Brevet FR2660300A1 — publié le 19911004

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Le document DE-OS 34 22 989 décrit une possibilité destinée à garantir une position concentrique exacte de l'électrode intérieure, du diélectrique et de l'électrode extérieure Les écarteurs décrits et représentés dans ce document sont réalisés dans un ruban de matière plastique collé en spirale sur l'électrode intérieure Outre l'écartement, l'application en spirale entraîne une augmentation de la vitesse du gaz et améliore le refroidissement. Ces rubans sont en règl e générale en pol ytêtraf 11 uoréthylèêne (Téf 11 on) Les rubans en mati ère p 11 as ti qu e,notamment ceux en polytétrafluoréthylène, tendent toutefois au fluage pendant le fonctionnement du générateur d'ozone, ce qui fait qu'ils ne peuvent remplir de manière satisfaisante leur fonction d'écarteur En outre, leur stabilité est insuffisante dans la décharge. Par le brevet FR 24 24 874, on connaît un générateur d'ozone dans lequel le tube diélectrique est écarté du tube métallique extérieur par des languettes formant ressort, qui sont assemblées d'une seule pièce avec un support fendu dans la direction longitudinale du tube Le support et les languettes de ressort sont réalisés dans un métal élastique, résistant à l'ozone. Avec les largeurs de fente usuelles actuellement, qui sont d'un millimètre et moins, ces éléments d'écartement rétrécissent la fente de décharge et empêchent ainsi le passage du gaz Etant donné qu'il faut garantir d'une part un effet de ressort minimal des languettes et d'autre part une fixation du support sur le tube diélectrique ou dans le tube métallique extérieur, l'épaisseur de matière du support et donc des languettes de ressort ne peut pas être aussi réduite que voulue En outre, les caractéristiques de ressort des languettes dépendent fortement de leur géométrie Des écarts minimes par rapport à l'angle donné, suivant lequel les languettes de ressort sont repliées à l'extérieur du support, influencent l'écartement En outre, le montage des tubes diélectriques pourvus des éléments d'écartement ou l'introduction des tubes diélectriques dans les tubes métalliques équipés des éléments mentionnés, exige des dispositifs auxiliaires de montage compliqués. Partant de l'état de la technique, l'invention se propose de réaliser un dispositif de production d'ozone dans lequel la géométrie de la fente de décharge, notamment sa concentricité, soit respectée après une assez longue durée de fonctionnement, dans lequel les éléments d'écartement rétrécissent aussi peu que possible la fente de décharge et dans lequel le montage des tubes diélectriques puisse se faire sans dispositifs auxiliaires compliqués de montage. Ce but est atteint suivant l'invention en ce que les éléments métalliques sont des ressorts métalliques répartis, de préférence uniformément, sur le pourtour de la fente de décharge et fixés sur un support non métallique ou directement sur le tube diélectrique, les extrémités libres des éléments à ressort métalliques étant à peu prés tangentielles à la surface du diélectrique et s'appliquant contre la paroi intérieure de l'électrode extérieure. L'avantage de l'invention réside notamment dans le fait que par exemple contrairement au générateur d'ozone selon le brevet FR-24 24 874 il ne se produit qu'un rétrécissement absolument nécessaire de la fente de décharge Le support n'est qu'un moyen auxiliaire de montage C'est la raison pour laquelle il peut être réalisé aussi dans un matériau qui n'est pas résistant à l'ozone et/ou à l'attaque de décharge. L'élément à ressort agissant presque uniquement tangentiellement, exerce de façon simple une force de ressort exactement définie Elle est exactement donnée par sa largeur et peut être influencée, dans de larges limites, par le choix du matériau, de l'épaisseur et de sa géométrie et peut être adaptée aux géométries respectives de la fente Par comparaison aux éléments à ressort classiques en forme de languettes, il n'y a donc pas à se soucier de respecter exactement la géométrie des languettes. Le nombre et la rigidité des éléments à ressort et leur répartition dans l'espace peuvent être adaptés de manière simple au poids et a la position de montage des tubes Il est ainsi possible de compenser, précisément pour les générateurs d'ozone à axe horizontal, également le poids des tubes diélectriques, en augmentant le nombre et/ou la répartition et/ou les caractéristiques de ressort des éléments à ressort situés â la partie inférieure et/ou leur géométrie. Une forme de réalisation particulièrement simple de l'invention prévoit que les éléments à ressort sont des bandes métalliques étroites, pliées, qui sont directement collées sur le tube diélectrique, ce qui peut se faire par exemple au moyen d'une bande adhésive mince, double face L'assemblage collé n'est nécessaire que comme auxiliaire de montage puisqu'il perd son effet sous l'action de l'ozone produit pendant le fonctionnement C'est la raison pour laquelle il est avantageux de configurer les éléments â ressort de manière qu'après montage des tubes diélectriques dans le tube métallique, ils conservent la position qui leur a été donnée. Dans une autre réalisation, les éléments à ressort pliés sont placés sur un ruban encollé sur une face, de préférence un ruban de polyimide, d'une longueur légèrement inférieure au périmètre du tube diélectrique et ce ruban est appliqué sur le tube diélectrique. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Des modes de réalisation de l'invention sont représentés à titre d'exemple non limitatif et de manière schématique sur les dessins dans lesquels: la figure i est une vue en coupe longitudinale d'un générateur d'ozone avec diélectrique en émail sur lequel sont collés des éléments à ressort pliés, selon la vue de détail 3 plus grande échelle de la figure la, la figure 2 est une vue en coupe transversale du générateur d'ozone de la figure 1, le long de la ligne A-A, 3 plus grande échelle, la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un générateur d'ozone avec une autre forme de réalisation de l'écartement assuré par des éléments à ressort pliés, fixes sur un ruban adhésif simple face, selon la figure 3 a, la figure 4 est une vue en perspective d'un ruban adhésif selon la figure 3 avec éléments 3 ressort, avant l'application sur le tube diélectrique, la figure 5 a représente un détail à plus grande échelle de l'élément 3 ressort inférieur de la figure 3, la figure 5 b est un croquis représentant la relation entre la largeur de fente et la largeur de l'élément 3 ressort, la figure 6 représente de manière schématique des variantes d'éléments à ressort. Selon les figures 1 et 2, le générateur d'ozone est constitué d'un tube métallique i extérieur qui forme la première électrode au potentiel de terre, de deux tubes métalliques intérieurs 2 a, 2 b qui forment les deuxièmes électrodes Le diélectrique est constitué, dans cet exemple, par une couche d'émail 3 appliquée 3 l'extérieur des tubes métalliques 2 a, 2 b intérieurs, d'une épaisseur de quelques 100 Mm Pour assurer l'écartement des deux tubes 1 et 2 a ou 2 b, il est prévu dans la fente de décharge 4, trois éléments à ressort 5, en des points écartés axialement l'un de l'autre Ces éléments à ressort sont placés à proximité des extrémités et des tubes et sont uniformément répartis sur le pourtour (voir figure 2) Dans le cas de tubes intérieurs plus courts, il n'est prévu des éléments à ressort 5 qu'aux deux extrémités des tubes; dans le cas de plus grandes longueurs, il en est prévu également dans la partie centrale des tubes Dans le cas d'un générateur d'ozone caractéristique, avec un diamètre intérieur des électrodes extérieures de 60 mm et une fente de décharge de 0,5 mm, ils sont constitués de bandes d'acier à ressort inoxydable de 7 à 8 mm de largeur et d'environ 0,1 mm d'épaisseur, qui sont repliées à angle vif au centre et qui présentent à peu près une longueur de 6 à 7 mm, à l'état plié. Les extrémités des éléments à ressort 5, associées au tube métallique 2 a intérieur, sont toutes orientées dans le même sens et permettent ainsi une introduction sans problème d'un tube intérieur 2 a (dans cet exemple de la gauche vers la droite) dans le tube extérieur 1 Les éléments à ressort associés à l'autre tube intérieur 2 b, lequel tube doit être introduit (dans cet exemple de la droite vers la gauche) dans le tube 1, sont en revanche dirigés dans le sens opposé, de sorte qu'ici aussi le tube intérieur 2 b peut être introduit sans problème dans le tube extérieur 1 Les tubes intérieurs 2 a et 2 b qui forment les électrodes intérieures (au potentiel haute tension) sont reliés électriquement entre eux, sur leurs faces frontales intérieures, par un dispositif de contact A cet effet, le tube 2 a est pourvu d'une douille centrale 6 qui coopère avec une broche de contact 7 centrale, sur la face frontale intérieure du tube 2 b. La forme des éléments à ressort 5 et leur fixation sur la couche d'émail 3 des tubes intérieurs est représentée sur la vue de détail de la figure la. Ils sont fixes sur la couche d'émail 3, par un ruban adhésif 8 mince simple face ou double face (figure la). Au lieu d'un ruban adhésif double face, les éléments à ressort 5 peuvent aussi être fixes au moyen d'une colle, par exemple à base d'époxy ou de caoutchouc de silicone Dans ces deux cas, il importe peu que le ruban ou la colle résiste ou non à l'ozone, car tous deux n'ont qu'une fonction d'auxiliaire de montage. Dans la vue de détail à plus grande échelle de la figure la, on voit en outre que le pli Sa est écarté du point de fixation de l'élément à ressort 5, sur le tube intérieur 2 a A cet endroit, l'élément à ressort repose directement sur le tube intérieur 2 a. Les extrémités libres de l'élément à ressort 5 s'appliquent en revanche sur la paroi intérieure du tube extérieur 1, ce qui peut s'obtenir dans tous les cas en choisissant correctement la largeur de l'élément à ressort. Les caractéristiques des éléments à ressort et leur forme assurent leur position même dans le cas o la couche adhesive 8 ou la colle est détruite par l'attaque de la décharge ou de l'ozone. Au lieu d'éléments à ressort directement collés sur le tube intérieur 2 a ou 2 b, ceux-ci peuvent être places sur un support 9 et y être provisoirement fixes C'est ce que montre par exemple la figure 3 ou 3 a Comme support, on peut utiliser par exemple un ruban de polyimide d'une largeur qui correspond à peu près de 70 à 80 % de la longueur axiale des éléments à ressorts plies (environ 7 à 8 mm) La face inférieure du ruban 9 est pourvue d'une mince couche de colle qui sert aussi à la fixation provisoire des éléments à ressort 5 places dessus La longueur du ruban est légèrement inférieure au périmètre des tubes intérieurs 2 a ou 2 b L'écartement réciproque des éléments à ressort 5 sur le ruban 9 est tel que l'on obtienne dans la fente de décharge la répartition symétrique de la figure 3. Le ruban ainsi élargi est appliqué sur le tube intérieur 2 a ou 2 b, aux points prédéterminés Il convient de veiller aussi à ce que les extrémités libres des éléments à ressort d'un tube soient dirigées dans un sens, donc vers l'extérieur lors de l'introduction du tube dans le tube métallique extérieur 1. La largeur des éléments à ressort 5 dépend, pour les raisons exposées plus haut, de la largeur de la fente de décharge 4 et du diamètre extérieur du tube intérieur 2 a ou 2 b Par application de relations géométriques 5 (figure 5 b), la largeur b résulte de la relation b 2 > 4 l(ri + w)2 (ri + 2 d)2 l dans laquelle ri est égal à la moitié du diamètre extérieur du tube intérieur 2 a ou 2 b, d est l'épaisseur de l'élément à ressort 5 et W la largeur de la fente de décharge 4 Il suffit généralement d'augmenter de 10 % la valeur 2 b calculée avec la relation indiquée ci-dessus La flèche z (figure 5 a) de l'élément à ressort 5 à l'état monté est alors suffisante pour produire une force de ressort qui lui permette d'assurer sa fonction d'écartement et d'appui. Outre les éléments à ressort se présentant sous la forme de plaquettes métalliques repliées à angle vif, toute une série de variantes d'éléments à ressort, représentées sur les figures 6 a à 6 f, est possible sans sortir du cadre de l'invention Toutes ces formes de réalisation suivent l'enseignement de l'invention. Selon la figure 6 a, l'élément à ressort est une plaquette métallique 10 qui est repliée à angle vif aux deux extrémités, de sorte qu'il se forme des plis a et 10 b La figure 6 b représente une variante avec un seul pli 10 à une extrémité Dans ces deux cas, la fixation sur le tube intérieur 3 est assurée, comme sur la figure 3 a, par un ruban 9 Il est bien entendu possible ici aussi d'assurer la fixation conformément aux figures 1 et 2, avec un ruban adhésif double face ou avec de la colle. La figure 6 c représente la possibilité de fixer un élément à ressort se présentant sous la forme d'un fil à ressort 11 avec une goutte de colle 12, directement sur le diélectrique 3 Une fixation sur une plus grande surface est possible, selon la figure 6 d, lorsque l'élément à ressort se présente sous la forme d'un fil métallique à ressort 13 replié en T Le ruban 9 passe alors sur la partie centrale ne servant pas à assurer l'écartement Les figures 6 e et 6 f représentent des variantes avec des éléments à ressort 14 en H qui sont fixés soit par un ruban 9 (figure 6 e) , soit par une goutte de colle 12 (figure 6 f), sur le diélectrique 3 En ce qui concerne les réalisations selon les figures 6 a, 6 b, 6 e et 6 f, on constate que ces éléments à ressort conservent à peu près leur position dans la fente de décharge 4, même après suppression du moyen de fixation (ruban 9 ou colle 12 > Ceci est vrai notamment lorsque les arêtes frontales dirigées vers le tube extérieur 1 sont maintenues vives, car ces arêtes s'accrochent suffisamment dans la paroi (métallique) du tube métallique extérieur 1 et ne peuvent glisser que dans la direction périphérique du tube, même en cas de vibrations. Dans le cas de générateurs d'ozone à axe vertical, la répartition et les caractéristiques des éléments à ressort sont uniformes, c'est-à-dire par exemple que les trois éléments à ressort 5 des figures 1 et 2 ont la même construction et sont uniformément répartis dans la direction périphérique. Dans le cas de générateurs d'ozone à axe horizontal, il faut veiller, dans l'intérêt d'une largeur de fente constante dans la direction périphérique et dans la direction longitudinale du tube, à compenser le poids propre des tubes intérieurs 2. Ceci peut s'obtenir par exemple en choisissant pour les éléments à ressort 5 situés à la partie inférieure, une largeur supérieure à celle des éléments à ressort situés à la partie supérieure. Dans le cas d'éléments à ressort présentant partout la même largeur dans la direction périphérique, le poids propre des tubes intérieurs 2 a, 2 b peut être compensé aussi par un nombre plus important d'éléments à ressort 5 situés à la partie inférieure. Etant donné que dans toutes les réalisations décrites, un léger pliage des extrémités libres des ressorts est nécessaire, lors du montage des tubes intérieurs 2 a, 2 b, il est avantageux de pourvoir les extrémités des tubes métalliques 1 extérieurs selon la figure 7 d'un chanfrein 15 continu ou d'un biseautage. Ceci facilite le montage des tubes intérieurs 2 a, 2 b et n'entraîne aucune complication supplémentaire notable lors du soudage des tubes métalliques 1 dans le fond de tube 17 (figure 7). Les écarteurs ont été décrits et représentés à l'exemple d'un générateur d'ozone avec diélectrique en émail Il est bien entendu que des générateurs d'ozone à diélectrique en quartz, verre ou céramique peuvent aussi être pourvus de ces écarteurs Il est bien évident que le mode d'écartement décrit ci-dessus convient aussi aux générateurs d'ozone dans lesquels le diélectrique ou son support n'est pas subdivisé dans la direction longitudinale du tube Dans ce cas, l'orientation des éléments à ressort est la même sur toute la longueur du tube. n Aaid sa Lk Lnb ao ua es Lllo De Jeo 'e, e z suo L;eo Lpuaai sap enbuoo Lenb aun L uo Les óLv Lsods Ld S Àqqnoo SE no 4 LO Jp (t T 1 *T l TT) 44 oss G e L Li un suep S s Lee J 4 uos;J Osse e sóuawa L 9 sea L enb eao ue as LJ 9:e Jeo Z no uo L 4 Le D Lpu@A^J e L uo Las J Lk Lsods La 'N Lnddep:u Lod np gu 6 $o Lo que:9 enb Lioe La Lp a L ins uo Llex L 4ap qu Lod a L qa (;) anb L aate Lgp OS a L ins (es) L Ld np a Le Ju UD a LV Ied e L '(T) a Jna Laq:xe epoj 3 e Ll, L ins quenb Ldde As (e S) L Ld np sa 9 Le Jae L sglwa 9 Jxa s OL 'esagld a LQ: op sapueq sap suep se St Leai uos (q) qossae e s;u@iu Lq sa L enb eo ua G s L 9 a;e 1 e Z no I Uo L 4 eo Lpue Aea e L UO Le SL:Lssod Ld s L' 5 z (E) enb Lllea L 9 kp a L ans uawaqa Lp 'a Le Xua 9 D9 L 4 Jedne Lsu Ep :uesodea q J Oss e U S 4 ue Ow L 9 sa L enb a 3 ue as Lia:oeieo T UOL 4 e D Lpu^A 9 J e L UOL@S óLksods L *Z ainae L 94 xa apo O ea Lgi L ap aen Ae La 34 u L oz Loe Pd e L a 84 uo O,uenb L Lddes qa enb Lj:3 ea L 9 Lp np eoe Jlns e L e s OL Le Lque 6 ue saud nad e 4 ueq 9 sanb L Le;aw (S),Jossai e S 4 uemw BLsap saaq Ll sa 4 wag Jqxe se L '(S) anb L Jq:D Ll p ea L Ins 4 ueetuea Lp no ( 6 '8) enb LL Legw uou; 4 oddns un ins S 9 x L=:uos s@nb LL Le 4 a W 51 ( 9),Jossea e suemew L sa L enb es ua as Lia Jejee eina Le Laxs epo Oe 4 a LPL ep enb L;Dea Lpp a L jae 39 Jnod sn^a d que 49 senb LL Le 49 W ( 9) uossai e S 4 uewa Lp sap qa a Ejne, L ap aun, L sapoj a L 9 sa L que Jedgs (}) e 6 Eqz Dap ep eap ue 4 e L suep 9 De Ld '(E) anb LY;oe La 9 p 01 un 'esna Ljaxa apo Ioa Lg L jed anb Li ueoauoo eaie Luew ep ei Jnoque (q Z 'e Z) e Jn OL Je Ou L apo Jq De L 9 eun 4 e aa Le Lnqn, (T) a Inae LJG Xe epo:3 @L 9 aun jed awi Jo 4 4 uawa L Lae Luassa se Lnb 'ze 6 ea L ed eas Jae Ae J( a) e 6 jeq Lapep aue@ eun suep sesn@Lou 9 L Ls senb L 4 z 3 e 9 L S 96 jeq 3 ep ied eua 6;xo L ep queue 4 uo 9 ze 6 unp no eue 6 Àxop j 4 j Ped euozoip uo Lqnpo Jd e L rnod jk,4 ksods Ld 1 j SNOI 1 VOIN 3 UA 3 Il pour chaque plan radial au moins trois éléments à ressort ( 5), un élément à ressort ( 5) étant placé au point le plus bas dans la fente de décharge ( 4), dans le cas de tubes à axe horizontal, tandis que les autres éléments à ressort ( 5) se situent à peu près symétriquement par rapport au plan de symétrie vertical. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments à ressort ( 5) sont fixes sur le diélectrique ( 3), au moyen d'une colle ou d'une bande adhésive ( 8) double face. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments à ressort ( 5) sont appliqués sur un support ( 9) non métallique en forme de ruban qui est fixé sur le diélectrique ( 3). 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérise en ce que le support est en polyimide et est fixé sur le diélectrique ( 3), au moyen d'une couche adhésive. 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que dans le cas de tubes à axe horizontal, le nombre et/ou la répartition et/ou les déplacements de ressort et/ou la caractéristique de ressort des éléments à ressort ( 5) sont tels que le poids propre des tubes intérieurs ( 2 a, 2 b) soutenus par ceux-ci, est compensé.