Brevet FR2660301A1 — publié le 19911004

Dispositif pour la production d'ozone La présente invention concerne un dispositif pour la production d'ozone à partir d'oxygène ou d'un gaz contenant de l'oxygène, par décharges électriques silencieuses dans une fente de décharge traversée par le gaz, qui est essentiellement formée par une électrode extérieure tubulaire et par des électrodes intérieures tubulaires entourées concentriquement par l'électrode extérieure et pourvues d'un diélectrique, lesquelles électrodes sont reliées galvaniquement entre elles, ainsi que par des moyens d'écartement du diélectrique par rapport à l'électrode extérieure. L'invention se réfère à l'état de la technique décrit par exemple dans le document EP-A-0313 802. L'ozone est un agent d'oxydation très puissant pour les substances organiques et pour les composés minéraux qui contiennent des éléments présentant plusieurs degrés d'oxydation Outre de multiples applications chimiques, l'ozone et utilisé depuis des décennies pour le traitement de l'eau Les cocits d'investissement et d'exploitation élevés qu'entraîne la production d'ozone limitent toutefois ses possibilités d'application. Contrairement aux générateurs d'ozone à plateaux, dans les générateurs d'ozone tubulaires on rencontre des difficultés à garantir un écartement exact des électrodes Ceci est d O notamment aux tolérances dimensionnelles des diamètres des tubes et à leur flexion On remédie à cet inconvénient en segmentant les tubes intérieurs selon le document EP-A- 0313 802 Au lieu d'un tube, on prévoit deux tubes intérieurs ou plus qui sont soutenus indépendamment l'un de l'autre dans le tube extérieur et sont écartés. Mais cette segmentation complique la connexion électrique des tubes intérieurs. Partant de l'état de la technique, l'invention se propose de réaliser un dispositif de production d'ozone dans lequel la connexion électrique réciproque des tubes intérieurs et leur raccordement au réseau de distribution électrique soient simplifiés. Ce but est atteint suivant l'invention en ce que les tubes intérieurs sont pourvus frontalement de surfaces de contact et sont maintenus ensemble au moins par groupes, par des moyens de serrage agissant dans la direction longitudinale des tubes. Les contacts suivant l'invention conviennent notamment aux tubes intérieurs qui sont recouverts d'un diélectrique à base d'émail ou de matière plastique. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit Un mode de réalisation de l'invention est représenté à titre d'exemple non limitatif aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale très simplifiée d'un générateur d'ozone à électrodes intérieures segmentées, la figure 2 est une vue en coupe transversale à plus grande échelle et plus détaillée d'un élément du générateur d'ozone de la figure 1, la figure 3 représente à plus grande échelle un détail de la figure 2 qui montre le point de contact de deux tubes intérieurs, la figure 4 représente une variante du point de contact de la figure 3 avec un disque métallique ductile entre deux tubes voisins, la figure 5 représente une variante du point de contact de la figure 3 ou de la figure 4 avec disques de contact séparés sur chaque face frontale, la figure 6 représente une autre variante de l'invention avec surfaces de contact qui ont en même temps une fonction de centrage. La figure 1 représente dans une vue très simplifiée un générateur d'ozone tel qu'il est réalisé actuellement pour son emploi dans l'industrie. Plusieurs éléments sont logés dans un générateur 1 Ce générateur présente à ses extrémités des cloisons 2, 3 dans lesquelles sont soudés des tubes métalliques 4 Ces tubes métalliques 4 forment les électrodes extérieures (au potentiel de la terre) de chaque élément Pour des raisons de clarté, il n'a été représenté que cinq tubes; dans la pratique, il peut y en avoir 100 et plus Les tubes sont rendus étanches par rapport à l'intérieur du générateur, au droit de leurs points de soudage dans les cloisons 2, 3 Par des tubulures 5, 6 placées dans la paroi de générateur, un réfrigérant, par exemple de l'eau, est envoyé à l'intérieur du générateur ou est évacué de celui-ci, afin de refroidir l'extérieur des tubes métalliques 4. Dans les tubes métalliques 4 sont places, dans cet exemple de réalisation, quatre tubes intérieurs 7 segmentés en métal qui sont pourvus d'une couche diélectrique extérieure Les tubes intérieurs sont écartés par rapport au tube métallique 4, au moyen de deux éléments d'écartement 8 chacun et laissent libres des fentes de décharge 9 annulaires, entre eux et les tubes métalliques 4 Le contact des électrodes intérieures 7 entre elles et le raccordement extérieur au réseau électrique est assuré par des surfaces de contact 10, sur les faces frontales des tubes intérieurs 7 Une tringle de traction 11 métallique sert à serrer ensemble tous les tubes intérieurs 7 d'un élément et en même temps d'élément de raccordement à un bus 12 Par une traversée électrique 13, le bus 12 est relié à un pôle d'une source de courant alternatif 14 de fréquence et/ou d'amplitude et/ou de forme de courbe réglables, dont l'autre pôle est au potentiel de terre. Le gaz contenant de l'oxygène est envoyé au générateur d'ozone par une tubulure d'entrée de gaz 15 et sort du générateur par la tubulure de sortie de gaz 16. La construction détaillée des tubes intérieurs 7 ainsi que leur contact électrique sont représentés plus en détail sur les figures 2 et 3 A l'exception de deux perçages centraux pratiqués dans les faces frontales, le tube intérieur est fermé Il est réalisé en acier ordinaire ou acier spécial et est pourvu sur ses deux faces frontales, d'une partie en creux 17 au centre de laquelle se situe le perçage Les tubes intérieurs 7 sont recouverts d'une couche d'émail 18 extérieure, simple ou multiple, telle que décrite par exemple dans la demande de brevet européen 9010279 4 du déposant, en date du 13 2 1990 En variante, le diélectrique est réalisé à partir de poudres diélectriques de granulométrie différente et liées avec de la résine synthétique Le document DE-A- 344 21 21 ou le document US-A-4, 650, 648 décrivent par exemple des détails concernant la construction et les caractéristiques avantageuses de ces diélectriques à base de matière plastique. Pour réaliser une surface de contact 10 (électrique) sur la face frontale des tubes intérieurs, la couche de diélectrique 18 est ensuite enlevée sur la partie en creux 17, autour du perçage mentionné, ou cette zone est réservée lors de l'application du diélectrique Les surfaces de contact 10 sont en outre polies planes, de sorte qu'elles sont orthogonales à l'axe longitudinal du tube Les quatre tubes intérieurs 7 de cet exemple de réalisation sont serrés ensemble par la tringle de serrage 11 qui présente un ressort 19 a une ou aux deux extrémités Le diamètre de la tringle de serrage 11 est inférieur de quelques dixièmes de millimètre seulement au diamètre des perçages mentionnés, pratiqués dans les faces frontales des tubes 7 et est donc de l'ordre de grandeur de la largeur de la fente de décharge 9 Le serrage définitif ne s'effectue que lorsque les tubes intérieurs 17 sont introduits dans les tubes métalliques 4 et sont écartés à l'intérieur de ceux-ci Les surfaces de contact 10 usinées et le centrage des perçages assurent le respect de l'uniformité nécessaire de la fente de décharge 9. Si pour des raisons de prix de revient par exemple, les surfaces de contact 10 ne sont pas suffisamment planes et parallèles, les tolérances peuvent être compensées selon la figure 4, par interposition de disques métalliques 20 ductiles, de préférence en cuivre recuit doré Dans ce cas, le contact électrique entre les tubes intérieurs 7 voisins compte moins que la suppression d'éventuels courants de fuite depuis la fente de décharge vers l'intérieur des tubes 7 Une autre possibilité de supprimer ces courants de fuite, dans le cas de surfaces de contact non planes et parallèles, consiste à insérer une bague en matière plastique 24, de préférence en PTFE souple, entre deux tubes intérieurs 7 voisins, comme représenté sur la figure 3. Au lieu de parties en creux 17 sur les deux faces frontales des tubes intérieurs 7, on peut réaliser aussi à cet endroit des surfaces de contact séparées, comme montré sur la figure 5 Sur les faces frontales des tubes intérieurs 7 sont brasés ou soudés des disques 20 qui présentent des perçages alignés avec les perçages pratiqués dans les tubes intérieurs 7 Là encore il convient d'éliminer ultérieurement le diélectrique des faces frontales libres des disques 20 ou de réserver ces surfaces lors du dépôt de la couche diélectrique. Dans le cas de tolérances trop importantes, on peut utiliser ici aussi en supplément une bague en matière plastique, comme décrite en référence à la figure 3, afin d'empêcher des courants de fuite depuis la fente de décharge jusque dans l'intérieur du tube 7. La figure 6 enfin représente une forme de réalisation de l'invention dans laquelle les surfaces de contact peuvent assurer outre la connexion électrique de deux tubes voisins, également des fonctions de centrage, en liaison avec un corps de contact enfilé sur la tringle de traction 11 A cet effet, il est pratiqué dans les faces frontales de tubes intérieurs 7 voisins, des évidements 22 centraux, semi-sphériques qui coopèrent avec un corps de contact 23 sphérique qui est monté sur la tringle de traction 11 Au lieu de la forme semi-sphérique, les évidements 22 peuvent aussi présenter une forme conique vers l'intérieur Il est possible aussi de former sur une face frontale d'un tube intérieur 7, un évidement et sur la face frontale de l'autre tube intérieur 7 immédiatement adjacent, un prolongement de forme correspondante Dans les deux cas, on peut éventuellement renoncer à des éléments d'écartement 8 sur l'une des extrémités de deux tubes intérieurs 7 voisins. Cette solution convient aussi bien au cas représenté d'un tube intérieur avec parties en creux 17 ainsi qu'a la réalisation avec disques de contact 20 selon la figure 5. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour la production d'ozone à partir d'oxygène ou d'un gaz contenant de l'oxygène, par décharges électriques silencieuses dans une fente de décharge ( 9) traversée par le gaz, qui est essentiellement formée par une électrode extérieure ( 4) tubulaire et par des électrodes intérieures ( 7) tubulaires entourées concentriquement par l'électrode extérieure et pourvues d'un diélectrique ( 18), lesquelles électrodes sont reliées galvaniquement entre elles, ainsi que par des moyens ( 8) d'écartement du diélectrique ( 18) par rapport à l'électrode extérieure ( 4), caractérisé en ce que les tubes intérieurs ( 7) sont pourvus frontalement de surfaces de contact ( 10) et sont maintenus ensemble au moins par groupes, par des moyens de serrage ( 11) agissant dans la direction longitudinale des tubes. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérise en ce que la surface de contact ( 10) est plane et orthogonale à l'axe longitudinal du tube intérieur ( 7). 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérise en ce que la surface de contact ( 10) est formée sur le tube intérieur ( 7) lui-même. 4 Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il est prévu un disque de contact ( 20) en matériau ductile, entre deux surfaces de contact ( 10) adjacentes. 5 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface de contact ( 10) est formée sur un disque de contact ( 21) qui est fixé sur la face frontale du tube intérieur ( 7). 6 Dispositif selon la revendication 2, caractérise en ce que les surfaces de contact ( 10) sont des évidements ( 22) centraux, semi-sphériques ou tronconiques, pratiqués dans les surfaces frontales des 8 2660301 tubes intérieurs ( 7), qui coopèrent avec un corps de contact ( 23) enfilé sur le moyen de serrage ( 11), lesquels évidements ( 22) exercent des fonctions de centrage pour les tubes intérieurs ( 7), conjointement aux corps de contact ( 23). 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu comme moyen de serrage une tringle de traction ( 11) traversant tous les tubes intérieurs ( 7).