~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.
;
~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, 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 - .
, .
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 ~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 :, 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, .
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 ~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. ~ 097ZS8 The present invention relates to a manufacturing process tion of ozone which can be applied by means of of installations whose simplicity of construction and good energy efficiency must allow industrial production trielle of this gas under very favorable economic conditions and make their employment affordable for the solution of sanitation and industrial oxidation problems clean.
We know different types of ozone generators in which an AC voltage is applied between two electrodes creating an electric field between these electrodes alternative, to which the oxygen molecules of the interval in which possible air is moved-oxygen enriched.
The space between the two electrodes is general-, ~, ~
consisting of an air gap in series with a plate of insulating substance.
When the peak voltage across the interval of air is less than the initiation threshold voltage, age, the ozonator ~ ~ -behaves like an air capacity in series with a dielectric capacity.
When the peak voltage is greater than the threshold voltage ignition aroma occurs in air during each positive and negative half wave of the voltage and during the duration of these scents, the ozonator behaves approximately as a variable resistor in series with the capacity of the dielectric.
Currently known industrial ozonizers generally operate under these latter conditions: they are made up of several cells connected in parallel between two terminals supplied at high AC voltage. These ozone generators are either - 1 -,. ~. ~
~ 097Z58 flat plates are made up of concentric tubes.
In the different types of ozone generators, ^ ~ `
arcing should be avoided as arcing are detrimental to the performance of the device, on the one hand they constitute interruptions in the functioning, on the other hand they create conditions required for the destruction of - the ozone already formed. To avoid arcing, it is essential to condition gas, air, oxygen or air enriched with oxygen with which the device is supplied.
This feed gas must be very clean and specially free of dust liable to initiate arcs and traces of oil which can deposit on electrode and dielectric surfaces.
This gas must be extremely dry, as the vapor of water favors the passage of arcs and the ionization of steam resulting water absorbs energy without benefit for ozone production. ~ `
This gas must be at a lower temperature and at more equal to room temperature, any increase in temperature favoring the instability of ozone.
The electrical power of the scent is a function of the peak value of the supply voltage, however this value of this voltage is limited by the ignition threshold age of the arcs. Electric power is an increasing function of frequency, however the use of very high frequencies, for example 500 Hertz instead of 50 Hertz can only be obtained only by means of complex and expensive installations.
The method according to the invention and the devices using this process can overcome these difficulties, by creating a state of smell in the treatment duct continuous and stable power, eliminating risks electric arc.
;
~ 0972S8 In the ozone manufacturing process, according to the invention, - a continuous electric field is established between a first `
boundary surface affected by a positive electrical potential of average value selected in the range of 1000 volts to 50,000 volts and a second limit surface ~ zero potential, thus maintaining between the first boundary surface and the second surface limits an area of electrical aroma, - it is maintained between the first boundary surface and the second surface limits an electric potential gradient whose ~
average value between the two surfaces is comprlse between ~ -500 and 5,000 volts / cm thus maintaining a stable speed for said electrical aromas,; ~ -- an air flow is passed through said zone electrical scent.
In a way, preferential con, the first limiting surface ~ -has a stabilized electrical potential better than plus or minus ten percent, which is enough to get a correct application of the process.
The devices according to the invention, for manufacturing ozone comprise on the one hand a conduit, of conductive material electricity generator, connecting a first opening opening song on an air flow supply means and a second opening opening into a discharge pipe, this pipe being connected to a ground with zero electrical potential, and other part, a body, made of electrically conductive material, completely covered with insulating, porous material and low conductance, placed inside the duct and connected to a high voltage current source of positive polarity.
According to a preferred embodiment, the conduit is a cylinder of revolution, and the body, placed inside laughter of the conduit, is cons ~ ituted by a taut metallic wire, of the same axis as the cylinder of revolution constituting the drove.
In various embodiments, the wire in a material conducting electricity includes in its composition alone-metals whose oxides are porous and weak conductance, the wire being completely covered with a material insulating, porous and low conductance.
In a ~ other realizations, the wire in a material conducting electricity includes at least one metal including oxide.
. 10 generated by contact with atmospheric air is porous and of low conductance, the wire being completely covered of a porous insulating material with low conductance.
In certain embodiments, the insulating material porous and low conductance completely covering the wire is formed by the oxides of the metals with which is - ~
formed the common thread.
In the various realizations, the potential of the high voltage source of positive polarity has a value selected in the range 1,000 to 50,000 volts, stabilized value to the nearest ten percent, the diameter of the cylindrical metal conduit circular cross section. has a value chosen in the inter-valley of 2 ~ 50 centimeters, the wire in leading material electricity is metallic and of a diameter chosen in the range 0.05 to 1 millimeter.
In such embodiments, the potential gradient medium electrical between wire and conduit usually has a value between 1,000 and 5,000 volts / centimeter.
Preferably, the potential of the source of high voltage of positive polarity has a value chosen in the range of 5,000 to 20,000 volts, stabilized at ten percent, the diameter of the cylindrical metal conduit of circular section has a value chosen in the interval - 4 -.
,.
from 2 to 10 centimeters, the wire in material conducting the electri-cited is metallic and of a diameter chosen in the meantime from 0.1 to 0.5 millimeter.
In such embodiments, the potential gradient average electrical connection between wire and conduit usually has -a value between 1,000 and 4,000 volts per centimeter.
The invention will be better understood in the description, given without limitation, of a device allowing the carrying out the method according to the invention, illustrated device using the following figures:
- Figure 1. Schematic diagram of a cylindrical conduit with `~
coaxial wire.
- Figure 2. Section of the coaxial wire constituting the electrode positive.
- Figure 3. Perspective view of an industrial device.
- - Figure 4. Perspective view of all the electrodes positive of the device according to Figure 3.
- Figure 5. Diagram of electrical supply.
- Figure 6. Single-phase mounting.
- Figure 7. Three-phase mounting.
Referring to Figure 1, we find in 1 a cylindrical conduit of electrically conductive material made of sheet iron or a light metal such as aluminum.
The conduit 1 connects a first opening leading to it a means of air supply, not shown, and a second opening lb opening into a non-exhaust duct figured. The conduit l is connected by a conducting wire 2 to a mass 3 with zero potential such as earth.
A tight, straight, coaxial metallic wire 4 of the conduit 1, extends over the entire length of supported conduit 1 at its ends by insulating supports not shown. The wire 4 is connected to a source of continuous electric current ~ 097258 :
of positive polarity. Wire 4, as shown on the Figure 2 which gives a cross section, is entirely covered with an insulating, porous and low-conductive material tance.
Figure 3 gives a perspective view of a device industrial consisting of an assembly of sixteen conduits elementary, as described with the aid of FIG. 1, and mounted in parallel, between two end boxes, a box inlet 6 and an outlet box 7 in which said conduits open. Each of the end boxes has opposite the openings of said conduits, a single opening ~ `
which, for the input box 6, opens into a means 8 for supplying in air and for outlet box 7 opens into an exhaust duct 9.
All of the conduits, such as 1, are connected by an electrical conductor 2 to a ground 3 with zero potential. ~
Figure 4 gives a perspective view of the assembly ~ -dea positive electrodes of the device according to Figure 3.
Said electrodes are constituted by as many wires, such that the wire 4 described using FIG. 1 of the device elementary cylindrical.
At each end, the wires such as 4 are fixed to the intersection points of an orthogonal network 10 and 11 made up by a metal wire made of the same conductive material the electricity in which the wires are made such as 4.
One of the end metal networks, for example xeseau 10, is connected by a metallic conductor 12 to the positive terminal of a DC generator ~ high tension, not shown.
The set of wires such as 4 and end networks mites such as 10 and 11 are fully covered with a porous and air permeable insulating material. Networks :, end 10 and 11 are fixed inside the boxes 6 and 7 by means of insulating supports not shown.
Figure 5 gives a diagram of a generator direct current usable for supplying the electrodes positive from an ozone generating device.
A transformer 13 supplied with alternating current 14 gives a higher potential alternating current 15. -A diode 16 gives a rectified current 16 and a capacitor 18 inserted between the diode output and the homologous output of the transformer gives a certain smoothing of the curve representing the output voltage 19. This constitutes a classic example of the means used to supply a pseudo continuous or continuous current stabilized better than more or less 10%.
Figure 6 gives a diagram of a generator allowing from a single-phase current to rectify the two half-waves instead of one as only the device allows according to figure 5.
From the arrival of the sector, we note the presence of a variable autotransformer 20 which immediately precedes diat the step-up transformer 13. Self-variable transformer 20 allows to go from current 14 to current 14 '. Instead of a diode 16, the device comprises a diode bridge 16. On the output and before the capacitor filter 18 is arranged in series a small resistance value 21.
Stabilization of this classic type of feeding is that of the sector at + 08 - 10% in general.
In order to further improve the filtering, we can opt for a supply from a three-phase sector which will rectify the two half-waves for each phase. The figure 7 shows the diagram of such a generating device.
"1097258 In figure 7, we find the homologous elements of those shown in Figure 6, either: an autotransforma-three-phase variable ratio tor 20, a step-up transformer voltage 13, a diode bridge, or Graetz bridge 16, a small value resistor 21 and a filter capacitor 5.
The stabilization of this classic type diet than that imposed by the sector.
The advantage of a three-phase circuit lies in a better filtering obtained by rectifying the two half-waves' of each of the three phases.
- In an industrial device of the type described using Figures 3 and 4, the diameter of the cylindrical conduits is chosen in the interval 2 to 10 centimeters and the diameter of the ~ -metallic wire 4 is chosen in the range 0.1 to 0.5 milli-meters. '~' The metal wires 4 being connected to the terminal of positive polarity of a stabilized direct current generator at better than plus or minus ten percent the average value the potential gradient at any point in space inside of the cylindrical conduits 1, is between 1000 4,000 volts per centimeter.
Under these conditions, it is established between the wires 4 and the internal surface of the conduits 1, a scent regime continuous electrical.
The different experiments pursued with various models of cylindrical conduits with, coaxial wire, such as ~
defined by the invention have led to observations following:
The diameter of the cylindrical duct conditions the value of the maximum potential that can be applied, as well as the optimal value of the potential to be applied to the coaxial wire.
When the wire diameter varies from 2 cm to 10 cm, .
the optimum value of the potential varies from 1,000 to 20,000 volts.
The wire diameter must be sufficient so that the wire has good mechanical strength and longevity sufficient eu ~ gard to special corrosion conditions in an oxidizing medium. This diameter must not be too large important so that the current density on the contour wire remains as high as possible to promote priming the scent. The diameters used are included between 0.1 and 0.5 mm.
With a bare metal wire an unimportant progression; ~
aunt of the value of the potential, beyond ~ that which produces ~; ~
the amor, cage of the scent, causes the arcing and this the more easily the more humid and charged the air of dust. Under these conditions with a bare metal wire, the amount of ozone produced per hour remains minimal.
With a metallic wire covered with a continuous layer oxide, for example metal oxide itself, provided that this oxide is porous, it becomes possible to increase by fa, con considerable for the same potential the value of the intensity current. Under these conditions, around 10,000 volts for a 6 cm diameter tube, length 100 centimeters, we observe a production of 600 mgr per hour for an input power of 10 watts, i.e. a yield of approximately 60 mgr of 03 per watt / hour. Current flowing through the cell is then 1000 micro amps.
Tubes of the same diameter, fitted with a wire of the same characteristics and brought to the same potential, give a ozone production, in milligrams per lure, substantially proportional to their length, up to a value of this length from which growth becomes less than proportional. In this case the electric scent destroyed ozone with a speed whose value, apparently, increases _ g _ ~ 097Z58 depending on the ozone content of the air.
For a 6 cm diameter tube fitted with a metallic wire than 0.3 mm in diameter for the conductive part. We observed that ozone production ceases to be proportional to the length from a length of about 100 cm.
In many applications, especially for small productions, an increase in productivity can -be obtained by placing two or more elements in series of tubes. In ozone manufacturing facilities significant production, increased productivity should rather be sought by means of parallel arrangements such as that described with the aid of FIGS. 3 and 4.
For a device of this type, defined by the diameters respective tube and wire, we choose the value of the potential to which the wire must be worn following the production of ozone that we want to make per hour. The choice of value of potential causes the current intensity to be fixed which passes through the device.
For high potentials, considering the diameter of the tube, a high air speed can delay the passage from the scent to the arc, but causes greater ozone dilution because the speed of the air in the tube, or the air flow, does not affect in any way, we can notice the productivity device.
With wires coated with a continuous layer of oxide insulating, porous and low conductance, which allows the iron and very many iron-based alloys and this eliminates - aluminum for this use, we observe that the device is not affected by the dust content of supply air. It is the same with the artificial coverings meeting the insulation requirements, porosity and low conductance and not comprising oxides ~ D972S8 of the metal with which the electrode wire is made. .
The advantages of the new process compared to all: ~
those reported to date are:
- the use of a DC voltage that can be developed without any particular precautions for its regulation from three-phase sector, - a very simple technology corresponding to a construction very light and inexpensive; the cost of installing;
same productivity is significantly reduced, - higher energy efficiency ~ than appliances industrialists, because you have to take into account to appreciate the efficiency of the latter, of the energies consumed in the various ancillary mechanical installations, in particular in devices for the prior enrichment of air with oxygen, in drying and dust removal devices, ~.
- negligible maintenance.
Such advantages make economic employment possible of ozone in water treatment, in depollution: `~
many biological and treatment effluents industrial gas oxidation.