Озонатор

Реферат: UA 88308 U UA 88308 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв отримання озону з повітря або кисню та може бути використаний в медичній, сільськогосподарській та інших галузях для дезінфекції різноманітних об'єктів та предметів від бактерій, вірусів, грибків, комах і інших шкідників. Також озон в малих концентраціях сприяє кращому зростанню і збереженню різних органічних речовин. Відомий трубчастий озонатор (Патент на винахід РФ №2084400 СІ, МПК С01В13/11, опубл. 20.07.1997р.), який працює на основі бар'єрного розряду, що містить два електроди, коаксіально розміщені на зовнішній і внутрішній поверхнях діелектричної трубки, причому зовнішній електрод, виконаний у формі електропровідної нитки, навитої по спіралі на діелектричну трубку та підключений до високовольтного генератора, а внутрішній - у вигляді трубки та з'єднаний із землею. До недоліків даного пристрою слід віднести низьку продуктивність та стабільність робочих характеристик процесу утворення озону в часі, нерівномірність градієнтів електричного поля по всій площі діелектричного бар'єру, можливість локального перегріву розрядного проміжку, обмежений діапазон регулювання концентрації озону на виході. Вищевказані недоліки частково усуваються в озонаторі (Патент України №51193, МПК A61L9/015, А61М15/02, опубл. 15.11.2002р.), що містить вхідну магістраль подачі кисню, вихідну магістраль подачі озоно-кисневої суміші, камеру синтезу озону, регулятор потоку газу, датчик швидкості потоку газу, датчик концентрації озону в газі і блок управління. Дана установка є найбільш близькою до озонатора, що заявляється. До недоліків найближчого аналога можна віднести обмежений діапазон використання, наприклад, при високій вологості, при температурах нижче -30°, крім того, установка потребує додаткового охолодження камери синтезу озону. В основу корисної моделі поставлена задача створення озонатора з високою продуктивністю, надійністю, стабільністю вихідних робочих характеристик, простотою обслуговування та керування, що має високий ККД і широкий діапазон використання, незалежно від температури та вологості повітря, наявності або відсутності можливості підключення до мережі змінного струму. Крім того, задачею корисної моделі є зниження енергетичних витрат на одержання озону. Поставлена задача вирішується тим, що у озонатора, що містить корпус з вхідною магістраллю подачі повітря та вихідною магістраллю подачі озону, в корпусі розміщено розрядну камеру, яка складається з електродів, підключених до блока живлення, та розташованого між ними діелектричного елемента, крім того, озонатор містить датчик концентрації озону та блок керування, згідно з корисною моделлю, новим є те, що діелектричний елемент розрядної камери виконано у вигляді термостійкої трубки, а як електроди використано струмопровідну сітку, яка щільно прилягає до діелектричної трубки по внутрішній та зовнішній поверхнях, та розміщеної поверх сітки пружини з струмопровідного матеріалу для рівномірного розподілу напруги по всій поверхні електродів та забезпечення щільності прилягання сітки до діелектричної трубки, в свою чергу блок керування з'єднано із блоком живлення та датчиком концентрації озону та підключено до мережі змінного або постійного струму, блок живлення містить модуль для перетворення напруги та частоти струму до величин, які потрібні для ефекту резонансу між розрядною камерою та блоком живлення, причому блок живлення та його складові виконані морозостійкими та знаходяться в герметичних корпусах. Також новим, є те, що корпус виконано ступінчатим, з меншим діаметром в зоні розміщення розрядної камери та вихідної магістралі подачі озону, датчик концентрації озону зв'язаний із блоком керування бездротовим зв'язком та блок керування додатково з'єднано із автоматизованими системами контролю та управління технологічного процесу, а вхідна магістраль оснащена примусовою системою подачі повітря. Додатково містить перехідник для підключення шланга подачі кисню до розрядної камери. Крім того, струмопровідна сітка електродів виконана із алюмінію. Суть запропонованої корисної моделі полягає в наступному. Стабільна безперервна робота при температурах нижче -30° та при високій вологості повітря дає можливість працювати в морозильних камерах або в неопалюваних приміщеннях. Ця особливість досягнута завдяки тому, що блок живлення та його складові виконані морозостійкими та знаходяться в герметичних корпусах. Крім того, розрядний пристрій розміщено безпосередньо перед вихідною магістраллю подачі озону. Конденсат в апараті не утворюється внаслідок того, що деталі практично не гріються, а єдиний елемент, який активно виділяє тепло, а саме розрядний пристрій, розташований на виході приладу та інтенсивно обдувається. Даний ефект підсилюється ступінчатим виконанням корпусу з розташуванням розрядної камери в зоні з меншим діаметром. 1 UA 88308 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 За рахунок використання як електродів струмопровідної сітки, яка щільно прилягає до діелектричної трубки по внутрішній та зовнішній поверхнях, та розміщеної поверх сітки пружини з струмопровідного матеріалу для рівномірного розподілу напруги по всій поверхні електродів та забезпечення щільності прилягання сітки до діелектричної трубки досягається великий обсяг зони рівномірного розряду по всій площі розрядної камери, що дозволить знизити енергетичні витрати. Щільність прилягання електрода до діелектричної трубки забезпечує більш стабільну роботу озонатора ніж за наявності повітряного прошарку. Блок живлення містить модуль для перетворення напруги та частоти струму до величин, які потрібні для ефекту резонансу між розрядною камерою та блоком живлення. Ефект резонансу в рази підсилює потужність розрядів без додаткового використання електроенергії приладом, що дозволяє підвищити продуктивність та ККД. Суть корисної моделі пояснює креслення. На фіг.1 схематично зображено загальний вигляд озонатора. На фіг.2 - фотографія розрядної камери. Озонатор, що заявляється складається з корпусу 1 фіг.1) з вхідною магістраллю 2 подачі повітря та вихідною магістраллю 3 подачі озону, причому вхідна магістраль оснащена примусовою системою подачі повітря, наприклад вентилятором. В корпусі 1 розміщено блок живлення 4, який потрібен для перетворення напруги та частоти струму до величин, які потрібні для ефекту резонансу між розрядною камерою 5 та блоком живлення 4. Модуль 6 виконаний у вигляді інвертора та з'єднаного з ним принаймні одного трансформатора для перетворення напруги більше ніж до 1000 В та частоти більш ніж до 2 кГц. Блок живлення 4 та його складові виконано морозостійкими та знаходяться в герметичних корпусах. Також озонатор містить блок керування 7, який виконано з можливістю підключення до мережі 8 змінного або постійного струму. Блок керування 7 зв'язаний із блоком живлення 4 вхідною магістраллю 2 подачі повітря та датчиком концентрації озону 9. Датчики 9 можуть знаходяться на значній відстані від озонатора завдяки використанню бездротового зв'язку, за рахунок вбудованого радіомодуля (не показано) в озонаторі і самих датчиках. Крім того, блок керування 7 може бути з'єднаний із автоматизованими системами 13 контролю та управління технологічним процесом та іншими агрегатами, наприклад, осушувачами повітря, кліматичною системою тощо. З блоком живлення 4 з'єднані електроди розрядної камери 5. Між електродами розрядної камери 5 встановлено діелектричну трубку 12, наприклад, із кварцового або звичайного скла. Електроди складаються із сіток 10 із струмопровідного матеріалу (згідно з експериментальними даними найефективніше виконання сітки із алюмінію) та розміщених поверх них пружин 11, призначених для забезпечення щільності прилягання сіток 10 до діелектричної трубки 12 та рівномірного розподілу напруги по всій поверхні електродів відповідно. Пружини 11 також виконані із струмопровідного матеріалу. Розрядна камера розміщена безпосередньо перед вихідною магістраллю 3 подачі озону. Озонатор додатково містить перехідник для підключення шланга подачі кисню до розрядної камери 5. А виконання корпусу 1 ступінчатим із розташуванням розрядної камери 5 в зоні з меншим діаметром, дозволить підсилити технічний результат. Пристрій працює наступним чином. Озонатор повітря належить до класу газорозрядних електронних приладів, які виробляють озон з кисню, повітря і іонізують його. Озонатор встановлюють в приміщенні для обробки озоном газових середовищ, за допомогою блока керування 7 встановлюють необхідну концентрацію озону, в свою чергу блока керування визначає необхідні режими роботи, тобто вмикаючи або вимикаючи подачу живлення до блока живлення 4 відповідно потрібній продуктивності. Наприклад, при оптимальних умовах безперервної роботи продуктивність складає 16 г/год., якщо потрібна продуктивність в два рази менша - блок керування 1 хв подає і 2 хв вимикає живлення з повторенням циклу для підтримки концентрації озону. Точне дозування рівня озону в оброблюваному просторі досягається завдяки наявності датчиків 9 рівня озону. Датчики 9 можуть знаходитися на віддаленні від озонатора і на основі їхніх даних блок керування регулює продуктивність озонатора згідно з заданим параметрам. Разом із подачею струму блоком керування до блока живлення струм подається до вхідної магістралі 2, яка оснащена примусовою системою подачі повітря. В блоці живлення 4 модуль 6 перетворює напругу та частоту струму до величин, які потрібні для ефекту резонансу між розрядною камерою та блоком живлення (більше 1000 В та частота більш ніж 2 кГц). При подачі напруги на поверхні діелектричної трубки утворюється тліючий бар'єрний високочастотний розряд, який ініціює утворення озону з кисню навколишнього повітря. Утворений озон виноситься назовні із зони бар'єрного розряду потоком повітря із вхідної магістралі 2 у вихідну магістраль 3 подачі озону. В озонаторі, що заявляється передбачена можливість роботи не тільки від атмосферного повітря, а й від кисню завдяки 2 UA 88308 U 5 наявності перехідника для підключення шланга подачі кисню. Це дозволяє мінімізувати кількість домішок і в рази збільшує продуктивність озонатора. Крім того, озонатор може працювати як від мережі змінного струму 220 В, так і від постійного струму напругою 12 В і 24 В. Це досягається завдяки вбудованому модулю 6 для перетворення напруги та частоти струму і дає можливість працювати від електромережі автомобілів та іншої автономної техніки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 30 1. Озонатор, що містить корпус з вхідною магістраллю подачі повітря та вихідною магістраллю подачі озону, в корпусі розміщено розрядну камеру, яка складається з електродів, підключених до блока живлення, та розташованого між ними діелектричного елемента, крім того, озонатор містить датчик концентрації озону та блок керування, який відрізняється тим, що діелектричний елемент розрядної камери виконано у вигляді термостійкої трубки, а як електроди використано струмопровідну сітку, яка щільно прилягає до діелектричної трубки по внутрішній та зовнішній поверхнях, та розміщеної поверх сітки пружини з струмопровідного матеріалу для рівномірного розподілу напруги по всій поверхні електродів та забезпечення щільності прилягання сітки до діелектричної трубки, в свою чергу блок керування з'єднано із блоком живлення та датчиком концентрації озону та підключено до мережі змінного або постійного струму, блок живлення містить модуль для перетворення напруги та частоти струму до величин, які потрібні для ефекту резонансу між розрядною камерою та блоком живлення, причому блок живлення та його складові виконані морозостійкими та знаходяться в герметичних корпусах. 2. Озонатор за п. 1, який відрізняється тим, що корпус виконано ступінчатим, з меншим діаметром в зоні розміщення розрядної камери та вихідної магістралі подачі озону. 3. Озонатор за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що датчик концентрації озону зв'язаний із блоком керування бездротовим зв'язком. 4. Озонатор за пп. 1-3, який відрізняється тим, що вхідна магістраль оснащена примусовою системою подачі повітря. 5. Озонатор за пп. 1-4, який відрізняється тим, що додатково містить перехідник для підключення шланга подачі кисню до розрядної камери. 6. Озонатор за пп. 1-5, який відрізняється тим, що струмопровідна сітка виконана із алюмінію. 7. Озонатор за пп. 1-6, який відрізняється тим, що блок керування додатково з'єднано із автоматизованими системами контролю та управління технологічного процесу. 3 UA 88308 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4