Brevet FR2128135A1 — publié le 19721020

L'invention est relative aux dispositifs et aux procédés de captation, par moyens électrostatiques, de particules solides et/ou liquides en suspension dans un gaz. Pour capter de telles particules, on a déjà proposé de faire traverser au gaz qui les contient en suspension, d'abord un dispositif électrostatique qùi charge électriquement lesdites particules, puis un dispositif générateur de particules auxiliaires chargées électriquement d'un signe opposé à celui des particules à capter, de manière à attirer et retenir ces particules. Les particules auxiliaires sont généralement obtenues par pulvérisation d'un liquide chargé artificiellement. C'est ainsi que l'on a proposé d'engendrer de telles particules auxiliaires par des pulvérisateurs formant une nappe de liquide à symétrie de révolution, les charges électriques sur les particules auxiliaires étant obtenues par une électrode placée suivant l'axe de symétrie de la nappe et située à une distance appropriée. Toutefois, cette solution présentait un inconvénient important en ce sens que le temps de contact entre les particules à capter et les particules auxiliaires était relativement court. L'invention a précisément pour but de remédier aux inconvénients rappelés ci-dessus. L'invention concerne donc de nouveaux moyens (dispositifs et procédés) pour réaliser une captation électrostatique. Le dispositif de captation conforme à l'invention comporte successivement un dispositif électrostatique dans lequel les particules à capter qui sont en suspension dans un écoulement gazeux sont chargées- électriquement par des moyens classiques comportant une ou plusieurs électrodes d'émission, et un dispositif générateur de particules auxiliaires liquides chargées électriquement d'un signe opposé à celui des particules à capter, de manière à attirer et retenir les particules à capter, et il est caractérisé par le fait que ce dispositif générateur comporte des moyens de pulvérisation pour engendrer les particules auxiliaires liquides sous effet du susdit écoulement gazeux et des moyens électrostatiques pour communiquer de façon simultanée une charge électrique à ces particules auxiliaires, et par le fait que le dispositif générateur ainsi constitué est suivi d'un conduit, de préférence divergent, dans lequel se trouvent conservées en présence les particules à capter et les particules auxiliaires. Le procédé conforme à l'invention est caractérisé par la succession des étapes suivantes on électrise par des moyens classiques les particules à capter qui sont en suspension dans un écoulement gazeux, on pulvérise un liquide par cet écoulement gazeux et simultanément on électrise par un signe opposé à celui des particules à capter les particules auxiliaires liquides ainsipulvérisées de manière à attirer et retenir les particules à capter, et on laisse en présence les particules à capter et les particules auxiliaires ainsi engendrées et électrisées. L'invention consiste, mis à part cette disposition principale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont relatifs à un mode de réalisation préféré de l'invention et ne comportent, bien entendu, aucun caractère limitatif. La fig. 1, de ces dessins, est une coupe d'un dispositif de captation conforme à l'invention. La fig. 2 est une coupe partielle illustrant une variante du dispositif montré sur la fig. 1. Les fig. 3, 4, 5 et 6 montrent, en coupe, quatre formes d'exécution différentes d'un élément important du dispositif montré sur la fig. 1 (électrode de charge des particules auxiliaires). Le dispositif-de captation montré sur la fig. 1 comporte un dispositif électrostatique 1 dans lequel les particules à capter qui sont en suspension dans l'écoulement gazeux E sont chargées électriquement par des électrodes 2, et un dispositif générateur 3 dans lequel sont engendrées des particules auxiliaires liquides chargées électriquement de manière à attirer et retenir les particules à capter. Ce dispositif générateur 3 comporte des moyens de pulvérisation sous l'effet de l'écoulement gazeux E pour engendrer les particules auxiliaires liquides, et des moyens électrostatiques pour charger électriquement ces particules auxiliaires. Ces moyens de pulvérisation et ces moyens électrostatiques sont disposés de telle sorte que les particules auxiliaires sont simultanément pulvérisées et électrisées. Le dispositif générateur 3 ainsi constitué est suivi d'un divergent 13 dans lequel les particules à capter et les particules auxiliaires restent en présence les unes des autres. Selon le mode de réalisation de l'invention illustré sur la fig. 1, les moyens de pulvérisation sont principalement constitués par un canal convergent 4 orienté verticalement, dans lequel circule de haut en bas le gaz contenant en suspension les particules à capter, des moyens distributeurs 5 étant prévus pour faire ruisseler le liquide sur partie au moins des parois internes de ce canal 4, l'extrémité inférieure de ce canal 4 se terminant par un col 6 au niveau duquel la nappe de liquide ruisselant sur les parois internes du canal 4 se détache desdites parois et est pulvérisée par l'écoulement gazeux E. Dans ces conditions, les moyens électrostatiques comprennent au moins une électrode de charge 7, disposée en amont du col 6 et munie d'une gaine de protection 8 sur toute sa partie supérieure, le matériau constitutif de cette gaine de protection 8 possédant des propriétés isolantes au point de vue électrique. Sur la fig. 1, on a supposé que le canal 4 présente une section rectangulaire, de même que le col 6, les moyens distributeurs 5 étant constitués par un double déversoir à débordement régnant sur deux des parois 4a et 4b dudit canal. Ces parois 4a et 4b sur lesquelles ruisselle le liquide se terminent, au niveau du col 6, par des rebords de déflexion 9, qui peuvent être en matériau conducteur de l'électricité ou qui peuvent être en matériau isolant au point de vue électrique. Sur la fig. 2, sur laquelle les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes organes que sur la fig. 1, le cana 4 présente aussi une section rectangulaire, de même que le col 6. Les parois 4a et 4b sur lesquelles ruisselle le liquide aboutissent, au niveau du col 6, à des parois complémentaires 10 écartées du contour du col 6, de manière à laisser subsister un espace 11, chacune de ces parois complémentaires 10 présentant une partie intérieure 10a s'étendant vers l'intérieur du canal 4 pour former un rebord de retenue, et une partie extérieure lOb s'étendant vers l'extérieur du canal 4 pour constituer avec la paroi externe du canal une capacité de réserve 12 ouverte vers le haut et en communication, au point de vue pression, avec l'aval du col 6. Grâce à cette disposition, du liquide pénètre et s'accumule dans la capacité de réserve 12 en raison de la différence de pression qui s'établit de part et d'autre du col 6. Ce liquide accumulé dans cette capacité de réserve 12 permet une pulvérisation et une électrisation des particules auxiliaires plus efficaces car il comble toute déchirure de la nappe de liquide ruisselant sur les parois 4a et 4b du canal 4, déchirure qui pourrait être due à des dépôts localisés sur ces parois. Dans ces conditions, l'électrode de charge 7 traverse le canal 4 parallèlement aux parois 4a et 4b. Pour protéger l'électrode de charge 7 contre l'encrassement et une émission éventuelle du type corona", on a intérêt à créer un écran protecteur contre les particules à capter et les particules auxiliaires. Cet écran protecteur peut être un écran thermique, l'électrode de charge 7 étant alors chauffée par des moyens de chauffage tels qu'une résistance 15 placée à l'intérieur de l'électrode de charge 7 (fig. 3 et 4), ou tels qu'un courant de fluide chaud circulant dans l'électrode de charge 7. Sur la fig. 3, on a supposé que l'électrode de charge 7 est constituée par un tube, la résistance de chauffage 15 étant disposée coaxialement à l'intérieur de ce tube Sur la fig. 4, on a supposé que l'électrode de charge 7 est constituée par une pièce massive encastrée dans un logement longitudinal 8a ménagé dans la gaine de protection 8, ce logement abritant, à l'opposé de l'électrode de charge 7, la résistance de chauffage 15. Une substance 16 isolante au point de vue électrique et conductrice de la chaleur est alors avantageusement interposée entre une électrode de charge 7 constituée comme il vient d'être dit et la résistance de chauffage 15; par exemple, cette substance est un liquide, tel qu'une huile spéciale pour transformateur, ou un matériau tel que la silice. Une telle électrode de charge 7 est alors chauffée sur toute sa longueur par conduction et, le cas échéant, convection Dans ces conditions, le matériau constitutif de la gaine de protection 8 possédera aussi des propriétés isolantes au point de vue thermique Mais, cet écran de protection peut aussi être un écran dynamique, l'électrode de charge émettant alors une ou plusieurs nappes gazeuses s'étendant longitudinalement et formant déflecteur (fig. 5 et 6). Sur la fig. 5, on a supposé que l'électrode de charge 7 émet une seule nappe gazeuse 17, ce pour quoi cette électrode de charge 7 est creuse et comporte une fente 18, à bords extérieurs arrondis, ménagée dans sa paroi et disposée sensiblement au milieu de la partie laissée découverte par la gaine de protection 8. Sur la fig. 6, on a supposé que l'électrode de charge 7 émet deux nappes gazeuses 17, ce pour quoi cette électrode de charge 7 est agencée de manière à laisser subsister un espace annulaire 19 entre l'électrode 7 proprement dite et la gaine de protection 8, deux fentes 20 subsistant donc le long des deux bords de cette gaine de protection 8. La ou les nappes gazeuses 17 sont alimentées par un écoulement induit et/ou forcé dans l'électrode creuse 7 ou dans l'espace annulaire 19. De toute façon et quel que soit le mode de réalisation de l'électrode de charge 7, la gaine de protection 8 présente une forme profilée vers le haut de façon à favoriser l'écoulement et à créer une zone morte entre l'électrode de charge 7et le col 6 afin de réduire les dépôts de particules à capter et de particules auxiliaires sur ladite électrode de charge 7. Afin de favoriser la création d'une zone morte entre l'électrode de charge 7 et le col 6, on peut faire comporter à chacun des deux bords de la gaine de protection 8 une lèvre 8b s'étendant en direction du contour du col 6 et se terminant par une arête effilée (fig. 3, 5 et 6). Grâce à la géométrie allongée du bord de pulvérisation et de l'électrode de charge, on obtient alors une efficacité de charge très grande par rapport à un dispositif à pulvérisateur à nappe de révolution. Finalement, le dis positif de captation conforme à l'invention permet de réaliser une captation efficace des particules en suspension dans le gaz grâce, d'une part, à la régularité avec laquelle les particules auxiliaires sont chargées, et, d'autre part, au maintien en présence, pendant un temps augmenté, des particules à capter et des particules auxiliaires. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de captation, par moyens électrostatiques, de particules solides et/ou liquides en suspension dans un écoulement gazeux, comportant successivement un dispositif électrostatique dans lequel les particules à capter sont chargées électriquement par des moyens classiques comprenant une ou plusieurs électrodes d'émission, et un dispositif générateur de particules auxiliaires liquides chargées électriquement d'un signe opposé à celui des particules à capter de manière à attirer et retenir les particules à capter, caractérisé par le fait que ce dispositif générateur comporte des moyens de pulvérisation pour engendrer les particules auxiliaires liquides par pulvérisation d'au moins une nappe de liquide sous le seul effet du susdit écoulement gazeux, et des moyens électrostatiques pour communiquer de façon simultanée une charge électrique à ces particules auxiliaires, et par le fait que le dispositif générateur ainsi constitué est suivi d'un conduit divergent dans lequel se trouvent conservées en présence les particules à capter et les particules auxiliaires liquides. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de pulvérisation sont constitués par un canal convergent orienté verticalement et dans lequel circule de haut en bas l'écoulement gazeux contenant en suspension les particules à capter 7 des moyens distributeurs étant prévus pour faire ruisseler le liquide sur partie au moins des parois internes de ce canal, l'extrémité inférieure dudit canal se terminant par un col au niveau duquel la nappe de liquide se détache des parois du canal pour être pulvérisée par l'écoulement gazeux, et par le fait que les moyens électrostatiques comprennent au moins une électrode de charge, disposée en amont du col et munie d'une gaine de protection sur sa partie supérieure, le matériau constitutif de cette gaine de protection possédant des propriétés isolantes au point de vue électrique 3.Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le canal présente une section rectangulaire et aboutit à un col rectangulaire, l'électrode de charge traversant le susdit canal parallèlement à ses parois présentant la plus grande dimension. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que les parois du canal sur lesquelles ruisselle le liquide se terminent, au niveau du col, par des rebords de déflexion constitués en matériau conducteur ou isolant au point de vue électrique. 5. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que les parois sur lesquelles ruisselle le liquide aboutissent, au niveau du col, à des parois complémentaires écartées du contour du col de manière à laisser subsister un espace, chacune de ces parois complémentaires présentant une partie intérieure s'étendant vers l'intérieur du canal pour former un rebord de retenue, et une partie extérieure s'étendant vers l'extérieur du canal pour constituer avec la partie externe du canal une capacité de réserve ouverte vers le haut et en communication, au point de vue pression, avec l'aval du col. 6. Dispositif selon 1 'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que l'électrode de charge est protégée par un écran protecteur contre les particules à capter et les particules auxiliaires. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'électrode de charge est protégée par un écran thermique obtenu en chauffant ladite électrode de charge par des moyens de chauffage électriques ou à fluide chaud. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'électrode de charge est protégée par unf écran dynamique, ladite électrode de charge émettant alors une ou plusieurs nappes gazeuses s'étendant longitudinalement et formant déflecteur. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'électrode de charge émet une seule nappe gazeuse, cette électrode de charge étant creuse et comportant une fente ménagée dans sa paroi et disposée sensiblement au milieu de la partie laissée découverte par la gaine de protection. 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que 1 'électrode de charge émet deux nappes gazeuses, cette électrode de charge étant agencée de manière à laisser subsister un espace annulaire entre l'électrode proprement dite et la gaine de protection, deux fentes subsistant alors le long des deux bords de cette gaine de protection. 11. Dispositif selon Itune quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé par le fait que la gaine de protection de l'électrode de charge présente une forme profilee vers le haut. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisé par le fait que chacun des deux bords de la gaine de protection de l'électrode de charge comporte une lèvre s'étendant en direction du contour du col et se terminant par une arête effilée. 13. Procédé de captation, par moyens électrostatiques, de particules solides et/ou liquides en suspension dans un écoulement gazeux, caractérisé par la succession des étapes suivantes on électrise par des moyens classiques les particules à capter qui sont en suspension dans ledit écoulement gazeux, on prévoit des moyens pour engendrer au moins une nappe de liquide, on pulvérise cette nappe de liquide sous le seul effet de cet écoulement gazeux et simultanément on électrise par un signe opposé à celui des particules à capter les particules auxiliaires liquides ainsi pulvérisées de manière à attirer et retenir les particules à capter, et on laisse en présence les particules à capter et les particules auxiliaires liquides dans une zone du dispositif où la vitesse de 1 'écoulement gazeux diminue progressivement