一种管式臭氧发生器的制作方法

1.本实用新型涉及臭氧水制备技术领域，具体涉及一种管式臭氧发生器。


背景技术：

2.臭氧有极强的氧化能力，可以降解水中多种杂质，杀灭多种致病菌、霉菌、病毒，而且在经它处理后在水中不产生二次污染(残毒)，多余的臭氧也会较快分解为氧气，不似氯剂在水中形成氯氨、氯仿等致癌物质，因而被世界公认为最安全的消毒剂之一。同时臭氧具有广谱杀菌和除异味效果，且残留物为无毒的单键物质、二氧化碳、氧气和水，不会对环境产生危害，尤其是当环境具有一定湿度时，杀菌消毒除异味效果更好。因此，被广泛地应用于饮用水、食品加工、医疗卫生、化工和环境保护等领域。
3.传统的低压电解水合成臭氧装置一般内部采用采用膜电极一体化技术，阳极室和阴极室之间用固体聚合物电解质膜分隔，水源只能为去离子水或纯水，无法直接使用普通自来水，系统中集成或需要外配纯水过滤系统，电解质膜和纯水过滤系统成本高，因此，膜电极一体化制备臭氧水技术一般只适合用于高档酒店厨房、医院等有固定位置、安装空间、有ro反渗透净水装置的环境，使用场景受限。此外，膜电极一体化腔体结构在大水量、高浓臭氧输出方面有着明显缺陷，腔体结构过大，高臭氧浓度只能依靠提升电功耗来实现。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的某种或某些技术问题，本实用新型提供一种管式臭氧发生器，能够最小程度的减少电极模组上的阳极片和阴极片对水流产生阻挡影响，从而使流速降低比率可以达到最小，提高质子交换效率，结构紧凑，臭氧输出浓度高，拆装方便，整体体积小巧，空间利用率高。
5.为解决上述现有的技术问题，本实用新型采用如下方案：
6.一种管式臭氧发生器，包括壳体、设在所述壳体内的至少一个电极模组、设在所述壳体上的进水口与出水口，其特征在于：所述壳体为管式结构，所述进水口和出水口分别设在所述电极模组上下两侧，下方的所述进水口流入的水经过所述电极模组反应后再向上方的所述出水口排出，所述电极模组包括至少一片阳极片和阴极片，相邻两块所述阳极片与所述阴极片之间形成一条电解通道，所述电解通道与所述壳体内的水流方向一致。
7.进一步地，所述电解通道的宽度为0.1～10mm。
8.进一步地，所述壳体包括管式反应腔、设在所述管式反应腔一端的端盖，所述电极模组从所述端盖一端装入所述管式反应腔内。
9.进一步地，所述管式反应腔的两端均设有一个所述端盖。
10.进一步地，所述进水口或所述出水口设在所所述管式反应腔的侧壁上或端盖上。
11.进一步地，所述壳体上设有接线端口，所述电极模组的导线从所述接线端口内穿出并密封固定。
12.进一步地，所述出水口上设有一个三通接口，所述接线端口设在所述三通接口上，
所述电极模组的导线从所述三通接口上的所述接线端口内穿出并密封固定。
13.进一步地，所述电极模组与所述壳体内部腔的横向面积比为15～65％。
14.进一步地，所述电极模组包括多个所述阳极片和所述阴极片，所述阳极片和所述阴极片之间采用间隔设置，所述电极模组的两侧均为阴极片。
15.进一步地，所述壳体内至少设有有一个所述电极模组，所述电极模组的数量≤3，多个所述电极模组纵向排布，各个所述电极模组上的所述电解通通道上下对应且平行。
16.相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
17.一、由于电解通道与管式壳体内的水流方向一致，水流平行穿过电极模组内的电解通道，能够最小程度的减少电极模组上的阳极片和阴极片对水流产生阻挡影响，从而使流速降低比率可以达到最小，水流不会在阳极片和阴极片之间的电解通道内出现大量的湍流现象；同时，一定流速的水流对阴极片和阳极片的表面有冲刷清洗作用，减少电极模组因电解过程而产生的吸附沉淀，起到稳定电极模的阻抗和电路性能，有效延长电极片寿命的作用；
18.二、垂直式安装，水量从下往上流动，有利于排泡，气泡随着水流排出反应腔，在与出水口连通的管道内形成二次混合，提高了气体溶解率，且壳体内不会有多余积攒的气体，气泡的快速排出可保证电极片的电解反应，提高质子交换效率，减少能耗；
19.三、一定的电极模组与壳体内部腔的横向面积比，不仅可以确保较高浓度的臭氧输出，还可使得电极模组整体体积小巧，拆装更为方便，在大型装备中可实现阵列式密集排布，对单电极模组的性能更易于监控和控制，也更易于实现整体智能管理系统的设计；
20.四、将壳体与电极模组组合形成模块化，无论是拆装更换还是控制均更加方便，整体体积更小，易于电路管理、组装和拆卸，管式臭氧发生器结构紧凑，垂直安装，空间利用率高。
附图说明
21.图1为本实用新型中壳体一端安装端盖的结构剖视图；
22.图2为本实用新型中壳体两端安装端盖的结构剖视图；
23.图3为本实用新型中出水口安装有三通接口的整体结构剖视图；
24.图4为本实用新型中电极模组的结构示意图；
25.图中：进水口1、壳体2、电极模组3、端盖4、出水口5、阳极片6、电解通道7、阴极片8、管式反应腔9、三通接口10、接线端口11。
具体实施方式
26.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
27.如图1～4所示，一种管式臭氧发生器，包括壳体2、设在所述壳体2内的至少一个电极模组3、设在所述壳体2上的进水口1与出水口5，所述壳体2为管式结构，所述进水口1和出水口5分别设在所述电极模组3上下两侧，下方的所述进水口1流入的水经过所述电极模组3反应后再向上方的所述出水口5排出，所述电极模组3包括至少一片阳极片6和阴极片8，相
邻两块所述阳极片6与所述阴极片8之间形成一条电解通道7，所述电解通道7与所述壳体2内的水流方向一致。
28.在实际使用过程中，将壳体2与电极模组3组合后形成一个模块化的成体进行使用，无论是拆装更换还是控制均更加方便，整体体积更小，易于电路管理、组装和拆卸，在组装时，管式臭氧发生器的壳体2垂直安装使用，进水口1和出水口5分别位于壳体2上的电极模组3上下两侧，水从管式壳体2上的进水口1流入后，能够充分的经过电极模组3内的电解通道7进行电解成臭氧水后再从上方的出水口5流出使用，整个管式臭氧发生器通过进水口1与出水口5进行连接，可以直接以市政自来水为水源，无需净水过滤系统、泵、管道等附属设备，产品集成度高、体积小，当水流通过管式壳体2内腔进行电解反应时，由于电解通道7与管式壳体2内的水流方向一致，水流平行穿过电极模组3内的电解通道7，能够最小程度的减少电极模组3上的阳极片6和阴极片8对水流产生阻挡影响，从而使流速降低比率可以达到最小，水流不会在阳极片6和阴极片8之间的电解通道7内出现湍流现象，且水量从下往上流动，有利于排泡，气泡水随着水流排出反应腔，并在储水与出水口5连通的管道内形成二次混合，壳体2内不会有多余积攒的气体，气泡的快速排出可保证电极片的电解反应，提高质子交换效率，减少能耗，管式臭氧发生器结构紧凑，可垂直安装，空间利用率优势非常显著。
29.进一步地改进为，所述电解通道7的宽度为0.1～10mm。
30.当阴极片8和阳极片6之间的电解通道7的宽度小于0.5mm时，水流在电解通道7之间的阻力同样会明显增加，流速变慢，气泡排出速度慢，降低了电解反应过程中的质子交换效率，而当两电解通道7宽度＞0.5mm时，高速水流可几乎无阻力平行穿过电解通道7，不会减缓整体水流量，且可快速将电解通道7内生产的气泡带出电解反应区，但当电极间隔逐渐变大时，电极模组3之间水体电阻也随之增加，电解通道7过大也会增加能耗比，因此，将电解通道7间隔距离宽度设置在0.2～5mm之间，既能够使水流快速的流过，又能够降低电极模组3的能耗。
31.进一步地改进为，所述壳体2包括管式反应腔9、设在所述管式反应腔9一端的端盖4，所述电极模组3从所述端盖4一端装入所述管式反应腔9内；所述管式反应腔9的两端均设有一个所述端盖4；所述进水口1或所述出水口5设在所所述管式反应腔9的侧壁上或所述端盖4上。
32.管式反应腔9的一端安装有可拆卸的端盖4，通过端盖4打开后能够方便的对电极模组3进行拆装，且整体结构更加简单,尤其是当水口1或出水口5安装在端盖4上时，在实际使用时可以根据不同的流量需求对两端的端盖4进行更换，从而实现调节进水口1和出水口5流量的目的，而且组合灵活性更高，而且，当水口1和出水口5分别安装在上下两个端盖4上时，能够使水流的流速更快，同时，进水口1和出水口5也可以安装在管式反应腔9侧壁上时。
33.更进一步地改进为，所述壳体2上设有接线端口11，所述电极模组3的导线从所述接线端口11内穿出并密封固定。
34.电极模组3的导线从接线端口11内穿出并密封固定，能够使电极模组3接电更加方便，且便于更换。
35.再进一步地改进为，所述出水口5上设有一个三通接口10，所述接线端口11设在所述三通接口10上，所述电极模组3的导线从所述三通接口10上的所述接线端口11内穿出并
密封固定。
36.在装配时，三通接口10的其中一个接口作为接线端口11，电极模组3的导线从三通接口10的其中一个接口内穿出并密封固定，能够使电极模组3悬挂式放置于管式反应腔9内，对于电极模组3的定位更加简单，而且导线的连通更加方便。
37.进一步地改进为，所述电极模组3与所述壳体2内部腔的横向面积比为15～65％。
38.当电极模组3与壳体2内部腔的横向面积比＜15％时，不仅不易于反腔体小型化，且水流更易从电极模组3周围的腔体空隙中流过，降低了电解通道7的水流速度；当电极模组3与壳体2内部腔的横向面积比＞15％时，可以保证通过电极模组3内电解通道7的水量和水流速度，一定流速的水流对阴极片8和阳极片6的表面有冲刷清洗作用，减少电极模组3因电解过程而产生的吸附沉淀，起到稳定电极模组3的阻抗和电路性能，并能有效延长电极片寿命。
39.进一步地改进为，所述电极模组3包括多个所述阳极片6和所述阴极片8，所述阳极片6和所述阴极片8之间采用间隔设置，所述电极模组3的两侧均为阴极片8。
40.电极模组3上的多个阳极片6和阴极片8采用“三明治”的堆叠结构连接，即采用“阴极+阳极+阴极+
…
+阴极+阳极+阴极”的方式组合连接，其采用阳极数量为n，阴极数量为n+1的组合。例如，将管式反应腔9设计成最大外径55mm，内径40mm，长220mm，上下口径为2分管，在0.2mpa下，单管最大流量约为180l/h，电极模组3采用8片阳极片6(9片阴极)，每片阳极电极单侧有效电解发生面积为16.6cm2，每个电极模组3有效电极电解面积达到265.6cm2，电解通道7间隔＝0.5mm
41.进一步地改进为，所述壳体2内至少设有有一个所述电极模组4，所述电极模组4的数量≤3，多个所述电极模组4纵向排布，各个所述电极模组4上的所述电解通通道7上下对应且平行。
42.电极模组3安装在管式反应腔9的内侧，管式反应腔9为垂直安装，下进水、上出水，水流垂直向上且水平通过电解通道7，该管式反应腔9的优势在于体积小巧，其长度可最多安装3组电极模组3，在垂直方向空间利用充分，易形成模块化，高速水流几乎无阻力平行穿过电极板间隙，水流量没有明显减少。在使用tds＝100、0.2mpa的自来水时，含2组电极模组的单管流量达180l/h，输入电压12v，臭氧水浓度可达3mg/l以上，而功耗仅30w。垂直型管道式臭氧发生器在制造大流量、高浓度臭氧水设备时，优势非常显著，阵列式排布可大幅节省空间，设备易小型化，模块化设计单电极模组的性能更易于监控和控制，也更易于实现整体智能管理系统的设计。
43.上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。