устройство для производства озона

Формула изобретения

Устройство для производства озона, содержащее генератор озона, преобразователь частоты с двумя силовыми транзисторами, блок управления с задающим генератором и формирователем импульсов, сумматор, повышающий трансформатор с первичной и вторичной обмотками, делитель напряжения, отличающееся тем, что имеет конденсатор переменной емкости, а генератор озона выполнен в виде последовательно соединенных между собой двух и более плоских обмоток толщиной 0,01-1,0 мм, разделенных диэлектрическими пластинами и щелевыми разрядными промежутками, причем плоские обмотки соединены с вторичной обмоткой повышающего трансформатора и делителем напряжения через конденсатор переменной емкости, а делитель напряжения, в свою очередь, через сумматор соединен с входом задающего генератора импульсов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, а выходы последнего соединены с базами силовых транзисторов, соединенных последовательно с первичной обмоткой повышающего трансформатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для получения озона и может быть использовано на промышленных и сельскохозяйственных предприятиях для обработки воздушных и водных сред.

Известен озонатор (пат. RU № 2301773, МКП C01B 13/11; Заявл. 01.12.05; Опубл. 27.06.07; Бюл. № 18), который содержит высоковольтный источник переменного напряжения и индуктор, выполненный в виде металлических пластин, разделенных диэлектрическими пластинами и щелевым разрядным промежутком. Одна из металлических пластин выполнена в виде последовательно соединенных между собой плоских спиралей толщиной 0,1-0,3 мм. Недостатком данного озонатора является сложность в расчете или экспериментальном подборе витков спирали для обеспечения электрического резонанса.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому по результатам эффекту является установка для производства озона по нашему патенту RU № 2112739, МКП C01B 13/11; Заявл. 29.10.96; Опубл. 10.06.98; Бюл. № 16.

Установка для производства озона, содержащая генератор озона, автономный инвертор, блок управления, сумматор, повышающий трансформатор с делителем напряжения, а в качестве автономного инвертора используют квазирезонансный преобразователь частоты, состоящий из двух силовых транзисторов с индуктивно-емкостной цепочкой на выходе, формирователя импульсов, задающего генератора импульсов, причем силовые транзисторы инвертора соединены последовательно и через индуктивно-емкостную цепочку с первичной обмоткой повышающего трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с генератором озона и через делитель напряжения и сумматор с выходом задающего генератора импульсов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, а выходы последнего соединены с базами силовых транзисторов.

В известной установке по производству озона имеется ряд недостатков, связанных с тем, что генератор озона работает не в оптимальных условиях, поэтому не обеспечивается заданная цель. С другой стороны, не полностью используются возможности по снижению энергозатрат на производство озона.

Техническим решением задачи является повышение производительности и снижение энергозатрат на производство озона.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для производства озона, содержащее генератор озона, преобразователь частоты с двумя силовыми транзисторами, блок управления с задающим генератором и формирователем импульсов, сумматор, повышающий трансформатор с первичной и вторичной обмотками, делитель напряжения, дополнительно имеется конденсатор переменной емкости, а генератор озона выполнен в виде последовательно соединенных между собой двух и более плоских обмоток толщиной 0,01-1,0 мм, разделенных диэлектрическими пластинами и щелевыми разрядными промежутками, причем плоские обмотки соединены с вторичной обмоткой повышающего трансформатора и делителем напряжения через конденсатор переменной емкости, а делитель напряжения, в свою очередь, через сумматор соединен с входом задающего генератора импульсов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, а выходы последнего соединены с базами силовых транзисторов, соединенных последовательно с первичной обмоткой повышающего трансформатора.

Новизна заявляемого изобретения заключается в том, что дополнительно имеется конденсатор переменной емкости, а генератор озона выполнен в виде последовательно соединенных между собой двух и более плоских обмоток толщиной 0,01-1,0 мм, разделенных диэлектрическими пластинами и щелевыми разрядными промежутками, причем плоские обмотки соединены с вторичной обмоткой повышающего трансформатора и делителем напряжения через конденсатор переменной емкости, а делитель напряжения, в свою очередь, через сумматор соединен с входом задающего генератора импульсов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, а выходы последнего соединены с базами силовых транзисторов, соединенных последовательно с первичной обмоткой повышающего трансформатора. Это позволяет в значительной степени снизить потери электроэнергии, не снижая производительности озонатора. Предлагаемое техническое решение промышленно применимо. Экспериментальный образец устройства для производства озона отвечает техническим требованиям.

Принцип действия поясняется чертежами. На фиг.1 показана схема функциональная; на фиг.2 - генератор озона, вид сверху; на фиг.3 - разрез по А-А.

Устройство для производства озона содержит генератор озона 1 (фиг.2, 3), выполненный в виде последовательно соединенных между собой плоских обмоток 2 толщиной 0,01-1,0 мм, разделенных диэлектрическими пластинами 3 и щелевым разрядным промежутком 4, преобразователь частоты 5 (фиг.1) с двумя соединенными последовательно силовыми транзисторами 6, блок управления 7 с задающим генератором 8 и формирователем импульсов 9, сумматор 10, повышающий трансформатор 11 с первичной 12 и вторичной 13 обмотками, делитель напряжения 14, соединенный параллельно вторичной обмотке 13 повышающего трансформатора 11 и с входом сумматора 10, конденсатор переменной емкости 15, соединенный последовательно с обмоткой 13 и плоскими обмотками 2 генератора озона 1, логические элементы 16 и 17, соединенные между собой соответствующими выводами, резисторы 18 и 19, соединенные с соответствующими выводами логического элемента 16 и конденсаторами постоянной емкости 20 и 21, транзистор управления 22, соединенный своей базой с сумматором 10, а коллектором и эмиттером параллельно с конденсатором постоянной емкости 21. Согласно схемы (фиг.1), соответствующие элементы соединены с положительным «+» и отрицательным «-» выводами источника питания.

Устройство работает следующим образом.

На логическом элементе, например 16, выполнен задающий генератор импульсов 8. Импульсы имеют постоянную длительность, заданную цепью: резистором 18 и конденсатором постоянной емкости 20. Период импульсов изменяется цепью: транзистор управления 22, конденсатор 21, резистор 19.

Другой логический элемент 17 генератора импульсов 8 делит частоту следования этих импульсов на два, и напряжение формы «меандр» подается с прямого выхода логического элемента 17 на формирователь импульсов 9, где формируются импульсы определенной длительности и подаются на базы транзисторов 6 в противофазе. Усиленные транзисторами, эти импульсы через первичную обмотку 12 трансформатора 11 поступают на повышающую обмотку 13, а с нее на делитель напряжения 14 и через конденсатор переменной емкости 15 на генератор озона 1.

В обычном импульсном преобразователе к моменту закрывания силовых транзисторов ток, протекающий через них, максимален, квазирезонансный режим (как в нашем случае) отличается тем, что к моменту закрывания силовых транзисторов их коллекторный ток близок к нулю, что снижает потери. А уменьшение тока к моменту закрывания обеспечивает реактивные элементы устройства: индуктивность обмоток 12 и 13 трансформатора 11, индуктивная и емкостная составляющая плоских обмоток 2 генератора озона 1 и переменная емкость конденсатора 15. От резонансного он отличается тем, что частота преобразования не определяется резонансной частотой коллекторной нагрузки. Благодаря этому можно регулировать выходное напряжение изменением частоты преобразования и реализовать стабилизацию выходного напряжения и тем самым производительность озона.

С другой стороны, индуктивная составляющая плоских обмоток 2 генератора озона 1 и переменная емкость конденсатора 15 последовательно соединены и при определенной частоте наступает резонанс напряжений. Это приводит к тому, что напряжение на емкости 15 и индуктивности плоских обмоток 2 генератора озона 1 превышает по величине напряжение, снимаемое с обмотки 13 повышающего трансформатора 11, что повышает производительность генератора озона 1 и в целом всего устройства.

При включении источника питания «+», «-» транзистор управления 22 задающего генератора 8 закрыт, частота генератора максимальна и определяется постоянной времени цепи 18 и 20. Силовые транзисторы 6 переключаются с такой же частотой, при этом напряжение на вторичной обмотке трансформатора растет и растет производительность озона. При некотором значении напряжения сигнал с делителя возрастает до такой величины, что в сумматоре 10 происходит ограничение транзистора управления 22 сигналом обратной связи. Транзистор управления 22 открывается, происходит уменьшение частоты импульсов задающего генератора 8, что стабилизирует выходное напряжение на обмотке 13 трансформатора 11, а следовательно, и производительность озона.