~097ZS8 La présente invention concerne un procédé de fabrica- tion de l'ozone susceptible d'être mis en application au moyen d'installations dont la simplicité de construction et le bon rendement énergétique doivent autoriser la production indus- trielle de ce gaz dans des conditions economiques très favora- bles, et en rendre l'emploi abordable pour la solution des problèmes de l'assainissement et de l'oxydation industrielle propre. On connaît différents types de générateurs d'ozone dans lesquels on applique une tension alternative entre deux électrodes créant entre ces électrodes un champ électrique alternatif, auquel sont soumises les molécules d'oxygène de l'intervalle dans lequel on fait se déplacer de l'air éventuelle- ment enrichi d'oxygène. L'espace situé entre les deux électrodes est générale- ,~ ,~ ment constitué d'un intervalle d'air en série avec une plaque de substance isolante. Lorsque la tension de crête aux bornes de l'intervalle d'air est inférieure à la tension du seuil d'amorc,age, l'ozoneur ~ ~- se comporte comme,une capacité air en série avec une capacitéde diélectrique. Lorsque la tension de crête est supérieure à la tension du seuil d'amorçage des effluves se produisent dans l'air au cours de chaque demi-onde positive et négative de la tension et pendant la durée de ces effluves, l'ozoneur se comporte approximativement comme une résistance variable en série avec la capacité du diélectrique. Les ozoneurs industriels actuellement connus fonctionnent généralement dans ces dernières conditions : ils sont constitués par le groupement de plusieurs cellules branchées en parallèle entre deux bornes alimentées en haute tension alternative. Ces générateurs d'ozone sont soit à -- 1 -- ,. ~. ~ ~097Z58 plaques planes soit constitués de tubes concentriques. Dans les différents types de générateurs d'ozone, ^~` la formation d'arcs électriques doit être évitée car les arcs sont préjudiciables au rendement de l'appareil, d'une part ils constituent des interruptions dans le fonctionnement, d'autre part ils créent des conditions requises pour la destruction de - l'ozone déjà formé. Pour éviter la formation d'arcs, il est indispensable de conditionner le gas, air, oxygène ou air enrichi en oxygène avec lequel l'appareil est alimenté. Ce gaz d'alimentation doit être très propre et spécialement débarrassé des poussières susceptibles d'amorcer les arcs et des traces d'huile qui peuvent se déposer sur les surfaces des électrodes et du diélectrique. Ce gaz doit être extrêmement sec, car la vapeur d'eau favorise le passage des arcs et l'ionisation de la vapeur d'eau qui en résulte, absorbe de l'énergie sans avantage pour la production d'ozone. ~` Ce gaz doit être à une température inférieure et au plus égale à la température ambiante, toute augmentation de température favorisant l'instabilité de l'ozone. La puissance électrique des effluves est fonction de la valeur de crête de la tension d'alimentation, cependant cette valeur de cette tension est limitée par le seuil d'amorça- ge des arcs. La puissance électrique est fonction croissante de la fréquence, cependant l'utilisation des très hautes fréquences, par exemple 500 Hertz au lieu de 50 Hertz ne peut être obtenue qu'à l'aide d'installations complexes et coûteuses. Le procédé, suivant l'invention, et les dispositifs utilisant ce procédé permettent de pallier ces difficultés, en créant dans le conduit de traitement un état d'effluves lectriques continues et stables, éliminant ainsi les risques d'arc électrique. -- 2 -- ; ~0972S8 Dans le procédé de fabrication de l'ozone, selon l'invention, - on établit un champ électrique continu entre une première ` surface limite affectée d'un potentiel électrique positif de valeur moyenne choisie dans l'intervalle de 1000 volts à 50.000 volts et une seconde surface limite ~ potentiel nul, entretenant ainsi entre la première surface limite et la seconde surface limite une zone d'effluves électriques, - on maintient entre la première surface limite et la seconde surface limite un gradient de potentiel électrique dont la ~ valeur moyenne entre les deux surfaces est comprlse entre ~- 500 et 5 000 volts/cm conservant ainsi un régime stable pour lesdites effluves électriques, ;~- - on fait passer un débit d'air au travers de ladite zone d'effluves électriques. D'une fa,con préférentielle, la première surface limite ~ - est affectuée d'un potentiel électrique stabilisé à mieux que plus ou moins dix pour cent, ce qui suffit pour obtenir une application correcte du procédé. Les dispositifs selon l'invention, de fabrication d'ozone comportent d'une part un conduit, en matériau conduc- teur de l'électricité, reliant une première ouverture débou- chant sur un moyen d'alimentation de débit d'air et une seconde ouverture débouchant dans une conduite d'évacuation, ce conduit étant relié à une masse à potentiel électrique nul, et d'autre part, un corps, en matériau conducteur de l'électricité, entièrement recouvert d'un matériau isolant, poreux et de faible conductance, disposé à l'intérieur du conduit et relié à une source de courant à haute tension de polarité positive. Selon un mode préférentiel de réalisation, le conduit est un cylindre de révolution, et le corps, disposé à l'inté- rieur du conduit, est cons~itué par un fil métallique tendu, 1097ZS8 de même axe que le cylindre de révolution constituant le conduit. Dans diverses réalisations, le fil en un matériau conduisant l'électricité comprend dans sa composition seule- ment des métaux dont les oxydes sont poreux et de faible conductance , le fil étant entièrement recouvert d'un matériau isolant, poreux et de faible conductance. Dans a ~ autres réalisations, le fil en un matériau conduisant l'électricité comprend au moins un métal dont l'oxyde. . 10 engendré par le contact avec l'air atmosphérique est poreux et de faible conductance, le fil étant entièrement recouvert d'un matériau isolant poreux et de faible conductance. Dans certaines réalisations, le matériau isolant poreux et de faible conductance recouvrant entièrement le fil est constitué par les oxydes des métaux avec lesquels est -~ constitué le fil conducteur. Dans les diverses réalisations, le potentiel de la source de haute tension de polarité positive a une valeur choisie dans l'intervalle 1 000 à 50 000 volts, valeur stabilisée à dix pour cent près, le diamètre du conduit métallique cylin- drique de section circulaire .a une valeur choisie dans l'inter- valle de 2 ~ 50 centimètres, le fil en matière conduisant l'électricité est métallique et d'un diamètre choisi dans l'intervalle 0,05 à 1 millimètre. Dans de telles réalisations, le gradient de potentiel électrique moyen entre le fil et le conduit a généralement une valeur comprise entre 1 000 et 5 000 volts/centimètre. De façon préférentielle, le potentiel de la source de haute tension de polarité positive a une valeur choisie dans l'intervalle de 5 000 à 20 000 volts, valeur stabilisée à dix pour cent près, le diamètre du conduit métallique cylindrique de section circulaire a une valeur choisie dans l'intervalle - 4 - . , . 1097258 de 2 à 10 centimètres, le fil en matière conduisant l'électri- cité est métallique et d'un diamètre choisi dans l'intervalle de 0,1 à 0,5 millimètre. Dans de telles réalisations, le gradient de potentiel électrique moyen entre le fil et le conduit a généralement - une valeur comprise entre 1 000 et 4 000 volts par centimètre. L'invention sera mieux comprise dans la description, donnée à titre non limitatif, d'un dispositif permettant la réalisation du procédé selon l'invention, dispositif illustré à l'aide des figures suivantes : - Figure 1. Schéma de principe d'un conduit cylindrique avec `~ fil coaxial. - Figure 2. Section du fil coaxial constituant l'électrode positive. - Figure 3. Vue perspective d'un dispositif industriel. - - Figure 4. Vue perspective de l'ensemble des électrodes positives du dispositif selon la figure 3. - Figure 5. Schéma d'alimentation électrique. - Figure 6. Montage monophasé. - Figure 7. Montage triphasé. En se référant à la figure 1, on trouve en 1 un conduit cylindrique en matériau conducteur de l'électricité fait d'une tôle de fer ou en un métal léger tel que l'àluminium. Le conduit 1 relie une première ouverture la débouchant sur un moyen d'alimentation en air, non figuré, et une seconde ouverture lb débouchant dans un conduit d'évacuation non figuré. Le conduit l-est relié par un fil conducteur 2 à une masse 3 à potentiel nul telle qu'une terre. Un fil 4 métallique tendu, rectiligne, coaxial du conduit 1, s'étend sur toute la longueur du conduit 1 supporté à ses extrémités par des supports isolants non figurés. Le fil 4 est relié à une source de courant electrique continue -- 5 -- ~097258 : de polarite positive. Le fil 4, comme il est montre sur la figure 2 qui en donne une section droite, est entièrement recouvert d'un matériau 5 isolant, poreux et de faible conduc- tance. La figure 3 donne une vue perspective d'un dispositif industriel constitué par un assemblage de seize conduits élémentaires, tels que décrits à l'aide de la figure 1, et mont~s en parallèle, entre deux boites d'extrémités, une boîte d'entrée 6 et une boite de sortie 7 dans lesquelles lesdits conduits débouchent. Chacune des boites d'extrémité comporte a l'opposé des ouvertures desdits conduits, une ouverture unique ~ ` qui, pour la boîte d'entrée 6, débouche dans un moyen 8 d'ali- mentation en air et pour la boîte de sortie 7 débouche dans un conduit d'évacuation 9. L'ensemble des conduits, tels que 1, est relié par un conducteur électrique 2 à une masse 3 à potentiel nul. ~ La figure 4 donne une vue perspective de l'ensemble ~ - dea électrodes positives du dispositif selon la figure 3. Lesdites electrodes sont constituées par autant de fils, tel que le fil 4 décrit à l'aide de la figure 1 du dispositif élémentaire cylindrique. A chaque extrémité, les fils tel que 4 sont fixés aux points d'intersection d'un réseau 10 et 11 orthogonal constitué par un fil métallique fait du même matériau conducteur de l'électricité dans lequel sont faits les fils tels que 4. Un des réseaux métalliques d'extrémité, par exemple le xéseau 10, est relie par un conducteur 12 métallique à la borne positive d'un générateur de courant continu ~ haute tension, non figuré. L'ensemble des fils tel que 4 et des réseaux d'extré- mité tels que 10 et 11 sont entièrement recouverts d'un matériau isolant poreux et perméable ~ l'air. Les réseaux - 6 - :, 1097258 d'extrémité 10 et 11 sont fixés à l'intérieur des boîtes 6 et 7 au moyen de supports isolants non figurés. La figure 5 donne un schema d'un générateur de courant continu utilisable pour l'alimentation des électrodes positives d'un dispositif générateur d'ozone. Un transformateur 13 alimenté en courant alternatif 14 donne un courant alternatif de potentiel plus élevé 15. - Une diode 16 donne un courant redressé 16 et un condensateur 18 intercalé entre la sortie de la diode et la sortie homologue du transformateur donne un certain lissage de la courbe représentant la tension de sortie 19. Ceci constitue un exemple classique de moyen employé pour la fourniture d'un courant pseudo continu ou continu stabilisé à mieux que plus ou moins 10 %. La figure 6 donne un schéma d'un générateur permettant à partir d'un courant monophasé de redresser les deux alternances au lieu d'une seule comme le permet seulement le dispositif suivant la figure 5. A partir de l'arrivée du secteur, nous notons la présence d'un autotransformateur variable 20 qui précède immé- diatement le transformateur élévateur de tension 13. L'auto- transformateur variable 20 permet de passer du courant 14 au courant 14'. Au lieu d'une diode 16, le dispositif comporte un pont de diodes 16. Sur la sortie et avant le condensateur de filtrage 18 est disposée en série une résistance de petite valeur 21. La stabilisation de ce type classique d'alimentation est celle du secteur à + 08 - 10 % en général. Afin d'améliorer encore le filtrage, on peut opter pour une alimentation à partir d'un secteur triphasé dont on redressera les deux alternances pour chaque phase. La figure 7 représente le schéma d'un tel dispositif générateur. " 1097258 Sur la figure 7, on trouve les éléments homologues de ceux représentés sur la figure 6, soit : un autotransforma- teur triphasé à rapport variable 20, un transformateur élévateur de tension 13, un pont de diodes, ou pont de Graetz 16, une résistance de petite valeur 21 et un condensateur de filtrage 5. La stabilisation de cette alimentation de type classi- que est celle imposée par le secteur. L'avantage d'un montage triphasé réside dans un meilleur filtrage obtenu en redressant les deux alternances ' de chacune des trois phases. - Dans un dispositif industriel du type décrit à l'aide des figures 3 et 4, le diamètre des conduits cylindriques est choisi dans l'intervalle 2 à 10 centimètres et le diamètre du ~- fil métallique 4 est choisi dans l'intervalle 0,1 à 0,5 milli- mètres. ' ~' Les fils métalliques 4 étant reliés à la borne de polarlté positive d'un générateur de courant continu stabilisé à mieux que plus ou moins dix pour cent, la valeur moyenne du gradient de potentiel en tout point situé, dans l'espace intérieur des conduits cylindriques 1, est compris entre 1000 4 000 volts par centimètre. Dans ces conditions, il s'établit entre les fils 4 et la surface interne des conduits 1, un régime d'effluves electriques continues. Les différentes expérimentations poursuivies avec divers modèles de conduits cylindriques avec,fil coaxial, tels '~ que définis par l'invention ont conduit aux observations suivantes : Le diamètre du conduit cylindrique conditionne la valeur du potentiel maximum pouvant être appliqué, de même que la valeur optimale du potentiel à appliquer au fil coaxial. Lorsque le diamètre du fil varie de 2 cm à 10 cm, -- 8 -- 10972S8 . la valeur optimale du potentiel varie de 1 000 à 20 000 volts. Le diamètre du fil métallique doit être suffisant pour que le fil ait une bonne tenue mécanique et une longévité suffisante eu ~gard aux conditions particulières de corrosion en milieu oxydant. Il faut que ce diamètre ne soit pas trop important afin que la densité de courant sur le contour externe du fil reste la plus élevée possible afin de favoriser l'amorçage de l'effluve. Les diamètres usités sont compris entre 0,1 et 0,5 mm. Avec un fil métallique nu une progression peu impor- ;~ tante de la valeur du potentiel, au-del~ de celle qui produit ~;~ l'amor,cage de l'effluve, provoque l'amorçage de l'arc et ceci d'autant plus facilement que l'air est plus humide et chargé de poussières. Dans ces conditions avec un fil métallique nu, la quantité d'ozone fabriquee par heure reste minime. Avec un fil métallique recouvert d'un couche continue d'oxyde, par exemple de l'oxyde du métal lui-même, à condition que cet oxyde soit poreux, il devient possible d'accroître de fa,con considérable pour un même potentiel la valeur de l'intensi- té du courant. Dans ces conditions, aux environs de 10 000 volts pour un tube de diamètre 6 centimètres, de longueur 100 centimètres, on observe une production de 600 mgr par heure pour une puissance absorbée de 10 watts soit un rendement d'environ 60 mgr de 03 par watt/heure. Le courant traversant la cellule est alors de 1000 micro ampères. Des tubes de même diamètre, munis d'un fil de mêmes caractéristiques et portés au même potentiel, donnent une production d'ozone, en milligrammes par leure, sensiblement proportionnelle à leur longueur, jusqu'à une valeur de cette longueur à partir de laquelle la croissance devient moins que proportionnelle. Dans ce cas l'effluve électrique détruit l'ozone avec une vitesse dont la valeur, apparemment, croît _ g _ ~097Z58 en fonction de la teneur de l'air en ozone. Pour un tube de diamètre 6 cm équipé d'un fil métalli- que de diamètre 0,3 mm pour la partie conductrice. On a observé que la production d'ozone cesse d'être proportionnelle à la longueur à partir d'une longueur d'environ 100 cm. Dans de nombreuses applications, notamment pour les petites productions, un accroissement de la productivité peut - être obtenu par la mise en série de deux ou plusieurs éléments de tubes. Dans les installations de fabrication d'ozone production importante, l'accroissement de la productivité doit être plutôt recherché par le moyen de montages en parallèle tels que celui décrit à l'aide des figures 3 et 4. Pour un appareil de ce type, défini par les diamètres respectifs du tube et du fil, on choisit la valeur du potentiel auquel doit être porté le fil suivant la production d'ozone que l'on souhaite fabriquer par heure. Le choix de la valeur du potentiel entraine la fixation de l'intensité du courant qui transite à travers l'appareil. Pour des potentiels élevés, eu égard au diamètre du tube, une vitesse importante de l'air permet de retarder le passage de l'effluve à l'arc, mais provoque une plus grande dilution de l'ozone, car la vitesse de l'air dans le tube, ou le débit d'air, n'affecte pas de fac,on notable la productivi- té de l'appareil. Avec des fils revêtus d'une couche continue d'oxyde isolant, poreux et à faible conductance, ce qui autorise le fer et de très nombreux alliages à base de fer et ce qui élimine - l'aluminium pour cet emploi, on observe que la marche du dispositif n'est pas affectée par la teneur en poussières de l'air d'alimentation. Il en est d'ailleurs de même avec les revêtements artificiels répondant aux prescriptions d'isolation, porosité et faible conductance et ne comprenant pas d'oxydes -- 10 -- ~D972S8 du métal avec lequel est fait le fil électrode. . Les avantages du nouveau procédé par rapport à tous :~ ceux dont il est fait état jusqu'à ce jour sont : - l'utilisation d'une tension continue pouvant être élaborée sans précaution particulière pour sa régulation à partir du secteur triphasé, - une technologie très simple correspondant à une construction très légère et peu coûteuse; le coût d'une installation de ; même productivité se trouve considérablement réduit, - un rendement énergétique supérieur ~ celui des appareils industriels actuels, car il faut tenir compte pour apprécier le rendement de ces derniers, des énergies consommées dans les diverses installations mécaniques annexes, notamment dans les appareils d'enrichissement préalable de l'air en oxygène, dans les appareils de séchage et de dépoussiérage, ~. - un entretien négligeable. De tels avantages rendent possible l'emploi économique de l'ozone dans l'assainissement des eaux, dans la dépollution :`~ de nombreux effluents biologiques et dans les traitements industriels d'oxydation par voie gazeuse. -- 11 --