/11, G 05 D 27/00 Бюл. №26 от 20.09.97, и т.п.), достаточного для поджигания барьерного разряда по краям высоковольтного электрода. Образующийся в зоне разряда озон выводится продуванием воздуха (или кислорода) через корпус.

Фиг.2 поясняет принцип работы разрядника озонатора. Электроды разрядника образуют плоский конденсатор. При подаче напряжения на высоковольтный электрод, выполненный, например, по планарной технологии (аналогичной используемой при производстве печатных плат или микрополосковых устройств), электрическое поле, создаваемое вне диэлектрика, имеет максимум напряженности вблизи краев высоковольтного электрода (силовые поля показаны стрелками на Фиг.2), где и образуется барьерный разряд.

Форма высоковольтного электрода может быть любой, однако следует иметь в виду, что чем длиннее контур фигуры, описывающей его форму, тем больше объем зоны разряда, а следовательно, и производительность разрядника по озону. Кроме того, для снижения рабочего напряжения на электродах разрядника и равномерного распределения зоны разряда по контуру высоковольтного электрода можно контур электрода выполнить зигзагообразным, так как, очевидно, что на остриях зигзагов возникнут эксцессы напряженности электрического поля. Для защиты высоковольтного электрода от коррозии можно нанести на него пленку моноокиси кремния испарением в вакууме.

На Фиг.3 приведена в качестве примера топология высоковольтного электрода разрядника конкретного выполнения озонатора. В качестве диэлектрической пластины использовалась стандартная поликоровая (материал на основе окиси алюминия) подложка размерами 60×48 мм, толщиной 1 мм, металлизированная с обеих сторон вакуумным напылением меди, используемая для изготовления микрополосковых устройств. На одной из сторон подложки травлением в хлорном железе был выполнен высоковольтный электрод, топология которого приведена на Фиг.3. Стороной со сплошной металлизацией подложка монтировалась на основание корпуса, выполняющего функцию заземленного электрода, а в данном конкретном случае еще и охладителя. На высоковольтный электрод подавалось напряжение 2.5 кВ на частоте 400 кГц. При потребляемой мощности 30 Вт производительность устройства по озону составила 2.5 Г/час. Если необходимо увеличить выход озона, можно включить несколько устройств заявляемой конструкции как параллельно, так и последовательно.

В качестве охладителя можно использовать радиатор конвекционного типа, аналогичный используемым для охлаждения транзисторов.

Предложенная конструкция озонатора очень проста в обслуживании. Для проведения ремонтно-профилактических работ достаточно снять верхнюю часть корпуса озонатора 1 (Фиг.1).