Brevet FR2001002A1 — publié le 19690919

La présente invention concerne un appareil effet de champ, et plus partictAierement un tel appareil utilisant une structure à trous distincts et concentrés présentant de très petits passages. Pour la description de la présente demande, on peut se référer au brevet français BO 1.486.617.. Dans des systèmes classiques à écoulement de fluide, on a constaté qu'il eXiste des forces et charges électriques. Ces charges sont relativement irrégulières. Dans les systèmes à écoulement de fluide, comme des systèmes de diffusion, de percussion, de tamisage, de filtration, etc., il semble souhaitable dlappliquer des charges analogues dans le fluide pour améliorer le rendement de ramassage et d'utilisation. A titre illustratif, dans des installatrons de filtration d'air utilisant un filtre électrostatique, il semble soahaitable de charger l'air à un potentiel maximal de polarité opposée à celle du filtre électrostatique ou précipitateur,de manière à augmenter sensiblement le rendement de filtration. au contraire, dans des systèmes à fluides, colloïdaux, les particules sont habituellement hargéesnéat'vement. Afin d'améliorer le rendement du ramassage de ces particules collor- dales, il est souhaitable de neutraliser la charge et de permettre aux particules colloïdales de se coaguler, en augmentant ainsi leurs dimensions afin d'accélérer leur enlèvement par des procédés d'extraction classiques. Un autre domaine dans lequel le mouvement des ions peut être réglé pour obtenir un résultat avantageux comprend le procédé de dessalement, dans lequel le sel est enlevé de l'eau salée en appliquant des charges appropriées à différentes électrodes associées à cette eau.La présente invention concerne une structure perfectionnée qui permet d'obtenir un meilleur réglage par effet de champ dans de telles applications, d'une façon nouvelle et simple. ainsi, la présente invention a notamment pour but de fournir - un nouvel appareil perfectionné à effet de champ - un tel appareil à effet de champ comprenant un moyen de traitement d'un fluide qui comporte un moyen définissant un trajet d'écoulement du fluide, une structure à trous distincts et concentrés s'étendant en travers du trajet et formant plusieurs passages s'étendant dans le sens du trajet et ayant une dimension maximale de section droite inférieure à 500 microns pour acheminer le fluide stécoulant sur le trajet, sous forme de plusieurs petits filets sensiblement parallèles, et un moyen engendrais dans ladite structure un champ électrique pour charger les particules transportées par le fluide a travers les passages,de façor que les particules soient distrIbuées depuis l'appareil dans le fluide avec une charge préalablement choisie; - un tel appareil à effet de champ pour le traitement d'un fluide, qui comprend en outre un filtre situé en aval de la structure à trous distincts et concentrés et qui est chargé à une polarité opposée à celle conférée aux particules par le champ de la structure à trous distincts et concentrés;; - un tel appareil à effet de champ pour le traitement d'un fluide, dans lequel le champ est préalablement choisi pour appliquer une charge maximale pour appliquer une charge maximale aus particules aux pan4icules - un tel appareil à effet de champ pour le traitement d'un fluide, dans lequel le champ est préalablement choisi pour neutraliser la charge des particules colloïdales contenues dans le fluide, et un moyen prévu pourc3ntenir le fluide en vue de la coagulation ultérieure des particules colloTdales qu'il contiens - un tel appareil à effet de champ pour le traitement d'un fluide, dans lequel le champ est préalablement choisi pour stériliser les particules - un tel appareil à effet de champ pour le traitement d'un fluide, qui comprend,en outre, une électrode située en amont de la structure ,et la surface de section droite des passages est rréalablenient choisie pour permettre un débit à travers la structure qui est inférieur à la mobilité d'un ion dans le fluide en direction de l'électrode - un tel appareil à effet de champ comprenant un moyen de ralentissement électronique pour ralentir les électrons dans un faisceau dirigé vers une couche photoconductrice d'un depousoibreur de tube de télévision, le moyen comprenant tlmse structure à trous distincts et concentrés, formant plusieurs passages parallèles sensiblement rectilignes ayant une dimension de section droite maminala inférieure à 25 microns environ et occupant au moins 50 Ç environ de la surface de section droite ce le structure, un moyen disDosert la structure de façon que lez passages soient parallèles a*- trajet de circulation des électrons ot se trouvent dans ledit trajet vers la couche photoconductrice, et un moyen chargt*unt ladite structure pour régler la circulation des électrons; - un tel appareil S effet de champ comprenant un filtre a aIr rJlectrost.tique présentant une st::ft'ct'ure à trous distincts et concentrés en une matière conductrice de l'électricité présentant plusieurs passages d'écoulement parallèles sensiblement rectiligles pour acheminer 1 air s' écoulant SOUS forme d'un courant préalablement choisi, un moyen chargeant la structure à un potentiel prédéterminé pour appliquer aux particules contenues dans l'air une charge sensiblement commune et évitant efficacement le dépôt électrostatique des particules sur la structure, et un filtre situé en aval de la structure et qui est chargé à un potentiel pour attirer élec trostatiquement et d'une façon sensiblement uniforme les particules présentant une charge commune. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, plusieurs formes de réalisation de l'invention. Sur ce dessin la figure 1 est une élévation de côté montrant le premier stade de la formation d'une structure à trous distincts et concentrés. convenant pour être utilisés dans un appareil effet de champ suivant ltinvention la figure 2 est une coupe verticale montrant un second stade du processus de formation la figure 3 est une coupe partielle d'un appareil de traitement d'un fluide utilisant une structure a trous distincts et concentrés, à effet de champ, suivant l'invention la figure 4 est une coupe partielliontrant un appareil de filtration destiné à être utilisé en combinaison avec l'appareil à effet de champ de la figure 3 la figure 5 est une élévation en partie en coupe montrant une autre forme d'appareil destinée à être utilisée en combinaison avec l'appareil à effet de champ de la figure 3 la figure 6 est une coupe verticale c''un appareil de dessalement ouJvant l'invention la figure 7 est une coupe verticale d'c'ji tube de télévision muni d'un moyen de ralentissement électrosta-'isue suivant l'invention ;; et la figure 8 est une vue partielle à plus grande échelle d'une partie du tube de télévision montrant rlus en détail l'opération de ralentissement des électrons. La forme de réalisation de l'invention donnée à titre d'exemple et représentée sur le dessin comprend une structure à trous distincts et concentrés désignée d'une façon générale par 10, qui comporte un corps Il de matrice présentant plusieurs passages très petits sensiblement rectilignes 12. La structure 10 peut être formée par un procédé perfectionné comme décrit dans le brevet français N0 1.486.617,auquel on peut se référer pour une description détaillée du procédé. Cependant, pour mieux comprendre la présente invention on va se référer aux figures l et 2 sur lesquelles la structure à trous distincts et concentrés est représentée comme étant formée en groupant tout d'abord plusieurs tiges 13 entourées par des gaines tubulaires 14 dans une gaine externe ou enveloppe 15 pour former un ensemble 16. L'ensentle 16 est rcaterrdo par un moyen de resserrement approprié et dans la présente demande, à titre illustratif, il est resserré par étirage à travers une filière appropriée 17.Le processus de resserrement peut être mis en oeuvre en plusieursitades pour former un compose final réduit 18, dans lequel les tiges 13 forment de très minces filaments 17 noyés dans une matrice 20 comprenant les gaines initiales 14 liées ensemble par fusion sous 11 effet des forces de resserreent ou de compression pour former le corps sensiblement monolytique ll de la structure 10. Le composite 18 peut être décelxné transversalement au moyen d'un couteau approprié 21 pour former plusieurs éléments 22 en forme de disque.Les éléments 22 peuvent être traités d'une façon appro priée pour éliminer les filaments 19 ,en laissant la matrice qui forme le corps ll à plusieurs passages. il titre illustratif, les tiges 13 peuvent être en métal "Monels' et les gaines 14, ainsi que l'enveloppe 15,peuvent être en acier inoxydable. fins, les filarqents 19 peuvent entre enlevés en traitant les éléments dans un bain classique d'acide nitrique,desiEn d'une façon générale par 23, pour dissoudre la matière des filaments et laisser le corps d'acier inoxydable Il présentant plusieurs très petits passages 12. Entant donné que les gaines 14 sont reliées ensemble par fusion, 2insi que l'enveloppe 15, il se forme un corps monolytique ll sensiblement rigide ayant une grande résistance mécanique. En réglant avec précision la dimension des tiges et des gaines et les stades de resserrement, on peut obtenir une dimension; une disposition et une configuration très précises des passages 12. En outre, étant donné que les gaines 14 -peu- vent être relativement minces, la structure résultante 10 peut avoir une grande porosité, par exemple-jusqu'à 80 % environ, listructure pouvant être encore suffisamment robuste pour résister à de grandes différences de pressions à travers elle. Comme indiqué brièvement ci-dessus, la structure perfectionnée à trous distincts et concentrés formée par le procédé indiqué plus haut peut être utilisée très avantageusement pour fournir un effet de champ afin de traiter une matière se déplaçant à travers les passages 12. Ainsi comme représenté sur la figure 3, la structure 10 peut être montée dans une conduite tubulaire 24, les passes 12 s'étendant parallèlement à l'axe de la conduite, de manière aucun fluide F s'écoulant dans le passage 25 de la conduite soit acheminé sous forme d'un grand nombre de petits filets à travers la structure 10, dans laquelle la matière contenue dans le fluide F est juxtaposée aux parois des passages pendant le déplacement à travers la structure.La structure à trous distincts et concentrés-peut être chargée d'une façon appropriée, par exemple à partir d'un dispositif classique 26 de charge électrostatique, par l'-intermédiaire d'un conducteur L1 et d'une borne 27 connectée à la structure 10 à travers la con duite 24. lie dispositif de charge 26 applique une charge à la structure 10 de façon à charger la matière contenue dans le fluide F d'une façon correspondante. Â titre illustratif, lorsque le fluide r estttairy des particules de poussière 28 qu'il contient peuvent être chargées à une valeur maximale préalablement choisie.Sensiblement la totalité des particules peuvent être ainsi chargées à un potentiel maximal commun. Les particules chargées 29 peuvent être alors acheminées à travers la conduite 24 vers un filtre électrostatique c dé-.. pouqalèreur 30 de construction classique, qui peut être chargé par un dispositif classique de charge électrostatique par l'intermédiaire d'un conducteur 32 et d'une borne 33 à un potentiel opposé à celui appliqué aux particules 29 par la structure 10. ainsi, la récupération des particules 29 est effectuée On un rendement maximal, en améliorant sensiblement 1traction de filtration du filtre 30 d'une façon éc-nomique et simple. Entant donné que les passages 12 de la structure 10 sont sensiblement rectilignes, ils peuvent être facilement nettoyés en inversant simplement le sensd'coulement du fluide à travers eux, comme voulu. Du fait que la structure présente une grande porosité, il se produit une chute de pression relativement faible et on peut maintenir le rendement de l'appareil de filtration à un niveau élevé. En outre, étant donné que les dimensions de section droite des passage peuvent être réglées avec précision et peuvent être extrêmement petites, on peut traiter efficacement des particules extremement petites, comme des moisissures et micro-organismes bactériologiques,de façon qu'ils soient éliminés par le filtre 30. L'appareil de charge 26 applique de préférence une charge à la structure qui est analogue à celle fournie par un appareil de décharge à effet corona pour assurer l'application d'un potentiel commun préalablement choisi à sensiblement toutes les particules passant à travers la structure 10. Lorsque le fluide P comprend un liquide, comme représenté sur la figure 5, les particules qu'il contient sont le plus souvent électro-négatives. Cette charge électro négative existe par exemple lorsque le liquide définit un système colloTdal. Un processus perfectionné pour enlever ces substances colloïdales du liquide consiste à utiliser la structure 10,comme représenté sur la figure 3, pour neutraliser la charge négative des substances colloTdales en appliquant un potentiel approprié à ladite structure.Les particules collovdales neutralisées, comme les particules 34 représentées sur la figure 5, ont tendance a se coaguler et atteignent ainsi une dimension suffisante, comme les particules de plus grande dimension 35 représentées sur la figure 5, afin de permettre de les enlever facilement du liquide L par des procédés classiques de traitement ultérieur. Ainsi, comme on le veit sur la figure 5, le liquide li contenant les particules neutralisées 34 peut être provisoiremellt emmagasine dans une cuve appropriée 36 pour permettre à la coagulation voulue de se produire, après quoi les particules coagulées peuvent être évacuées avec le liquide L à travers une vanne d'évacuation appropriée 37 en vue de leur séparation ultérieure du liquide. En se référant maintenant à la forme de réalisation de la figure 6, le structure 10 peut être utilisée dans un appareil , désigné d'une façon générale par 38, destinée à dessaler de 11 eau saumatre W. fi titre illustratif, l'ap- pareil 38 peut comprendre une cuve 39 présentant une ouverture d'entrée 40 par laquelle l' eau saumâtre ~: peut être admise. La structure 10 s'étend en travers de l'intérieur de la cuve de façon à permettre à l'eau de s'écouler à travers les passages 12 dans la partie 41 de réception de l'eau douce du réservoir 39 pour l'évacuer par une conduite d'évacuation 42. Comme représenté sur la figure 6, la structure lG peut être chargée a un potentiel positif appreprié, et une électrode 43 prévue dans la partie d'admission 44 de la cuve en amont de la structure 10 peut être chargée à un potentiel négatif approprié. Les dimensions de section droite des passages 12 sont suffisamment petites pour faire en sorte que le débit de l'eau à travers les passages soit inférieur à la mobilité des ions sodium en direction de l'électrode négative 43.La structure chargée 10 sert en outre d'électrode positive vers laquelle émigrent les ions chlore. La cuve petit présenter les ouvertures appropriées 45 dans sa paroi ŭpt'rieure 46, au voisinage de la structure 10, pour lisser passer le chlore gazeux enjendré 47, de bas en haut, afin de le recueillir par des moyens appropriés En se référant maintenant afin figures 7 et 8, une autre application d'un effet de champ produit par une telle structure a trous distincts et concentrés est représentée en liaison avec un tube classique 48 du type vidicon .Comme on le voit sur la figure 7, le tube vidicon comprend une enveloppe tubulaire externe 49 présentant à une extrémité une plaque frontale en verre 50 portant une couche photoconductrice 51 formant écran sur sa face interne. Les électrons sont dirigés sur la couche 51 depuis une cathode 52 mon tée à l'extréité fermée opposée 53 de l'enveloppe 49 et sont accélérés en direction de la couche par une grille ctaeeé- lération 54. Le réglage de la circulation des électrons est effectué au moyen d'une grille de commande 55.Une bobine classique de concentration 56, des bobines 57 de déviation horizontale et verticale et une bobine d'alignement 58 peuvent etre prévues à l'extérieur de l'enveloppe 49 pour un réglage classique du faisceau électronique. Pour obtenir un meilleur réglage du faisceau. électronique, la structure 10 est montée à l'intérieur de l'enveloppe 49, immédiatement devant la couche 51 de l'éeran, et un potentiel de ralentissement yest appliqué par l'intermédiaire d';iii borne 59. ainsi, comme représenté sur la figure 8, le faisceau électronique OC est ralenti par la structure à trous distincts et concentrés en Passant a travers ses passages 12, de manière à s'approcher de la couche photoconductrice 51 à faible vitesse et de façon sensiblement perpendiculaire. Ainsi, la coucne photoconductrice 51 est amenée au potentiel de la cathode 52 pàur améliorer le fonctionnement du type vidicon. Etant donné que les passages 12 peuvent être extr8- mement petit et que la structure à trous distincts et concentrés peut présenter une grande porosité ou densité des ouvertures, on peut obtenir un réglage très précis et une bonne résolution du signal appliqué à la couche photoconductrice 51. L'image produite sur la couche photoconductrice 51 peut outre transfZrée d'une façon classique sur un élément approprié de réception d'image comme un film 61 dans une boîte 62 étanche a la lumière, l'image étant projetée sur le film par une lentille classique appropriée 63. La bonne résolution de l'image fournie par la structure 10 donne une meilleure image sur le film 61. Ainsi, la structure 10 offre des avantages importants dans un certain nombre d'applications utilisant un effet de champ fourni par la charge appropriée de la structure à trous distincts et concentrés pour induire des réactions électriques sur une matière électrique, comme un matière particulaire , des électrons, des ions, etc. passant à travers les très petits passages de la structure perfec tisonnée à trous distincts et concentrés. Il est évident pour les spécialistes que ce moyen à effet de champ peut convenir à de nombreuses autres applications. En outre, il est évident pour les spécialistes que le phénomène de l'effet de champ peut être obtenu au mayen corps comprenant des filaments de petit diamètre, comme celui produit par le procédé décrit dans le brevet des Etats-Unis d'sérique BO 3.277.564. En utilisant de si minces filaments métalliques qui peuvent avoir un diamètre inférieur à 25 microns environ, on peut obtenir une. stucture perfectionnée pour induire des effets de champ. A titre illustratif, une telle structure à filaments peut être utilisée comme filtre électrostatioue, comme moyen d'application d'une charge, comme moyen de réglage du mouvement de particules, etc.,dans des applications décrites ci-dessus, en se référant à la structure 10. Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et représentées et est susceptible de recevoir diverses variantesrentrant dans le cadre et l'esprit de l'invention REVENDICATIONS l. appareil de traitement d'un fluide caractérisé en ce qu'il eomprend un moyen définissant un trajet d'écoulement du fluide ; une structure à trous distincts et concentrés s'étendant en travers dudit trajet et de1iinissant plusieurs passages s'étendant dans le sens dudit trajet et ayant une dimension de section droite maximale inférieure à 500 microns environ pour acheminer le fluide s'écoulant sur ledit trajet sous forme de plusieurs petits filets sensiblement parallèles ; et un moyen engendrant dans ladite structure un champ électrique pour charger les particules entraînées par le fluide à travers les passages,de manière que les particules soient distribuées par l'appareil dans le fluide avec une charge prédéterminée. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un filtre en aval de la structure qui est chargé à une polarité opposée à celle appliquée aux particules par le champ 3. appareil selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le champ est préalablement choisi pour appliquer aux particules une charge maximale. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le champ est préalablement choisi de façon à neutraliser la charge des particules colloïdales contenues dans le fluide et il est prévu un moyen pour contenir le fluide en vue de la coagulation ultérieure des particules colloïdales. 5. appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le champ est préalablement choisi pour stériliser lesdites particules. 6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite structure à trous distincts et concentrés est en métal. 7. appareil selon la revendication l, caractérisé en ce que ladite structure comprend un corps rigide. 8. Appareil selon la revendication l, caractérisé en ce que lesdits passages sont sensiblement rectilignes. 9. Appareil selon la revendicati . i, -aroetérisé en ce qu'il comprend en outre une électrode située en amont de la structure, la surface de section droite des passages étant préalablement choisie pour permettre un débit à travers la structure qui est inférieur à la motilité d'un ion dans le fluide e direction de ladite électrode. 10. appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le fluide t:t l'eau et en ce que l'ion comprend un ion sel, ledit appareil constituant cns ce cas un appareil de dessalement de la saumure. 11. Dispositif de ralentissement des électrons destiné ralentir les électrons d'un faisceau dirigé vers une couche photoconductrice d1un dépoussièreur de tube e télévision, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend une structure à trous définis et concentrés formant plusieurs passages paral- lèles sensiblement rectilignes arant une dimension le section droite maximale inférieure 25 microns environ, et occupant au moins 50 9 environ de la surface de section droite de ladite structure ; un moyen disposant ladite structure de façon que les passages soient parallèles au trajet de circulation des électrons et sur ledit trajet vers ls couche photoconductrice et un moyen chargeant la structure de façon à régler la circulation des électrons. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite structure est formée par un corps métallique rigide et en ce que le moyen de charge applique a la structure un potentiel positif préalablement choisi pour contraindre les électrons à s'approcher de la couche photoconductrice d'une façon sensiblement perpendiculaire et à une vitesse sensiblement réduite. 13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits passages sont sensiblement circulaires. 14. filtre à air électrostatique caractérisé en ce qu'il comprend - une structure G trous distincts et concentrés faite en une matière conductrice de l'électricité présentant plusieurs passages parallèles sensiblement rectilignes pour acheminer l'air s'écoulant sous forme d'un courant préalablement choisi - un moyen chargeant la structure à un potentiel pré alablement choisi pour appliquer une charge sensiblement commune aux particules contenues dans l'air et pour éviter un dépôt électrostatique des particules sur ladite structure, et un filtre en aval de la structure qui est chargé à un potentiel lui permettent d'attirer électrostatiquement les particules présentant une cree commune et d'une façon sensiblement uniforme. 15. Filtre a ail selon 1 revendication 14, caractérisé en ce que les passages de la structure ont une dimension de section droite maximale inférieure à 500 microns environ. 16. appareil à effet de champ caractérisé en ce qu'il comprend une structure à trous distincts et concentrés faite en métal et formant plusieurs passages parallèles sensiblement rectilignes ayant une section droite maximale inférieure à 25 microns environ et un rapport de la longueur des passages à leur dimension de section droite maximale d'au moins 5:1, et un moyen engendrant un champ électrique dans ladite structure.