УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЗОНИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЗОНИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ


RU (11) 2021213 (13) C1

(51) 5 C02F1/78, C01B13/10 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93018228/13 
(22) Дата подачи заявки: 1993.05.12 
(45) Опубликовано: 1994.10.15 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 988775, кл. C 02F 1/32, 1983. Орлов В.А. Озонирование воды. М.: Стройиздат, 1984 с.58-61. 
(71) Заявитель(и): Шагиахметов Юрий Сунагатович; Юмаев Наиль Абзалитдинович; Маматов Виктор Евгеньевич; Асанов Рафаил Харисович 
(72) Автор(ы): Шагиахметов Юрий Сунагатович; Юмаев Наиль Абзалитдинович; Маматов Виктор Евгеньевич; Асанов Рафаил Харисович 
(73) Патентообладатель(и): Шагиахметов Юрий Сунагатович; Юмаев Наиль Абзалитдинович; Маматов Виктор Евгеньевич; Асанов Рафаил Харисович 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЗОНИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ 

Использование: пищевая и другие отрасли промышленности, санитария, в частности стерилизация жидкостей. Сущность изобретения: устройство для озонирования жидкости содержит последовательно соединенные средства для подготовки атмосферного воздуха к озонированию, генератор озона и контактные камеры. Генератор озона представляет собой герметичный корпус с патрубком для ввода воздуха, расположенные внутри корпуса по меньшей мере одну цилиндрическую реакционную камеру с размещенным внутри нее продольно-цилиндрическим источником ультрафиолетового излучения и соединенный с ней трубчатый коллектор-смеситель. Камера имеет зеркальную внутреннюю поверхность, в стенках камеры и коллектора выполнены входные отверстия для воздуха и по щелевому отверстию для соединения камеры и коллектора между собой посредством переходника. Камера снабжена отражателями, расположенными внутри нее с зазором напротив каждого входного отверстия, коллектор соединен с контактными камерами посредством патрубков. 4 з.п. ф-лы, 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к устройствам для стерилизации различных жидкостей и может быть использовано как в перерабатывающей промышленности, так и на животноводческих комплексах, в частности, на предприятиях молочной промышленности.

Озон, полученный на производственных установках, является нестабильным газом, значительно разбавленный воздухом. С практической точки зрения концентрировать, хранить и транспортировать такой газ представляется неэкономичным и даже рискованным, если учесть свойственную озону взрывчатость. Поэтому полученный озон, как показала практика, должен сразу же расходоваться.

Известно устройство для озонирования жидкости, содержащее установленную в корпусе проточную камеру, выполненную в виде набора кварцевых трубок с турбулизаторами, и источник ультрафиолетового излучения, установленный над проточной камерой и снабженный пусковой и управляющей аппаратурой.

Недостаток этого устройства заключается в его низкой эффективности из-за того, что поглощение ультрафиолетового излучения имеет место только в тонком поверхностном слое жидкости.

Известно также устройство для озонирования жидкости, содержащее последовательно соединенные компрессор, ресивер, блок очистки, охлаждения и осушки атмосферного воздуха, генератор озона и контактные камеры. В этом устройстве используются генераторы озона, работа которых основана на возбуждении барьерного разряда в пластинчатой или трубчатой электродной системах. Так, пластинчатая электродная система представляет собой установленные с зазором друг относительно друга чередующиеся плоские электроды высокого и низкого напряжения. На поверхности электродов одного или обоих типов нанесен слой диэлектрика, а сами электроды подключены к высоковольтному источнику переменного тока. Для быстрого и полного смешивания большого количества жидкости с озонированным воздухом, последний вводится в толщу жидкости в виде мельчайших пузырьков. Барботирование озонированного воздуха осуществляется либо с помощью пористых или перфорированных диффузоров, либо с помощью гидравлического эмульсатора, либо с помощью ротационного эмульсатора. Известный генератор озона обеспечивает концентрацию озона в воздухе 4-20 г/м3 или 0,3-1,43% по массе.

Недостаток этого устройства заключается в том, что оно имеет значительные весогабаритные характеристики, а из-за наличия высоковольтного источника требуются не только специальные меры защиты, но и высокая квалификация обслуживающего персонала. Известное устройство, обладая высокой производительностью, является дорогостоящим и сложно в эксплуатации.

В основу изобретения поставлена задача разработать устройство для озонирования жидкости с таким генератором озона, конструктивное выполнение которого обеспечило бы при высокой производительности устройства снижение весогабаритных параметров и упрощение условий эксплуатации.

Поставленная задача решена тем, что в устройстве для озонирования жидкости, содержащем последовательно соединенные средства для подготовки атмосферного воздуха к озонированию, генератор озона и контактные камеры, согласно изобретению, генератор озона выполнен в виде размещенных внутри герметичного корпуса, по крайней мере одного продольно-цилиндрического источника ультрафиолетового излучения, расположенного в цилиндрической реакционной камере с отражателями и переходником, и трубчатого коллектора-смесителя, снабженного по крайней мере одним щелевым отверстием и по крайней мере одним рядом сквозных отверстий, расположенных вдоль его образующей, причем каждая цилиндрическая зеркальная камера снабжена системой входных отверстий и выходным щелевым отверстием, кромки которого сопряжены с кромками соответствующего щелевого отверстия трубчатого коллектора-смесителя через переходник, отражатели расположены внутри камеры напротив каждого входного отверстия и с зазором, полость герметичного корпуса связана со средствами для подготовки атмосферного воздуха к озонированию, а полость коллектора-смесителя соединена с контактными размерами через выходные патрубки.

Предпочтительно, чтобы линейные размеры отражателей в 1,1-1,3 раза превышали соответствующие линейные размеры входных отверстий, выполненных в цилиндрической камере.

Выгодно, чтобы ось продольно-цилиндрического источника ультрафиолетового излучения была расположена в продольной плоскости симметрии цилиндрической камеры, проходящей через середину ее щелевого отверстия, и на расстоянии от оси камеры, равном 0,31-0,35 радиуса кривизны ее внутренней поверхности.

Целесообразно, чтобы переходник был выполнен в виде щелевого конфузора с зеркальными стенками, а входные отверстия были выполнены симметрично относительно продольной плоскости симметрии камеры, проходящей через середину ее щелевого отверстия, в пределах центрального угла, равного 150-240о.

Такое выполнение устройства для озонирования жидкости обеспечивает высокую производительность озона за счет того, что, во-первых, при выполнении зеркальной камеры с выходным щелевым отверстием легко обеспечивается требуемое соотношение между объемом реакционной зоны и объемной скоростью потока газовой среды, равное 10-20. Иными словами обеспечивается достаточное время для пребывания молекул кислорода в реакционной камере. Во-вторых, предложенное расположение источника ультрафиолетового излучения относительно камеры обеспечивает наибольшую плотность ультрафиолетового излучения в области щелевого отверстия, где температура газовой среды существенно ниже, чем вблизи источника ультрафиолетового излучения, а следовательно, в этой зоне в основном происходит реакция получения озона, а скорость реакции разрушения озона - минимальна.

Кроме того, наличие внутри камеры отражателей, размещенных перед входными отверстиями с зазором и имеющих определенные линейные размеры, позволяет не только исключить потери ультрафиолетового излучения, но и в сильной степени турбулизовать вводимую в реакционную камеру воздушную массу, а следовательно исключить возникновение застойных зон в реакционной камере, приводящих к снижению выхода озона за счет его разрушения.

Дополнительное увеличение КПД использования ультрафиолетового излучения может быть достигнуто выполнением переходника в виде щелевого конфузора с зеркальными стенками, так как за счет переотражения излучения, непровзаимодействующего с кислородом воздуха, генерация озона будет происходить не только в реакционной камере, но и по всей длине переходника.

Таким образом, перечисленные выше существенные признаки предложенного технического решения позволяют при равных с прототипом производительностях озона существенно уменьшить весогабаритные характеристики устройства с одновременным упрощением условий его эксплуатации устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - поперечный разрез генератора озона; на фиг. 3 - продольный разрез генератора озона; на фиг. 4 - разрез варианта выполнения генератора озона с несколькими источниками ультрафиолетового излучения.

Устройство для озонирования жидкости включает компрессор 1 с ресивером (или баллон с сжатым воздухом и с редуктором), блок 2 очистки и сушки атмосферного воздуха, генератор озона 3 и контактные камеры 4. Генератор озона 3 содержит герметичный корпус 5, патрубок 6 для подвода сжатого воздуха, цилиндрическую зеркальную камеру 7 с входными отверстиями 8 и выходным щелевым отверстием 9, отражатели 10, источник ультрафиолетового излучения 11, переходник 12, коллектор-смеситель 13 с отверстиями 14, заслонку 15 и выходные патрубки 16.

Устройство для озонирования жидкости работает следующим образом. Атмосферный воздух с помощью компрессора 1 нагнетается в ресивер до заданного давления, величина которого зависит от высоты столба жидкости в контактных камерах 4. Из ресивера атмосферный воздух поступает в блок 2 очистки и сушки. В ряде случае в состав блока 2 может быть включен и охладитель, так как для увеличения выхода озона температура газовой среды должна быть как можно ниже. Очищенный и осушенный воздух из блока 2 поступает через патрубок 6 в полость корпуса 5 генератора озона 3. Предназначенный для озонирования воздух поступает в реакционную камеру 7 через входные отверстия 8. Перед входными отверстиями 8 установлены отражатели 10, линейные размеры которых в 1,1-1,3 раза больше соответствующих линейных размеров входных отверстий 8. Благодаря отражателям 10 входящий в реакционную камеру воздух турбулизируется, что, во-первых, исключает возникновение застойных зон, а, во-вторых, препятствует воздействию на источник ультрафиолетового излучению прямых воздушных струй, нарушающих режим его работы. Предпочтительно входные отверстия 8 располагать на верхней половине камеры 7 в пределах центрального угла, равного 150-240о, что увеличивает выход озона, так как в этом случае время пребывания молекул кислорода в реакционной камере максимально. Излучение от источника ультрафиолетового излучения 11 благодаря зеркальному покрытию на камере 7 и отражателях 10 многократно отражается и концентрируется вблизи выходного щелевого отверстия 9. Концентрация ультрафиолетового излучения обеспечивается выполнением зеркальной камеры 7 в виде кругового цилиндра, а также размещением источника ультрафиолетового излучения 11 на расстоянии, равном 0,31-0,35 радиуса кривизны камеры 7. В результате плотность энергии ультрафиолетового излучения будет максимальна в той области, где воздушная среда имеет низкую температуру за счет охлаждения на стенках камеры 7 и переходника 12. Для увеличения интенсивности охлаждения в этой зоне воздушной среды могут быть использованы любые известные средства: чернение поверхностей рефлектора 7 и переходника 12, обращенных внутрь корпуса 5, или выполнение на них оребрения. Клиноообразная форма переходника 12 и выполнение его внутренних стенок зеркальными также обеспечивает многократное переотражение ультрафиолетового излучения и, следовательно, обеспечивает более высокий выход озона.

Воздух, прошедший озонирование, поступает через щелевое отверстие, выполненное в коллекторе-смесителе 13, для последующего формирования требуемой концентрации озона в воздушной среде. Коллектор-смеситель 13 снабжен системой сквозных отверстий 14, через которые в него поступает воздух, не содержащий озон. Регулировка величины поступающего в коллектор-смеситель 13 воздуха, не содержащего озона, осуществляется с помощью поворотной заслонки 15, перекрывающей отверстия 14.

Полученная воздушная смесь, содержащая требуемое содержание озона, через выходные патрубки 16 поступает в контактные камеры 4. Диффузия озона в виде мельчайших пузырьков в толщу жидкости осуществляется либо с помощью эмульгатора, либо через сеть дырчатых труб, размещенных у основания контактных камер.

Предложенное техническое решение позволяет создавать компактные генераторы озона 3 (фиг. 4), имеющих несколько источников ультрафиолетового излучения 11, а следовательно обеспечивающие высокую производительность при малых габаритах и весе. Предложенное устройство просто в эксплуатации и может быть как стационарным, так и передвижным. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЗОНИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ, содержащее последовательно соединенные средства для подготовки воздуха к озонированию, генератор озона и контактные камеры, отличающееся тем, что генератор озона представляет собой герметичный корпус с входным патрубком для воздуха, расположенные внутри корпуса по меньшей мере одну цилиндрическую реакционную камеру с размещенным внутри нее продольно-цилиндрическим источником ультрафиолетового излучения и соединенный с ней трубчатый коллектор-смеситель, при этом камера снабжена отражателями, внутренняя ее поверхность выполнена зеркальной, а в стенках камеры и коллектора выполнены по меньшей мере по одному продольному ряду входных отверстий и по щелевому отверстию, отражатели расположены внутри камеры с зазором напротив каждого входного отверстия, соединение камеры и коллектора между собой выполнено посредством переходника, сопряженного с кромками соответственного щелевого отверстия камеры и коллектора, а полость коллектора соединена с контактными камерами посредством патрубков.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что линейные размеры отражателей в 1,1 - 1,3 раза превышают соответствующие линейные размеры входных отверстий, выполненных в стенке камеры.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ось продольно-цилиндрического источника ультрафиолетового излучения расположена в продольной плоскости симметрии реакционной камеры, проходящей через середину ее щелевого отверстия на расстоянии от оси камеры, равном 0,31 - 0,35 радиуса кривизны ее внутренней поверхности.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что переходник выполнен в виде щелевого конфузора с зеркальными стенками.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входные отверстия выполнены симметрично относительно продольной плоскости симметрии реакционной камеры, проходящей через середину ее щелевого отверстия, в пределах центрального угла, равного 150 - 240o.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru