Brevet FR2695927A1 — publié le 19940325

Ozoneur du tope fil-cylindre. La présente invention concerne un ozoneur fil-cylindre d'un nouveau type. Le procédé de production d'ozone connu repose sur le principe suivant : l'ozone est produit à partir d'oxygène pur ou contenu dans un gaz, par exemple l'air, cet oxygène passant dans un champ électrique créé entre deux électrodes mises sous haute tension. Ce procédé de production d'ozone par décharge électrique est très simple dans sa mise en oeuvre avec un réacteur de faible encombrement. Par rapport à ce principe, les différences entre les dispositifs connus résident donc dans la conception du réacteur et du système de refroidissement. En ce qui concerne le réacteur, on distingue deux types de dispositifs, ceux qui utilisent les décharges alternatives haute tension, et ceux qui utilisent des décharges continues haute tension. Dans le cas de systèmes utilisant des décharges alternatives haute tension, le générateur d'ozone est alors un dispositif capacitif à deux diélectriques : le diélectrique solide recouvrant 1 une et/ou l'autre électrodes et le gaz en écoulement. La géométrie des électrodes et la nature du diélectrique contribuent à différencier les différents systèmes dans leurs utilisations pratiques et dans leurs coûts d'investissement. Dans ce procédé de fabrication d'ozone, seule une partie relativement faible de l'énergie électrique sert à la transformation de l'oxygène en ozone. La plus grande partie est dégradée sous forme de chaleur dans le milieu réactionnel et l'élévation de la température entraîne la dissociation de la molécule d'ozone formée, diminuant ainsi la production.Pour évacuer cette chaleur, on a recours à un refroidissement soit du réacteur lui même ou des électrodes, soit du gaz asséché qui sert à la production d'ozone. Les autres dispositifs connus utilisent des décharges continues haute tension. C'est le cas du dispositif décrit dans le brevet français NO 2.437.375 qui concerne un ozoneur fonctionnant sur ce principe issu des précipitateurs électrostatiques et utilisant la décharge couronne. La géométrie de l'ozoneur est tubulaire mais, en raison des dimensions géométriques pour obtenir une production cohérente, on aboutit à des champs d'application très réduits. Le but de la présente invention est donc de proposer un ozoneur d'un nouveau type qui puisse être utilisé dans un grand nombre d'applications et soit, en raison de sa conception, aisément interchangeable, nettoyable, démontable et d'un faible coût tout en permettant une production d'ozone variable que ce soit en quantité ou en concentration. L'invention concerne à cet effet un ozoneur du type filcylindre, comportant un corps d'ozoneur constitué d'une électrode interne, telle qu'un fil, et entourée coaxialement d'une deuxième électrode dite électrode externe généralement de forme tubulaire réalisée en un matériau conducteur caractérisée en ce que l'électrode interne est reliée à la haute tension continue positive ou négative, et en ce que l'électrode externe est reliée à la masse, le fluide gazeux circulant axialement dans 1 espace laissé libre entre les deux électrodes et traversant de ce fait le champ électrique continu appliqué entre l'électrode interne et la surface interne de la paroi de révolution de l'électrode externe de telle sorte que les décharges couronne générées provoquent à partir de l'oxygène du gaz la formation d'ozone. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le corps de l'ozoneur est coiffé, à chacune de ses extrémités munies d'embouts appropriés, de pièces terminales qui, en position verrouillée correspondant à une position dans laquelle elles sont maintenues en contact étanche sur les extrémités du corps de l'ozoneur, assurent le raccordement à la haute tension de l'ensemble et l'amenée et/ou l'évacuation du fluide gazeux circulant à l'intérieur du corps de 1 'ozoneur. La simplicité des électrodes permet la réalisation d'un appareil modulaire, facile d'emploi, peu exigeant en entretien et peu coûteux. En outre, il offre une parfaite sécurité puisque le déverrouillage du dispositif commande l'arrêt automatique de l'application de la haute tension et éventuellement la fermeture de l'arrivée du gaz. En outre, l'ensemble des pièces étant isolé, cet appareil peut être manipulé sans danger y compris lorsque la haute tension est appliquée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit en référence aux dessins joints, lesquels description et dessins sont donnés surtout à titre d'exemples. Dans ces dessins la figure 1 représente une vue en coupe d'un ozoneur avec un corps d'ozoneur en position verrouillée correspondant à la position de fonctionnement, la figure 2 représente une vue en coupe de l'ozoneur de la figure 1 en position déverrouillée, la figure 3 représente une vue en coupe du corps de l'ozoneur de la figure 1, la figure 4 représente une vue en coupe d'une partie de l'embout du corps de l'ozoneur, et les figures 5 et 6 représentent respectivement en coupe, les pièces terminales mobile d'alimentation en gaz et fixe de sortie de gaz et d'alimentation en haute tension continue. Conformément aux figures 1 et 2, l'ozoneur est un ozoneur du type fil-cylindre comportant un corps d'ozoneur constitué d'une part par une électrode interne telle qu'un fil, d'autre part par une électrode externe de forme tubulaire. L'électrode interne est, dans le cas représenté aux figures 1 ou 2, un fil métallique de faible diamètre 1 réalisé en un matériau bon conducteur d'électricité à température de fusion élevée, soudable, par exemple un alliage de nickel et de chrome. L'électrode externe est quant à elle constituée d'un tube cylindrique ou d'un tube à ailettes 2 réalisé également en un matériau bon conducteur et peu oxydable. Cette électrode entoure coaxialement l'électrode interne 1. L'électrode interne 1 est destinée à être alimentée par une haute tension continue négative ou positive. L'électrode externe 2 est quant à elle reliée à la masse. La longueur du corps ainsi constitué est généralement comprise entre 5 et 40 cm. Outre ces deux électrodes, le corps de l'ozoneur comporte à ses deux extrémités deux embouts isolants 3 (selon figure 3) résistants à l'ozone, par exemple en PVC ou en PTFE, venant en appui sur l'électrode externe 2.Ces embouts sont munis d'au moins un perçage traversant 5 (selon figures 3 ou 4) qui permet d'une part le passage du fluide gazeux devant circuler dans l'espace vide laissé entre l'électrode interne 1 et l'électrode externe 2, d'autre part la sortie de l'électrode interne 1 hors du corps de l'ozoneur et son maintien dans une position parfaitement centrée par rapport à l'électrode externe 2. De ce fait, le principe pointe/plan à la base de cette configuration est respecté de manière certaine et ce sur toute la longueur du corps de l'ozoneur. En effet, cette électrode interne 1 constituée par un fil est munie à chacune des extrémités de renflements 6 et 7 (figure 3) qui permettent, en venant en appui sur la face de l'embout isolant 3 opposée à celle en contact avec le corps de l'ozoneur, de maintenir une tension correcte du fil.Ce renflement 6 ou 7 peut bien évidemment être également constitué par des pièces métalliques indépendantes sur lesquelles le fil constitutif de l'électrode interne 1 est soudé. Grace au passage du fil à travers le perçage traversant 5 de l'embout 3 qui sert de guide-axe, on est certain que le fil 1 conservera une position correcte à l'intérieur de l'électrode externe. Ce fil, étant soumis à des variations de longueurs en raison du fait qu'il est parcouru par une haute tension, est muni à au moins une de ses extrémités de moyens de rappel tels qu'un ressort 8 disposé entre le renflement 7 (ou 6) et la surface d'appui dudit renflement sur l'embout 3 de manière à pouvoir corriger les variations de longueur dudit fil et à assurer une tension toujours correcte du fil 1.On notera qu'à l'une des extrémités du fil, le renflement 6 fait saillie hors de l'embout 3 de manière à venir en contact avec un élément métallique 15 (figure 1 ou 2) relié à la haute tension disposé à l'intérieur d'une pièce 11 coiffant l'embout 3. Les embouts 3, conformément à ce qui est représenté à la figure 4, comportent, outre ce perçage traversant 5 permettant le passage du fil 1, plusieurs trous 4, par exemple quatre, disposés circonférenciellement par rapport à ce dernier et sécants à celui-ci. Ces trous 4 permettent en fait le passage dans une direction quelconque du fluide gazeux circulant dans l'espace laissé libre entre l'électrode interne 1 et l'électrode externe 2. Bien évidemment, on aurait pu imaginer d'autres modes de réalisation de l'invention dans lesquels ces perçages auraient été réduits à un seul et même perçage à la fois pour le passage du fluide gazeux et la sortie de l'électrode interne. Le corps de l'ozoneur est, en position verrouillée, inséré dans des pièces terminales 10 et 11 représentées aux figures 5 et 6 qui coiffent de manière étanche les embouts 3 obturant au moins partiellement les extrémités du corps de l'ozoneur. L'insertion étanche est réalisée au moyen d'un joint torique 9 présentant bien évidemment un bonne tenue à l'ozone et venant en appui sur une portée conique des pièces terminales 10 et 11. Ces pièces terminales 10 et 11 sont fabriquées en matière isolante, l'une d'entre elles étant équipée d'un contact métallique 15 relié à la haute tension par des éléments désignés par 13 et 14. Ces pièces terminales 10 et 11 sont équipées de cavités de manière à venir coiffer au moins une portion de l'embout 3 fermant le corps de l'ozoneur tout en laissant un espace libre entre l'extrémité de l'embout et le fond de la cavité de la pièce terminale 10, 11. L'intérêt de cet espace libre sera expliqué ci-après. Ces pièces terminales 10 et 11 sont animées l'une par rapport à l'autre d'un mouvement relatif. Dans l'exemple représenté, ces pièces sont montées solidaires d'un support constitué par une plaque métallique 18, l'une des pièces 11 étant fixe, l'autre pièce 10 étant montée mobile sur ce support. Pour ce faire, une rainure de guidage est ménagée sur le support de manière à ce que la pièce terminale 10 coulisse à l'intérieur de cette rainure pour pouvoir se rapprocher et/ou s'écarter de la pièce 11. Ce mouvement de coulissement de la pièce 10 est commandé par un organe d'actionnement tel qu'un levier 17 monté à pivotement sur ladite plaque 18 et relié au moyen d'un bras également monté à pivotement à la fois sur le levier 17 et sur la pièce mobile 10 pour actionner ladite pièce.Chacune des pièces terminales 10, 11 est équipée d'une canalisation 12 sur l'une de ses faces latérales permettant l'amenée ou la sortie de gaz. Dans l'exemple représenté, l'entrée de gaz se fait au niveau de la pièce 10 par la canalisation 12 reliée à une source de fluide gazeux et la sortie de gaz se fait au niveau de la canalisation 12 de la pièce 11. En général, l'entrée du fluide gazeux se fait à l'extrémité du corps de l'ozoneur opposée à celle reliée à la haute tension. La pièce terminale 11 fixe comporte en effet des moyens d'alimentation en haute tension grâce aux éléments 13 et 14 reliés à une source de haute tension, ces éléments 13 et 14 étant eux-mêmes solidaires d'un contact métallique 15 qui, en position verrouillée de l'ensemble, vient en contact avec le renflement 6 de l'électrode interne 1. Grâce à ce contact de pression, l'électrode interne 1 est alimentée en haute tension. Quant à l'électrode externe, elle est reliée à la masse au moyen d'un clip 16 monté solidaire de la plaque métallique support 18.En position déverrouillée telle que représentée à la figure 2, le levier 17 est maintenu écarté de la plaque support 18 et la pièce terminale 10 est écartée de la pièce terminale 11. De ce fait, le corps de l'ozoneur peut aisément être enlevé, pour pouvoir être nettoyé, changé, etc. On peut imaginer également de modifier l'organe d'actionnement constitué ici par un levier 17 de manière à pouvoir remplacer ce corps d'ozoneur par un corps de n'importe quelle dimension grâce à un organe d'actionnement qui permettrait l'immobilisation de la pièce terminale 10 en plusieurs positions. En position verrouillée au contraire, conformément à la position représentée à la figure 1, les contacts électriques sont établis entre l'extrémité de l'électrode interne 1 constituée par un renflement 6 et les contacts métalliques 15 de la pièce terminale 11 de telle sorte que l'ozoneur est alimenté en haute tension et l'alimentation en air s'effectue par l'intermédiaire de la canalisation 12 reliée à une source appropriée.Grâce au fait qu'en position verrouillée, un espace est laissé libre dans la cavité de la pièce terminale destinée à recevoir l'embout du corps de l'ozoneur, le fluide gazeux provenant de la source de gaz peut librement circuler des pièces terminales vers le corps de l'ozoneur. En effet, dans cette cavité débouchent d'une part la canalisation d'amenée ou de sortie de gaz 12 de la pièce terminale 10 ou 11, d'autre part le perçage 4 pour le passage du gaz de l'embout 3, grâce à quoi on aboutit à un passage aisé du fluide gazeux de la canalisation 12 vers l'intérieur du corps de l'électrode de l'ozoneur et une mise en communication de l'ensemble. Ce gaz ressort ensuite par l'autre canalisation 12. L'intérêt de ce dispositif est notamment lié à l'absence de risque en ce qui concerne son utilisation. En effet, bien que reliées à la haute tension, l'ensemble des pièces qui sont utilisées sont isolées et donc de ce fait, l'ensemble de l'appareil peut être manipulé y compris lorsqu'il est en fonctionnement. En position verrouillée, par simple commande du passage de la position verrouillée à la position déverrouillée, on commande l'arrêt automatique de l'application de la haute tension à la fois par rupture des contacts entre le corps de l'ozoneur et les pièces terminales et également éventuellement au moyen d'un relais supplémentaire qui commande l'arrêt de la source haute tension. On peut également commander la fermeture de l'arrivée du gaz toujours uniquement par l'actionnement du levier 17. Ce dispositif présente en outre l'avantage de ne pas avoir à manipuler les sources de gaz et les moyens d'amenée ou d'évacuation du gaz. En outre, en raison de la simplicité des pièces constitutives du corps de l'ozoneur, pièces qui sont généralement identiques, amovibles et interchangeables telles que les embouts 3, la fabrication est facilitée, ce qui diminue les coûts. En outre, le fait que le corps de I'ozoneur soit amovible permet une maintenance et une réparation aisées de l'ensemble. Enfin, on peut également imaginer une configuration dans laquelle les corps d'ozoneur sont placés en parallèle ou en série et, au moment de l'utilisation, des pièces terminales, également montées en parallèle, viennent obturer simultanément plusieurs corps d'ozoneurs permettant un fonctionnement en parallèle ou en série de l'ensemble pour obtenir une production plus importante d'ozone. Bien évidemment, les applications de ce type d'ozoneur sont nombreuses : aseptisation, stérilisation, etc. REVENDICATIONS 1. Ozoneur du type fil-cylindre comportant un corps d'ozoneur constitué d'une électrode interne (1) telle qu'un fil entourée coaxialement par une deuxième électrode (2) dite électrode externe généralement de forme tubulaire réalisée en un matériau conducteur, caractérisé en ce que l'électrode interne (1) est reliée à la haute tension continue positive ou négative, et en ce que l'électrode externe (2) est reliée à la masse, le fluide gazeux circulant axialement dans l'espace laissé libre entre les deux électrodes et traversant de ce fait le champ électrique continu appliqué entre l'électrode interne (1) et la surface interne de la paroi de révolution de l'électrode externe (2) de telle sorte que les décharges couronne générées provoquent à partir de l'oxygène du gaz la formation d'ozone. 2. Ozoneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de l'ozoneur est coiffé, à chacune de ses extrémités munies d'embouts (3) appropriés, de pièces terminales (10, 11) qui, en position verrouillée correspondant à une position dans laquelle elles sont maintenues en contact étanche aux extrémités du corps de l'ozoneur, assurent le raccordement à la haute tension de l'ensemble et l'amenée ou l'évacuation du fluide gazeux circulant à l'intérieur du corps de l'ozoneur. 3. Ozoneur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites pièces terminales (10, 11) sont animées d'un mouvement relatif l'une par rapport à l'autre pour pouvoir occuper une position déverrouillée dans laquelle le corps de l'ozoneur peut être enlevé et une position verrouillée. 4. Ozoneur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le passage de la position verrouillée à la position déverrouillée s'effectue par action sur un organe d'actionnement (17) tel qu'un levier qui éloigne les pièces terminales (10, 11) l'une de l'autre et provoque de ce fait par élimination de tout contact avec le corps de l'ozoneur l'arrêt arrêt automatique de l'application de la haute tension et éventuellement la fermeture de l'arrivée du gaz. 5. Ozoneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'une des pièces terminales (10) est animée d'un mouvement de coulissement à l'intérieur d'une rainure d'un support (18) sur lequel est fixé de manière amovible le corps de l'ozoneur grâce à l'organe d'actionnement tel qu'un levier (17) et en ce que l'autre pièce terminale (11) est fixe. 6. Ozoneur selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'embout (3) disposé à chaque extrémité du corps de l'ozoneur comporte au moins un perçage traversant (5) qui permet d'une part le passage et le centrage de l'électrode interne (1), d'autre part, le passage du fluide gazeux. 7. Ozoneur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les perçages (4) de l'embout (3) pour le passage du gaz sont distincts du perçage (5) pour le passage de l'électrode interne (1) et sont disposés circonférenciellement par rapport audit perçage (5) et sécants à celui-ci. 8. Ozoneur selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'électrode interne (1) est munie à chacune de ses extrémités d'un renflement (6, 7) réalisé en un matériau conducteur qui vient en appui sur l'une des faces de l'embout (3) opposée à celle en contact avec le corps de l'ozoneur. 9. Ozoneur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un ressort (8) est intercalé entre le renflement (7) et la face de l'embout (3) sur lequel le renflement (7) vient en appui de manière à corriger les variations de longueur du fil constitutif de l'électrode interne (1) pour assurer une tension continue de ce dernier. 10. Ozoneur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le renflement (6) disposé à l'une des extrémités de l'électrode interne (1) fait saillie hors de l'embout (3) et vient en contact, lorsque le corps de l'ozoneur est en position verrouillée à l'intérieur d'une des pièces terminales (11), avec un élément conducteur métallique approprié (15) disposé dans ladite pièce terminale (11) coiffant l'embout (3), cet élément conducteur (15) étant luimême relié à une source de haute tension (13, 14) telle qu'un générateur de courant continu en soi-connu. 11. Ozoneur selon l'une des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que les pièces terminales (10, 11) comportent des moyens d'amenée et d'évacuation du fluide gazeux (12) qui sont éventuellement reliés à une source d'approvisionnement en fluide gazeux. 12. Ozoneur selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits moyens d'amenée et/ou d'évacuation du fluide gazeux (12) sont disposés sur l'une des faces latérales des pièces terminales (10, 11) et débouchent dans une cavité de ladite pièce terminale (10, 11) qui, en position verrouillée est fermée de manière étanche par l'embout (3) du corps de l'ozoneur, les perçages (4) de l'embout (3) permettant la mise en communication de l'air circulant à l'intérieur de cette cavité et provenant des moyens d'amenée (12) du fluide gazeux avec l'espace laissé libre entre l'électrode interne (1) et l'électrode externe (2). 13. Ozoneur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'électrode externe (2) est maintenue en position sur un support (18) et reliée à la masse par un moyen de fixation approprié tel qu'un clip (16) solidaire de la plaque support (18) des pièces terminales (10, 11).