Brevet FR2005412A1 — publié le 19691212

La présente invention concerne un ozoniseur tubulaire comprenant essentiellement une chambre à oxygène, une chambre à ozone, une chambre de décharge et une enveloppe réfrigérante autour de cette dernière ; la chambre de décharge est délimitée par deux tubes métalliques concentriques emboîtés 5 l'un dans l'autre et servant d'électrodes, dont les extrémités supérieures sont ouvertes et les extrémités inférieures fermées ; entre ces tubes est -disposé un tube diélectrique de manière à former deux espaces de décharge. Pour la préparation à l'échelle industrielle de l'ozone, on utilise en général la décharge électrique silencieuse étant donné que la 10 faible densité d'énergie de cette forme de décharge est une condition cruciale à l'établissement favorable de l'équilibre de formation ou de décomposition de l'ozone, équilibre qui dépend fortement de la température et étant donné que des courants gazeux permettent d'effectuer une opération simple et continue. En faisant varier les durées de contact dans la zone de décharge, on peut agir 15 par exemple sur la concentration de l'ozone, la quantité d'ozone obtenue par unité de temps et la consommation spécifique d'énergie électrique. On peut encore agir sur ces données par des mesures de pure réalisation ou én faisant varier la puissance électr?.que absorbée. Dans un ozoniseur tubulaire classique du type ei-dessus. les deux 20 extrémités supérieures ouvertes des électrodes interne et externe sont situées à peu près au même niveau ; de plus, elles sont munies d'un élément commun à elles-mêmes ainsi qu'au tube diélectrique, qui permet de réaliser l'encastrement et le centrage des tubes de même que l'introduction et l'évacuation du gaz à œoniser. L'énergie électrique .rrive par un orifice central de l'élément 25 commun aux tubes et on applique directement de l'intérieur cette énergie à l'électrode interne. L'invention a pour objet la mise au point d'un ozoniseur tubulaire pour préparer des gaz ozonisés ayant une forte teneur en ozone, avec des dépenses en énergie électrique relativement faibles. L'ozoniseur de l'invention 30 est essentiellement caractérisé en ce que le tube diélectrique pénètre avec un jeu radial dans l'alésage d'une plaque de séparation placée entre la chambre à oxygène et la chambre à ozone, une bague d'étanchéité est prévue dans la chambre annulaire ainsi formée entre le tube diélectrique et la paroi de IJalé-sage de la plaque de séparation et la bague d'étanchéité porte une bague de 35 centrage sur laquelle repose le collet rabattu supérieur de l'électrode interne maintenue en place par un ressort. On obtient ainsi un ozoniseur tubulaire du type ci-dessus, de construction simple, à la fois robuste et insensible aux perturbations. La bague d'étanchéité prévue dans la chambre annulaire entre le 6910123 2 2005412 tube diélectrique et la paroi de l'alésage de la plaque séparatrice assure une bonne étanchéité entre la chambre à ozone et. la chambre.à oxygène, évitant tout mélange des gaz de départ avec les gaz finals, en particulier un mélange d'oxygène et d'ozone. Bien qu'il soit question ici de l'oxygène et de l'ozone, 5 on comprend qu'il n'est pas obligatoire de les utiliser à l'état pur. On peut également utiliser des gaz enrichis en oxygène. Il en est de même pour le gaz final. Dans beaucoup de cas, il n'est pas constitué par de l'ozone pure, mais par un mélange d'ozone/oxygène qu'il faut soumettra ensuite à un traitement complémentaire. On'cherche cependant à obtenir un mélange d'ozone/oxygène 10 ayant une teneuukussi forte que possible en o^one. La bague de centrage reposant sur la bague d'étanchéité est prévue pour que cette dernière ne soit pas soulevée d'en bas par surpression éventuelle. Sur le bord supérieur de la bague de centrage prend appui le collet rabattu supérieur de l'électrode interne. Selon une particularité de l'invention, l'alésage de la plaque 15 de séparation a une forme conique et l'extrémité supérieure est disposée à peu près dans le même alignement que la face supérieure de la plaque de séparation. On obtient ainsi avec des moyens techniques estrêassEsnt simples une étanchéité excellente. Selon une autre garticolsriîê de Is'sr-'-zu'-"'.-? ;•„ tube âiélactrique 2C dont l'extrémité inférieure est munie Gê pi.U3XCU.t3 Gi~jlfie-SB 'j.0. ds g&E 33t disposé de manière à toucher le fond de l'électrode externe. Grâce à ce double logement, le tube diélectrique ne doit avoir que la rigidité diélectrique nécessaire, les efforts mécaniques pouvant être ignorés. On a avantage à.prévoir à l'extrémité inférieure de l'électrode 25 ecterne un centrage pour le tube diélectrique pour s'assurer que le tube diélectrique est toujours équidistant de l'électrode externe d'une part et de l'électrode interne d'autre part. On exclut ainsi des variations incontrôlables d'intensité du champ et, en général, nuisibles à 1'équilibre de formation ou de décomposition de l'ozone. 30 Selon une autre particularité de l'invention, le bord supérieur de la bague de centrage est équipé de fentes de passage du gaz et a une section transversale cunéiforme qui correspond'à l'angle d'inclinaison dé la paroi d'alésage de la plaque séparatrice. Les fentes ont des dimensions telles que les gaz les traversant subissent une perte de, charge sensible ; on assure 35 ainsi un débit de gaz uniforme dans l'ensemble des systèmes, en particulier. dans le cas d'un montage en parallèle de plusieurs systèmes ozoniseurs. On a avantage à prévoir un ressort à pression.conducteur de l'électricité entre la tête de 1'ozoniseur et le collet rabattu de l'électrode interne. On obtient ainsi un logement solide de l'électrode interne, et op évite simultanément l'installation de lignes séparées pour amener l'énergie électrique à BAD ORIGINAL 6910123 3 2005412 l'électrode interne. L'électrode extérieure est solidaire par exemple par soudage, de la partie supérieure de 11 en-vdoppe réfrigérante. On a ainsi une liaison solide entre l'électrode externe et la partie supérieure de l'enveloppe 5 réfrigérante, ce qui assure toujours en même temps la mise à la terre de l'électrode externe par suite du bon contact métallique de cette forme de liaison. Une autre particularité importante de l'invention prévoit le montage en parallèle, par rapport aux courants gazeux, de plusieurs systèmes 10 comprenant chacun une électrode externe, un tube diélectrique, une électrode interne, une bague d'étanchéité, une bague de centrage et un ressort à pression, la chambre à oxygène, la chambre à ozone et l'enveloppe réfrigérante étant communs à l'ensemble des systèmes. De cette manière, on n'a aucune difficulté à construire des unités plus larges pour le passage de quantités de gaz plus 15 élevées, c'est-à-dire pour la préparation de quantités d'ozones accrues. On a avantage à mettre la tête de 1'ozoniseur à la tension de service alors que l'on met l'enveloppe réfrigérante à la terre. Pour des raisons d'isolation, on prévoit une pièce intermédiaire en matière isolante, par exemple en porcelaine, entre la tête de 1'ozoniseur et l'enveloppe 20 réfrigérante. Les objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre et des dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente en coupe longitudinale un ozoniseur tubulaire à un seul système, et 25 la figure 2 représente également en coupe longitudinale un ozoniseur tubulaire à deux systèmes. L'ozoniseur tubulaire représenté dans le dessin comprend essentiellement une chambre à oxygène 1, une chambre à 6910123 4 2005412 L'alésage 10 de la plaque de séparation 11 a une forme conique. L'extrémité supérieure du tube diélectrique 9 est disposée à peu près dans le même alignement que la face supérieure de la plaque de séparation 11. Le - tube diélectrique 9, dont l'extrémité inférieure est munie de plusieurs ori-5 fices de passage de gaz 17, est disposé de manière à toucher le fond-16 de l'électrode externe 6.A l'extrémité inférieure de l'électrode externe 6,cnpeutpié/cir un centrage (non représenté) par le tube diélectrique 9. Le bord supérieur de la bague de centrage est équipé de fentes de passage de gaz 18 et il a une section transversale cunéiforme correspondant 10 à l'angle d'inclinaison de la paroi d'alésage 12 dans la plaque de séparation. Entre la tête 19 de 1'ozoniseur et le collet rabattu 15 de l'électrode interne 5 est prévu un ressort à pression 20 conducteur de l'électricité qui fournit un logement solide à l'électrode interne 5 sur la bague de centrage 14 et facilité l'alimentation de l'énergie électrique. 15 L'électrode externe 6 par contre est solidaire, par exemple par soudage, de la partie supérieure 21 de l'enveloppe réfrigérante 4. Comme le montre la figure 2, deux systèmes comprenant chacun une électrode externe 6, un tube diélectrique 9, une électrode interne 5, une bague d'étanchéité 13, une bague de centrage 14 et un ressort à pression 20 20 sont montés en parallèle, par rapport aux courants gazeux. Le montage en parallèle d'un nombre beaucoup plus grand de systèmes, par exemple dix, trente, cinquante ou encore plus de systèmes, est également possible pour remplacer les deux systèmes représentés sur la figure 2. La chambre à oxygène 1, la chambre à ozone 2 et l'enveloppe réfrigérante 4 sont communes à l'en-25 semble des systèmes individuels. La tête de 1'ozoniseur est toujours mise à la tension de service alors que l'enveloppe réfrigérante est mise à la terre. A cet effet, il est nécessaire de prévoir une pièce intermédiaire 23 en matière isolante, par exemple en porcelaine, entre la tête 19 de l'ozoniseur et l'enveloppe 30 réfrigérante 4. L'ozoniseur de l'invention peut être mis- en marche d'une manière très simple. A cet effet, on introduit, dans le sens indiqué par la flèche a, de l'oxygène ou un gaz enrichi en oxygène; l'introduction s'effectue par la tubulure d'entrée 24 dans la chambre à oxygène 1. Le gaz s'écoule par les 35 fentes de passage 18 dans la chambre de décharge intérieure 8 ménagée entre l'électrode interne 5 et le tube diélectrique 9 et sort de la chambre 8 par les orifices de passag"e 17 ménagés dans le tube diélectrique 9. Le gaz à ozoniser s'écoule d'ici par la chambre de décharge extérieure 7 ménagée entre l'électrode extérieure 6 et le tube diélectrique 9 dans la chambre à 6910123 5 2005412 ozone 2, et.sort de cette dernière sous forme d'ozone ou d'un mélange d'oxygène/ozone par la tubulure de sortie 25 dans le sens indiqué par la flèche b. On évacue la chaleur dégagée pendant la marche de l'ozoniseur à l'aide d'un réfrigérant, par exemple l'eau, se trouvant dans le récipient 4. Ce dernier 5 est muni d'une tubulure d'entrée 26 et d'une tubulure dé sortie 27, qui permettent d'évacuer en continu l'eau réfrigérante chaude et de la remplacer par de l'eau fraîche. L'eau réfrigérante s'écoule dans le sens indiqué par la flèche _cpar la tubulure d'entrée 26 dans l'enveloppe réfrigérante 4 pour la quitter dans le sens indiqué par la flèche d par la tubulure de sortie. 6910123 6 2005412 REVENDICATIONS 1 - Ozoniseur tubulaire comprenant essentiellement une chambre à 5 oxygène, une chambre à ozone, une chambre de décharge et une enveloppe réfrigérante autour de cette dernière, qui est délimitée par deux tubes en métal emboîtés concentriquement l'un dans l'autre et servant d'électrodes, dont les extrémités supérieures sont ouvertes et les extrémités inférieures sont fermées et entre lesquelles est disposé up tube diélectrique, ce qui 10 permet de ménager deux espaces de décharge, ledit ozoniseur étant caractérisé en ce que le tube diélectrique pénètre avec un jeu radial dans un alésage ménagé dans une plaque de séparation disposée entre la chambre à oxygène et la chambre à ozone, une bague d'étanchéité est prévue dans la chambre annulaire entre le tube diélectrique et la paroi de l'alésage de la plaque 15 de séparation et la bague d'étanchéité porte une bague de centrage sur laquelle repose le collet rabattu supérieur de l'électrode interne maintenue par un ressort. 2 - Ozoniseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alésage de la plaque séparatrice a une forme conique et que l'extrémité supé- 20 rieure du tube diélectrique est disposée à peu près dans le même alignement que la surface supérieure de la plaque de séparation. 3 - Ozoniseur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tube diélectrique dont l'extrémité inférieure est munie de plusieurs orifices de passage de gaz est disposé de manière à toucher le fond de 25 l'électrode externe. 4 - Ozoniseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un dispositif de centrage du tube diélectrique est prévu à l'extrémité inférieure de l'électrode externe. 5 - Ozoniseur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que 30 le bord supérieur de la bague de centrage est équipé de fentes de passage de gaz et a une section transversale cunéiforme correspondant à l'angle d'inclinaison de la paroi d'alésage de la plaque de séparation. 6 - Ozoniseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un ressort à pression conducteur de l'électricité est disposé entre la tête de l'ozo- 35 niseur et le collet rabattu de-1'électrode interne. 7 - Ozoniseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'électrode externe est solidaire, par exemple par soudage, de la partie supérieure de l'enveloppe réfrigérante. 6910123 7 2005412 8 - Ozoniseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que plusieurs systèmes comprenant chacun une électrode externe, un tube diélectrique, une électrode interne, une bague d'étanchéité, une bague de centrage et un ressort à pression sont montés en parallèle , 5 par rapport aux courants gazeux, la chambre à oxygène, la chambre à ozone et l'enveloppe réfrigérante étant communes à l'ensemble des systèmes individuels. 9 - Ozoniseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la tête de l'ozoniseur est mise à la tension de service 10 alors que l'enveloppe réfrigérante est mise à la terre. 10 - Ozoniseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une pièce intermédiaire en matière isolante, par exemple en porcelaine, est prévue entre la tête de l'ozoniseur et l'enveloppe réfrigérante.