Brevet FR2355569A1 — publié le 19780120

L'invention concerne un appareil séparateur par précipitation, notamment un collecteur de particules pour éliminer de fines particules de matières étrangères suspendues et dispersées dans us liquide non conducteur, tel que des huiles, par action d'une force électrostatique. On connait déjà un procédé pour collecter électrostatiquement de fines particules contenues dans un liquide non conducteur en créant un champ électrique dans le liquide et intensifiant la distorsion de champ en disposant des organes collecteurs de poussiere diélectriques entre des électrodes auxquelles est appliqué un voltage. Cependant, dans le dispositif traditionnel, de fines particules adhérentes aux plaques collectrices de poussière s'envolent sous l'effet d'un violent courant de convection provoqué dans le liquide par la création du champ électrique, si la force exercée sur les particules par le courant de convexion est supérieure à la force d'attraction entre les particules et la plaque collectrice de poussiere, de sorte que les particules fines sont éparpillées et flottent sans adhérer à la plaque collectrice. Conformément a' l'invention, il a été trouvé que des plaques collectrices de poussière de matières fibreuses, telles que par exemple du papier, pouvaient être disposées paral lèlement a la direction d'un champ électrique, de telle sorte que les influences de la convexion sont considérablement réduites et que les particules peuvent être captées et collectées avec une efficacité extrêmement élevée. L'invention a été basée sur la connaissance ci-dessus et elle a pour but de réaliser un équipement d'épuration capable de traiter une grande quantité de liquide avec un rendement élevé. Brièvement, l'invention comprend un réservoir d'épuration formé d'un conducteur électrique dont une paroi intérieure constitue une partie d'électrodes, des plaques d'anode et de cathode étant disposées face à face à l'intérieur du récipient. Une conduite à liquide pour introduire le liquide à traiter dans le réservoir est disposée au-dessous des bords inférieurs des plaques électrodes. Des ouvertures de jaillissement d'un liquide sont prévues sur la surface supérieure de la conduite à liquide et correspondent à une zone comprise entre les plaques électrodes adjacentes. Un grand nombre d'organes poreux, collecteurs de poussières ou débris, faits en une substance fibreuse, sont disposés entre les plaques électrodes correspondantes, de manière a' être parallèles avec une direction d'un champ électrique et à etre parallèles à un courant de liquide jaillissant de la conduite à liquide. L'appareil comprend une chambre de précipitation des débris définie entre la conduite à liquide et un fond du récipient, et un tuyau dtintroduction de liquide communiquant avec la conduite à liquide, un tuyau de départ de liquide, pour dériver le liquide traité à partir d'une partie supérieure du réservoir vers l'extérieur, et un tuyau de drainage pour décharger le liquide situé dans la chambre de précipitation des débris. L'invention est décrite ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels - La figure l est une vue schématique d'organes collecteurs de poussiere utilisés dans un appareil conforme a' l'invention; - La figure 2 est une vue schématique d'organes collecteurs de poussière traditionnels; - La figure 3 est un diagramme montrant les caractéristiques de collection de poussière; - La figure 4 est une vue latérale montrant la disposition générale de l'appareil conforme à l'invention; - La figure 5 est une vue en perspective d'un récipient d'épuration montrant les constructions intérieures avec parties découpées; - La figure 6 est une vue frontale du récipient d'épuration; - La figure 7 est une tue en plan du réservoir avec couvercle retiré;; - a figure 8 est une vue en coupe par X-X de la figure 6; - La figure 9 est une vue en coupe verticale du réservoir d'épuration; - La figure 10 est une vue en coupe agrandie de la partie connectant la cathode; - Les figures llA et llB sont des vues de la structure d'organes collecteurs de poussière; - La figure 12 est un diagramme de circuit électrique utilisé dans l'invention; - Les figures 13A et 13B sont des diagrammes expliquant la circulation du liquide; - La figure 14 est une vue schématique d'une conduite d'amenée de liquide dans une autre forme de réalisation. En se référant aux figures 1 b 3, la figure 3 montre des caractéristiques de collection de particules fines dans le cas où des plaques collectrices de poussière 1 montrées dans les figures 1 et 2 sont soit disposées parallèlement à la direction d'un champ électrique comme représenté dans la figure 1, soit orientées obliquement comme représenté dans la figure 2. La courbe A représente le premier cas et la courbe B le second cas. L'intervalle des électrodes 2 et le pas des plaques collectrices de poussière sont les mêmes dans les deux cas. La figure 4 montre une réalisation dans laquelle un réservoir d'épuration 10 est installé sur un wagonnet 11. Un tuyau d'alimentation 12 pour un liquide à traiter comprend une pompe trochode 13 et une soupape 14 de contrôle de débit d'écrou lement. Le tuyau d'alimentation 12 communique avec une partie inférieure du réservoir d'épuration 10. Le liquide, après avoir été purifié et traité, s'écoule à l'extérieur du réservoir 10, à partir de sa partie supérieure, par une conduite de sortie de liquide 15. En outre, des dispositifs auxiliaires d'amenée de puissance 17, comprenant notamment un transformateur de survoltage 16, sont installés sur le wagonnet 11. La structure intérieure du réservoir d'épuration 10 est représentée dans la figure 5. Le réservoir 1C est constitué par un conteneur métallique en forme de parallélépipède rectangle. Sur les surfaces de parois intérieures. opposées sont disposées face à face des plaques d'anode et de cathode. Les références numériques 20 désignent la série de plaques d'anode qui sont disposées à intervalles égaux et sont maintenues par une plaque arrière 21. Les deux bords latéraux et le bord inférieur de la plaque arrière 21 sont supportés de nanière amovible par un cadre 22 fixé sur la paroi intérieure du réservoir. Le cadre de maintien 22 est constitué par un conducteur électrique, les plaques d'anode 20 et le réservoir 10 sont maintenus au même potentiel électrique.Ainsi, non seulement les plaques d'électrode 20, mais également la paroi intérieure de tout le réservoir, remplissent la fonction de plaque d'anode. Habituellement, l'anode est maintenue électriquement au potentiel de terre. La référence 25 désigne la série de plaques de cathode. De manière similaire aux plaques d'anode, les plaques cathodes sont arrangées à intervalles égaux et sont maintenues par une plaque arrière 26. Comme le montre la figure 7, les plaques anodes 2Q et les plaques cathodes 25 sont disposées alternativement face à face, parallèles et à intervalles égaux. Entre les plaques de cathode 25 et la paroi intérieure du réservoir, une plaque isolante 27 est fixée à la paroi de réservoir. Lés deux bords latéraux et le bord inférieur de la plaque de cathode arrière 26 sont maintenus de manière détachable par un cadre 28 qui est fixé aux deux parties latérales et à une partie inférieure de la plaque isolante 27. Les plaques de cathode 25 sont isolées électriquement du réservoir 10 par la plaque isolante 27. Un haut voltage négatif à courant continu provenant de la source de puissance 17 est appliqué aux plaques de cathode 25. La figure 10 montre à titre d'exemple un dispositif de couplage pour l'application du voltage. La référence 30 désigne un organe cylindrique en matière isolante, dont une partie de surface extérieure est filetée. Une face d'extrémité de l'organe cylindriqte est reliée & étanchéité à l'eau à une face arrière de la plaque isolante 27 de maintien des plaques de cathode, tandis que l'autre face d'extrémité pénètre, à travers un perçage 31 prévu dans la paroi de réservoir, et fait saillie, vers l'extérieur. La référence 32 est un écrou de blocaçge. La référence 33 désigne une douille de prise qui est montée sur une extrémité antérieure d'un fil électrique 34. La référence 35 désigne une broche de contact qui est emmanchée à serrage dans la douille 33 et dont l'extrémité antérieure est pourvue d'un pas de vis 36 qui peut être engagé avec un filetage femelle qui est formé sur une surface intérieure du cylindre 30. La référence 37 est une broche coulissante qui est en contact avec l'extrémité antérieure de la broche de contact 35 et dont l'extrémité antérieure pénètre à travers la plaque isolante 27 et est en contact avec une surface arrière de la plaque arrière de cathode 26. La référence 38 indique un manchon. La référence 39 indique un écrou capuchon qui est fixé par vissage sur l'extrémité du cylindre. Lorsque le voltage est appliqué a' travers la cathode et l'anode, des champs électriques, dans lesquels des lignes de force électrique sont à angle droit avec les plaques électrodes, sont respectivement formés entre les plaques électrodes corres pondantes et entre la plaque de cathode la plus extérieure et la paroi intérieure du réservoir. Entre les plaques électrodes correspondantes et entre la plaque de cathode la plus extérieure et la paroi intérieure du réservoir, sont disposés un grand nombre d'organes collecteurs de poussière 40, alignés respectivement à intervalles égaux de manière à être parallèles avec la direction des champs électriques. L'organe collecteur de poussière 40 est en forme de plaque poreuse en matière fibreuse, naturelle, synthétique ou fibre de verre perméable au liquide. La forme de l'organe collecteur de poussière 40 peut être telle qu'un grand nombre de plaques individuelles ayant une épaisseur déterminée sont supportées par des moyens de maintien appropriés. Cependant, l'organe collecteur peut être formé de telle manière qu'une plaque plate unique est courbée en forme de soufflet rectangulaire comme montré dans la figure llA ou encore en forme de bottiers successifs comme dans la figure 11B. Bien entendu, l'efficacité de collection de fines particules est accrue lorsque le pas des organes collecteurs de poussière'40 est plus faible, mais il est habituellement compris entre quelques millimètres et 10 mm. La constance diélectrique de l'organe collecteur de poussière est déterminée par la propriété de constance diélectrique des fines particules à collecter et par la constante diélectrique du liquide. Comme montré dans la figure 8, les organes collecteurs de poussière 40 sont supportés par un organe 43 en forme d'échelle qui est disposé au-dessous des extrémités inférieures des plaques d'électrodes. L'organe de support du collecteur de poussière 43 est composé de plusieurs plaques en forme de rayons 44, en matière isolante et une paire de tiges d'accouplement 45 supportant ces plaques. Chaque plaque de rayon 44 est placée presque au milieu entre les plaques électrodes adjacentes et elle maintient le bord inférieur de l'organe collecteur de poussière. Les deux extrémités de chaque tige d'accouplement 45 sont maintenues par des consoles 46 qui sont fixées sur la paroi intérieure du réservoir. Le support pour les organes collecteurs de poussière n'est pas limité à de telles plaques de rayons 44, mais le bord supérieur de l'organe collecteur de poussière peut être suspendu à un organe de support approprié. Au-dessous de l'organe de support du collecteur de poussière 43, est disposé un tuyau en forme de T 50 pour conduire le liquide. Ce conduit 50 est fait en matière isolante. Une partie verticale 51 du tuyau 50 communique avec un tuyau d'entrée de liquide 52 et la conduite d'alimentation 12. Une partie horizontale 53 du tuyau 50 est placée presque sur l'axe central du réservoir 10 et est supportée à ses extrémités par des consoles 54 fixées à la partie intérieure du réservoir. En outre, plusieurs orifices de jaillissement de liquide 55 sont prévus dans la surface supérieure de la conduite de liquide 53. Il est préférable que les orifices de jaillissement de liquide 55 soient disposés presque au milieu entre les plaques électrodes adjacentes, de telle sorte que le liquide jaillissant des orifices 55 peut s'élever dans un espace entre les plaques électrodes. Un espace intermédiaire approprié 59 est prévu entre la conduite de liquide 50 et une plaque de fond du réservoir 58 comme montré dans la figure 9. La plaque de fond 58 est inclinée vers un coté, et un tuyau de décharge 60 est prévu à la partie la plus basse de la plaque de fond. Les débris sont précipités et accumulés dans cet espace 59. Etant donné que cet espace pour la précipitation des débris est rarement incluencé par le courant de convexion du liquide, les débris, après avoir été précipités, ne se dispersent pas vers le haut. En outre, étant donné que le fond de réservoir 58 fonctionne comme plaque d'anode, le flottement des debris est empêché électrostatiquement. En conséquence, les débris, après avoir été précipités, peuvent être efficacement déchargés. L'orifice de délivrance du liquide 15 pour décharger le liquide après qu'il a été épuré et traité est prévu sur la paroi du réservoir au-dessus des bords supérieurs des plaques électrodes. Un couvercle 64 est prévu sur le bord supérieur du réservoir et est fixé de manière étanche a' l'eau. La référence 65 désigne un bolier pour recevoir les dispositifs de fixation qui est monté sur une paroi extérieure du réservoir si nécessaire, et la référence 66 désigne un renforcement. Il est prévu un interrupteur de niveau 67 ayant un flotteur pour détecter que le liquide introduit dans le réservoir a atteint une position déterminée. La référence 70 représente un tableau de puissance sur lequel sont disposés tous les composants électriques nécessaires tels qutun interrupteur de puissance et divers types d'appareils de mesure. Habituellement, les plaques d'anode sont reliées à la terre. Un exemple de dispositif source de puissance est expliqué ci-après avec référence au diagramme de circuit représenté dans la figure 12. La référence 71 désigne des bornes courantes de source à courant alternatif, des interrupteurs de puissance 72 et une lampe 73. La référence 74 désigne un moteur de la pompe trochoïde 13. La référence 75 désigne des interrupteurs de rotation normale et de rotation inverse pour le moteur 74. La lampe 76 indique la rotation normale et la lampe 77 indique une rotation en sens inverse. La référence 78 désigne un interrupteur de connexion de haut-voltage et 79 est le contacteur de niveau d'eau mentionné plus haut. Lorsqu'une quantité d'eau déterminée a été alimentée dans le réservoir d'épuration, le contacteur de niveau 79 est actionné pour exciter un relais 80. Alors un contact 81 du relais est fermé et la puissance est alimentée au côté primaire du transformateur de survoltage 16. La référence 82 désigne une lampe indicatrice de haut-voltage. Le côté secondaire du transformateur 16 est connecté à travers un redresseur 83 aux plaques de cathode. La référence 84 est un relais de surtension. Lorsqu'un courant anormal circule entre l'anode et la cathode, le relais de surtension est actionné pour fermer un contact 85 et exciter ainsi un relais 86, en ouvrant un contact de coupure 87 du relais 86, de manière à stcsper l'alimentation d'énergie au transformateur 16. La référence 88 désigne une lampe d'alarme. Dans ce cas, un relais 89 est désexcité, de sorte que le moteur 74 est mis à 1'arrêt. La référence 90 représente un contact du relais 89, tandis que la référence 91 désigne un contact de coupure du relais 86. Dans l'appareil décrit ci-dessus, lorsque le liquide à traiter est alimenté dans le réservoir, un haut voltage à courant continu est appliqué entre les deux plaques d'électrodes. Les fines particules de matières étrangères dans le liquide sont électrostatiquement attirées sur les organes collecteurs poreux 40. Les fines particules qui flottent au voisinage des organes collecteurs sont rapidement collectées. Les particules flottantes plus éloignées sont amenées à proximité des organes collecteurs par la convexion du liquide produite par le champ électrique. Elles sont alors captées sur la totalité des surfaces plates des organes collecteurs. De cette manière, toutes les particules de matières étrangères en suspension dans le liquide sont retirées presque parfaitement et le liquide est épuré. La valeur du voltage appliqué est déterminée par la dimension des fines particules, et le contenu d'eau dans le liquide. Plus les particules sont fines, plus le voltage doit être élevé. Lors de l'épuration du liquide, celui-ci peut être mis en circulation ou non. Dans le cas où le liquide n'est pas en circulation, celui-ci est alimenté à partir du tuyau 12 dans le réservoir, et la pompe 13 est ensuite entrainée à tourner en sens inverse pour sortir le liquide traité vers l'extérieur en utilisant le tuyau d'alimentation 12. Dans ce cas, étant donné que l'espace intermédiaire 59 est défini entre la conduite à liquide 50 et le fond de réservoir, les débris, après avoir été accumulés sur le fond, ne sont pas sortis à l'extérieur. Dans le cas où le liquide est en circulation, il est alimenté à partir de la partie inférieure du réservoir dans le réservoir par le tuyau d'alimentation 12. Le liquide traité est enlevé à partir de l'orifice de sortie 15 à partir de la partie supérieure du réservoir vers l'extérieur. La vitesse d'écoulement du liquide en circulation dans le réservoir est comprise entre 1 et 10 mm/seconde. Les organes collecteurs de débris et les plaques d'électrodes sont disposés en parallélisme avec la directiond'écoulement du liquide, de telle sorte qu'ils ne gênent pas l'écoulement du liquide. I1 existe deux types de circulation de liquide suivant la position de la pompe. Le type montré dans la figure 13A est celui dans lequel la pompe 13 est disposée sur le côté du tuyau d'alimentation de liquide. Dans ce type, en vue d'éviter un dérangement de la pompe dû aux débris contenus dans le liquide, il est nécessaire de fixer un tamis 95 à l'extrémité du tuyau d'alimentation. En conséquence, le débit d'écoulement est réduit en raison de l'obturation du tamis, et les débris restent dans le réservoir 96. En outre, la pression dans le réservoir d'épuration augmente, ce dont il faut tenir compte dans les moyens d'étanchéité et dans la résistance mécanique des parois. Le type-représenté dans la figure 13zest celui dans lequel la pompe est disposée sur le côté du tuyau de sortie du liquide 15. Ce type présente les avantages suivants : il n'est plus nécessaire de monter un tamis sur l'extrémité du tuyau d1ali- mentation et les débris ne restent pas dans le réservoir d'alimentation. En outre, la pression dans le réservoir ne devient pas trop grande. blême si des étincelles se forment dans le réservoir d'épuration en raison de la décharge électrique, leur propagation vers le réservoir d'alimentation 96 est arrêtée par la pompe 13. Le tuyau de sortie de liquide pour l'extraction du liquide épuré peut être prévu sur la paroi latérale du réservoir comme indiqué plus haut. Cependant, dans ce cas, une chambre d'air 97 est formée dans la partie supérieure du réservoir. On ne peut pas assurer qu'un risque d'incendie n'existe pas sous l'effet des étincelles dues à la décharge électrique si le liquide à traiter est très inflammable. Dans ce cas, le tuyau de sortie pour délivrer le liquide traité 15 peut être prévu sur une partie supérieure du couvercle 64 comme représenté dans la figure 14, le liquide remplissant l'intérieur du réservoir. Comme décrit plus haut, avec l'appareil de l'invention, étant donné que le réservoir sert lui-même de partie des électrodes, le volume efficace du réservoir est augmenté, et de plus grandes quantités de liquide peuvent être épurées et traitées avec un rendement élevé. Etant donné que l'appareil est du type étanche, la sécurité de service est assurée. En outré, comme les organes collecteurs de poussière et les plaques d'électrodes sont détachables, entretien tel que l'échange et le nettoyage est très facile. L'emploi de l'appareil convient particulièrement pour le traitement d'épuration de fuel et d'huile de graissage de machines, spécialement pour ltenlèvement de grains de métal, tels que d'aluminium qui ne peuvent pas être éliminés avec un filtre. Cependant, l'appareil peut également être utilisé pour tout autre traitement d'un liquide isolant, par exemple pour un haut degré de pureté d'un solvant. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 10) Appareil pour l'épuration électrostatique de liquides non conducteurs, comprenant un réservoir dans lequel des plaques d'anode et de cathode sont disposées face à face, avec une conduite d'introduction du liquide à traiter dans le réservoir, conduite disposée au-dessous des bords inférieurs des plaques électrodes et pourvue d'orifices de jaillissement de liquide sur leur surface supérieure, entre les électrodes, appareil caractérisé par plusieurs organes collecteurs de poussière ou débris, en fibre diélectrique poreuse, disposés entre les plaques électrodes, parallèles à une direction d'un champ électrique créé par les plaques électrodes, et à un flux de liquide jaillissant de la conduite, en définissant un espace de précipitation de débris entre la conduite et le fond du réservoir. 20) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un tuyau d'introduction de liquide communiquant avec la conduite de liquide, un tuyau de sortie de liquide, pour délivrer le liquide traité à partir d'une partie supérieure du réservoir vers l'extérieur, et un tuyau de drainage pour décharger le liquide xestant dans l'espace de précipitation de débris. 30) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir est constitué en un matériau conducteur et sa paroi intérieure est connecté électriquement à l'une des plaques électrodes de sorte que le réservoir forme une partie de cette électrode qui est maintenue au potentiel de la terre. 4 ) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tuyau de sortie de liquide est prévu dans une partie supérieure de paroi latérale du réservoir. 50) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tuyau de sortie de liquide est prévu sur la surface supérieure du couvercle du réservoir. 6Q) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe qui est montée sur le tuyau d'introduction de liquide à traiter dans le réservoir. 70) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe est montée sur le tuyau de sortie pour délivrer le liquide qui a été traité dans le réservoir.