Brevet FR2050293A1 — publié le 19710402

La présente invention concerne les appareils producteurs d'ozone, et plus spéclalement partir de l'air, et vise un perfectionnement de construction permettant dlaccrot'tre dans des proportions considérables la quantité d'ozone produite par un appareil déterminé, sans répercussion sur son prix de revient On sait qu'un générateur diozone est essentiellement un effluveur, et qu'un effluveur peut titre élémentairement défini comme l'ensemble de deux surfaces opposées, constituent les électrodes, reliées à une source de courant alternatif et séparées par un écart constant. Une matière diélectrique est appliquée étroitement contre la face interne de l'une des électrodes ou des deux. Cet écart entre les diélectriques (ou le diélectrique et l'élec- trode opposée) détermine l'épaisseur de l'effluve qui s'y établit, de manière stable et uniforme, qui s'oppose à la dégénérescence de l'effluve en étincelles ou en arcs. Or, jusqu'à présent, la seule matière utilisée pour la construction des éléments diélectriques, en plaques pour les ozoneurs à électrodes planes ou en tubes pour les ozoneurs à-électrodes tubulaires, a été le verre, dans ses différentes qualités (verre à vitres ordinaires, verre borosilicaté, et analogues). L'inconvénient majeur des verres dans cette application est, outre leur fragilité mécanique, leur forte épaisseur qui, compte tenu de leur rigidité électrique conduit à des valeurs élevées du rapport tension/densite de puissance (densité de puissance = puissance par unité de surface d'effluve. Ainsi, par exemple, pour un élément effluveur de caractéristiques données utilisant un seul diélectrique en verre ordinaire, les valeurs maximum admissibles sont les suivantes TABLEAU I Epaisseur du verre Densité de puissance Tension (ma) (W/dm2) (Kv)- 2,6 IO,4- I6,2 1,9 II,I I6,2 Pourtant, les valeurs de I0,4 et II,I W/dm2 qui représentent les maximums de densité de puissance possibles suivant l'épaisseur du diélectrique, sont très.inférieures à celle qui correspond au "seuil thermique" c'est-à-dire celle au-delà de laquelle la vitesse de destruction de l'ozone l'emporte surla vitesse de formation. L'élément précédent pourrait donc fonctionner à une puissance beaucoup plus élevée et fournir en conséquence une quantité d'ozone beaucoup plus importante, si on le faisait fonctionner sous des tensions plus élevées. Mais, alors, les distances de garde nécessaires pour éviter les arcs de contournement de diélectrique devraient Btre beaucoup plus grandes, ce qui conduirait à une augmentation générale -des dimensions de ltélément ozoneur et de son enceinte, avec des répercussions prohibitives sur son prix de revient. On a donc recherché un nouveau matériau diélectrique qui permettrait de surmonter cet inconvénient tout en augmentant la puissance. A cet égard, on connait bien les qualités remarquables du mica, à la fois sur les plans électrique et mécanique et l'emploi de ce matériau se rapprocherait des conditions "ideales recherchées. Malheureusement, on ne peut se le procurer qu'à l'état de petites dimensions, inutilisables dans les appareillages considérés, sinon sous forme d'assemblages, comportant un adhésif ou un liant ne résistant ni à l'effluve ni à l'ozone. Or, sont apparus récemment sur le marché, des matériaux diélectriques nouveaux, que leurs créateurs ont destinés et mis au point en vue d'une application très précise, à savoir la construction des collecteurs pour machines électriques. Ces matériaux, assez nombreux, sont, -dans l'ensemble, composés de feuillez extrtmement minces obtenues chacune, à la manière du papier, à partir de mica broyé après une série de traitements thermiques-et chimiques appropriés, ces feuilles ou pellicules étant accolées entre elles au moyen de colles ou vernis de natures diverses, par exemple des résines énoxydes. -Ces matériaux, en raison méme de l'usage pour lequel ils ont été conçus, possèdent un certain nombre de propriétés qui ont conduit à les écarter pour les autres applications, et notamment pour l'emploi comme diélectriques dans les ozoneurs. Ainsi, certains, au bout de quelques heures seulement de fonctionnement-de 1 Lozoneur, prennent une coloration brune, indiquant un début de combustion. D'autres, dans l'air humide, gonflent et se désagrègent en très peu de temps. D'autres encore ne resiste-nt pas à l'attaque des acides, et notamment de l'acide nitrique qui prend naissance au.cours delta formation de l'ozone dans de l'air mEme légèrement humide, résultant d'une insuffisance des moyens de dessiccation. C'est pourquoi il a été surprenant- de constater que l'u-n de ces nombreux-matéiaux, et un seulement, se distinguait complètement des autres, en ce qu'il réunit à des qualités diélectriques remarquables et comparables à celles du mica, des propriétSs de résistance aux agents physico-chimiques parfaitement adaptées aux conditions de travail dans un ozoneur. Ce matériau résulte de la réunion intime de pellicules minces de particules de mica, comme exposé ci-dessus, au moyen d'un vernis adhésif du type époxyde. C'est de toute évidence la nature de ce vernis qui assure à ce matériau des qualités exceptionnelles, qui sont - une excellente tenue à l'humidité - une résistance absolue aux acides, notamment à l'acide nitrique. Par ailleurs, fait de sa rigidité diélectrique et des épaisseurs réalisables commercialement (à partir de 0,3mm) beaucoup plus petites que celles des verres, ce matériau permet d'atteindre files rapports tension/densité de puissance considérablement abaissés. Ainsi, pour lemme élément effluveur que celui utilisé au Tableau I ci-dessus, on a obtenu les résultats suivants Epaisseur du diélectrique Densité de puissance Tension (mn) (W/dm2) (Kv) 1,00 I0,4 II,O I,OO , II,I II,4 I,00 I5,0 I3,8 I,OO I7,0 I5,0 I,OO I9,0 I6,2 0,60 I7,0 II,O 0,60 30,0 I3,0 Du tableau II, il ressort a) Que pour une méme densité de puissance (I0,4 W/dm2), il suffit d'une tension beaucoup plus faible (II,O Kv au lieu de I6,2). b) Que pour la tension maximum admissible (I6,2 Kv), on peut atteindre une densité de puissance beaucoup plus élevée (I9,0 W/dm2 au lieu de I0,4 ou 11,1). c) Que, par une réduction admissible technologiquement de l'épaisseur du diélectrique selon l'invention (0,6mm), on peut porter la densité de puissance jusqu'au voisinage du "seuil thermique" (30,0 W/dm2 pour l'élément considéré) pour une tension demeurant raisonnable (I3,0 Kv). Toutefois, à cette tension, il y a risque de cheminement et nécessité d'augmenter les lignes de fuite par géométrie appropriée du diélectrique hors de la zone d'effluve. En résumé, l'application du nouveau diélectrique selon l'invention permet aussi bien d'abaisser la tension que d'accroStre largement la densité de puissance d'un élément effluveur donné pour lui faire atteindre sa production maximum. Ce résultat représente donc une amélioration considértable de la production des ozoneurs existants, et cela sans sacrifier aucun des facteurs intervenant favorablement dans son fonctionnement. I1 est obtenu par l'emploi, comme matériau diélectrique, de celui résultant de la réunion par collage sous l'effet de la chaleur et de la pression, au moye'n-dun vernis à base de résine époxyde, de pellicules d'une épaisseur de 0,04 à O,Imm, formées par passage sur une machine analogue à une "machine à papier", d'une pate de mica, obtenue par transformation chimique et thermique de mica brut en une "pulpe" analogue à une pdte à papier. Cette pate peut alors titre moulée, en vue d'obtenir la géométrie appropriée à l'allongement des lignes de fuites, de façon à présenter à un gaufrage tel qu'illustré au dessin annexé qui représente un fragment de plateau, I, moulé sur sa périphérie en formant des nervures, 2, parallèles entre elles, et suivant très sensiblement ladite périphérie sur une certaine largeur du bord du plateau. Ce matériau a une densité d'environ 2,3, une teneur en mica de 92 %, une résis tance à la compression à 2000C de 2000 daN/cm2, une compressibili- té sous 600 daN/cm2 à 2000C de 2,5à 4 etune-rigidité diélectrique de I5 Kv/mm. Un tel matériau est, par exemple, commercialisé par la firme française Usines électriques de Delle", sous la dénomination "SAMICANITE N 4I.8I2", pour son application à la construction des collecteurs, mais il est bien entendu que tout autre matériau possédant la même constitution et répondant aux-mtmes spécifications entre dans le cadre de la présente invention, qui vise essentiellement l'application de ce matériau à la construction des ozoneurs REVENDICATIONS I - Application, au titre de diélectrique dans la construction des ozoneurs des matériaux résultant de la réunion par collage sous l'effet de la chaleur et de la pression, au moyen d'un vernis à base de résine époxyde, de pellicules d'une épaisseur de 0,04 à O,Imm, formées par passage sur une machine analogue à une "machine à papier", d'une pate de mica, obtenue par transformation chimique et thermique de mica brut en une 'pulpe" analogue à une patte à papier. 2 - Plateau pour ozoneur, caractérisé en ce qu'il résulte du moulage du matériau selon I, de manière à présenter sur sa périphérie un gaufrage allongeant les lignes de fuite.