Brevet FR2359069A1 — publié le 19780217

La présente invention concerne la technologie électronique et ionique et plus particulièrement un générateur d'ozone. On connatt un générateur d'ozone comprenant un corps dans lequel sont disposées des électrodes métalliques tubulaires extérieures mises à la terre et refroidlesà l'eau et des électrodes intérieures réalisées sous forme de tubes & partir d'un matériau diélectrique, par exemple du verre, dont les surfaces intérieures sont recouvertes d'un rev & ement métallique connecté au moyen des dispositifs spéciaux à une source de haute tension les électrodes intérieures étant disposées coaxialement dans les électrodes extérieures de façon que le jeu ou intervalle soit constant. Le corps comprend aussi des dispositif d'amenée et de sortie du gaz traité et des tubulures d'admission et de sortie de l'eau pour le refroidissement des électrodes extérieures.Un courant de gaz contenant de l'oxygène, par exemple de l'air, est injecté axialement a travers les jeux annulaires formés entre les électrodes extérieures et les tubes diélectriques. La haute tension existant dans le jeu annulaire provoque une décharge "silencieuse" qui transforme une partie d'air en ozone (voir, par exemple, le brevet de la République Fédérale d'Allemagne nO 1 271 087 de 1966). L'inconvénient principal du générateur d'ozone connu consiste en ce qu'on lui applique une puissance électrique dont la valeur limite est déterminée par la température du gaz passant dans le jeu, ladite température étant fonction de la transmission-de chaleur du gaz au liquide de refroidissement. Si l'on dépasse une puissance limite de décharge, la température du gaz dans le jeu augmente brusquement ce qui conduit à une réduction du rendement en ozone et à une augmentation de la consommation d'énergie. L'invention a pour but de remédier a ces inconvénients et vise, à cet effet, la création d'un dispositif permettant, par refroidissement plus efficace du gaz, d'accrottre le rendement en ozone du géné- rateur, en conservant en mame temps la même surface des electrodes, et de réduire la consommation d'énergie électrique pour l'obtention d'une unité d'ozone. La solution du problème pose consiste selon l'invention dans le fait qu'on a créé un générateur d'ozone comportant un corps, dans lequel sont montés des éléments d'ozonation psrallèles, dont chacun comprend des électrodes tubulaires} extérieure et intérieure, disposées coaxialement; divisées par une barrière diélectrique, refroidies par un liquide et disposées avec un jeu constant, par lequel passe le gaz trait6 et où se produit la décharge électrique, des dispositifs d'amenée et de sortie de gaz, un dispositif à appliquer le courant de haute tension aux électrodes. Conformément à l'invention le générateur d'ozone est caractérisé par le fait qu'entre les éléments d'ozonation voisins sont disposées, le long de leursaxes, des chambres de refroidissement du gaz, communiquant avec des jeux des éléments d'ozonation précités par des canaux de passage du gaz, les dispositifs d'amenée et de sortie du gaz étant disposés de façon que le gaz, pendant son mouvement dans les éléments d'ozonation,soit dirigd transversalement a leurs axes. I1 est avantageux de monter dans les chambres de refroidissement du gaz des cloisons parallèles aux axes des éléments d'ozonation, ce qui permettra de rendre plus efficace le transfert de chaleur du gaz aux parois de la chambre. I1 est utile aussi de disposer les choisons dans les chambres de refroidissement du gaz en quinconce, ce qui rendra meilleur le transfert de chaleur du gaz aux parois de la chambre. Le générateur d'ozone selon l'invention permet donc d'amé- liorer sensiblement le refroidissement du courant de gaz traité, en comparaison avec les générateurs d'ozone connus et d'augmenter la grandeur de la puissance électrique appliquée et, par conséquent, d'élever le rendement du générateur d'ozone de réduire les pertes en ozone dues à sa décompo- sition thermique et d'abaisser de 20 à 307 en moyenne la consommation d'énergie électrique pour la production d'ozone. Dans ce qui suit, la présente invention sera expliquée par la description d'exemples préférés de sa réalisation avec référence au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 représente une vue d'ensemble du générateur d'ozone, conformément à llinvention, en coupe longitudinale; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; et - la figure 3 représente une partie du générateur d'ozone dont les chambres de refroidissement du gaz sont munies de cloisons disposées en quinconce. Les figures 1 à 3 illustrent le générateur d'ozone comportant un corps métallique 1, dans lequel sont montées parallèlement des électrodes intérieures 2 se présentant sous forme de tubes cylindriques métalliques dont la surface extérieure est recouverte d'un revêtement didlec- trique 3, par exemple en émail vitrifié. Les électrodes extérieures sont formées par deux plaques métalliques, supérieure 4 et inférieure 5, hermétiquement fixées sur le corps I. Ces plaques embrassent les électrodes intérieures 2 a intervalles ou jeux constants (les zones de décharge électrique) 6 en formant ainsi des éléments d'ozonation parallèles aux axes 0-0,, Les plaques 4 et 5 forment, entreles éléments d'ozonation, en dehors des zones 6 de décharge électrique, des chambres 7 de refroidissement dans lesquelles sont montées des cloisons 8 servant à améliorer la transmission de la chaleur du gaz aux parois des plaques 4 et 5. Les chambres 9 et 10 formées par les parois du corps 1 du générateur d'ozone et celles des plaques 4 et 5 sont en communication hydraulique à l'aide de tubes (non représentés) qui passent à travers les plaques 4 et 5. On amène un liquide de refroidissement, par exemple de l'eau, circulant dans les chambres 9 et 10, à l'aide d'une tubulure 11 et on l'évacue au moyen d'une tubulure 12. Une chambre-collecteur 13, munie d'une tubulure 14 d'amenée du gaz, sert à introduire le gaz de départ dans les zones 6 de décharge électrique et une chambre-collecteur 15, munie d'une tubulure 16, effectue ltévacuation du gaz ozonisé. Les électrodes intérieures 2 sont assemblées à l'aide des écrous 17 à chapeau et de joints d'étanchéité 18 aux tubulures 19 et 19a des collecteurs 20 et 21 effectuant respectivement l'amenée et L'évacua- tion du liquide de refroidissement dans les cavités intérieures A des électrodes 2. Les électrodes intérieures 2 sont fixées hermétiquement, à l'aide de bagues élastiques d'étanchéité 22, dans des brides de centrage 23 en matériau diélectrique fixées, à leur tour, par des joints d'étanchéité 24 sur les parois latérales 25 du corps 1. On applique, à l'aide d'un goujon conducteur de courant 26,aux électrodes intérieures 2, la haute tension fournie par un transformateur à haute tension (non représenté sur le dessiner. Ce goujon 26 est fixé sur un isolateur de traversée 27 monté sur un capot de protection 28 en matériau diélectrique, par exemple en "viniplaste", et fixé au corps I. Le goudron conducteur de courant 26 est connecté électriquement à l'aide d'un conducteur flexible 29 au collecteur 21 servants en mEme temps que les tubulures 19 et 19a et les écrous 17, à appliquer la haute tension aux électrodes intérieures 2. Les plaques 4 et 5 des élec- trodes extérieures sont mises à la terre par l'intermédiaire du corps 1. La figure 3 représente la'disposition des cloisons 8a, 8b et 8c dans la chambre de refroidissement 7a en quinconce ce qui améliore la transmission de la chaleur du gaz au liquide de refroidissement. Le générateur d'ozone peut avoir aussi un dispositif de protection cantre les courts-circuits, tels que par exemple des spirales tubulaires en matériau diélectrique (non représentées sur le dessin), montées devant les tubulures d'amenée 30 et de sortie 31 du liquide de refroidissement, si l'eau est utilisée. La longueur développée des spirales tubulaires est choisie telle que la résistance électrique de l'eau y circulant soit suffisante pour prévenir un court-circuit. Les sens d'écoulement du gaz et du liquide de refroidissement dans le générateur d'ozone sont montrés sur les figures 1 et 2 par des flèches. Selon la figure 1, le gaz,pendant son mouvement, est dirigé dans les éléments d'ozonation 2, 4, 5 transversalement à leurs axes 0-01 Le fonctionnement du générateur d'ozone selon l'invention est le suivant On amène en continu le courant -de gaz à traiter contenant de l'oxygène, par exemple de l'air à travers la tubulure 14 d'amenée dans le collecteur 13 d'où il arrive dans les zones 6 de décharge électrique. En traversant la zone 6 de décharge électrique et en contournant l'électrode intérieure 2, le gaz est soumis alors à l'action d'une décharge électrique "silencieuse". La décharge-silencieuse se produit dans les jeux 6, étant appliquée sous la haute tension, entre l'électrode inté rieur 2, au revêtement diélectrique 3 et les plaques 4 et 5, mises à la terre et formant l'électrode extérieure. Une partie de l'oxygène sous l'action de la décharge électrique se transforme en ozone. Le gaz est réchauffé et, pour prévenir la décomposition thermique de l'ozone, est soumis au refroidissement forcé par un liquide de refroidissement circuI > nt dans les chambres 9, 10 et dans la cavité A des électrodes intérieures 2. Le gaz, à sa sortie de la zone de décharge 6, est amené par des canaux a dans les chambres 7 et 7a, ob on le soumet ensuite au refroidissement supplémentaire en réalisant ainsi une stabilisation thermique de l'ozone reçu. Puis, par les canaux a, le gaz arrive dans la zone de décharge 6 d'un autre élément d'ozonation et, ensuite, passe de nouveau-à travers la chambre 7 ou 7a de refroidissement, La température du gaz, ses multiples circulations dans les zones de décharge 6 et dans les chambres 7 ou 7a de refroidissement, est maintenue au niveau optimal, ce qui permet d'accroître sensiblement le rendement en ozone et de réduire au minimum la décomposition thermique d'ozone. Le gaz ozonisé sort du générateur d'ozone par le collecteur 15 et la tubulure 16. REVENDICATIONS 1 - Générateur d'ozone comportant un corps dans lequel sont parallèlement montés des éléments d'ozonation dont chacun comprend des électrodes tubulaires coaxiales, extérieure et intérieure, divisées par une barrière diélectrique et refroidies par lteau, ces électrodes étant disposées de façon à laisser entre elles un jeu ou intervalle constant par lequel passe le gaz traité et où se produit une décharge électrique, des dispositifs d'amenée et de sortie du gaz et un dispositif appliquant le courant haute tension aux électrodes, ce générateur étant caractérisé par le fait qu'entre les éléments d'ozonation voisins, le long de leurs axes sont disposées des chambres de refroidissement du gaz, communiquant avec les jeux desdits éléments d'ozonation par des canaux de passage du gaz, les dispositifs d'amenée et de sortie du gaz étant disposés de sorte que le gaz, pendant son mouvement dans les élémentsd'ozonation, est dirigé transversalement à leurs axes. 2 - Générateur d'ozone selon la revendication 1, caractérisé par le fait que dans ces chambres de refroidissement du gaz sont montées des cloisons parallèles aux axes des éléments d'ozonatîon. 3 - Générateur d'ozone selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les cloisons dans les chambres de refroidissement du gaz sont disposées en quinconce.