Brevet FR2399279A1 — publié le 19790302

L'invention concerne généralement des précipitateurs électrostatiques de poussière. Ces précipitateurs sont utilisés dans de nombreuses usines et fabriques dans lesquelles la poussière cause une pollution d'atmosphère et est néfaste à la santé des ouvriers, et dans lesquelles un environnement propre est nécessaire. - la figure 1 représente un exemple d'un précipitateur électrostatique de poussière delErt antérieur, comprenant une pluralité de tiges métalliques espacées I et une pluralité de fils métalliques parallèles également espacés 3, ou électrodes de décharge suspendues aux tiges métalliques 1. Des poids 2 sont reliés aux extrémités inférieures des électrodes de décharge respectives 3 pour les maintenir dans des positions verticales. Des électrodes de collecte de poussière, en forme de plaquesmétalliquesplates4 sont disposées entre et à l'extérieur des rangées d'électrodes de décharge 3. Les poids 2 servent à maintenir la distance entre les fils métalliques 3 et les plaques métalliques 4 à une valeur constante. En fonctionnement, une tension négative est appliquée aux fils métalliques 3 et une tension positive est appliquée aux plaques métalliques 4. Le gaz ou l'air contenant la poussière passe entre les plaques métalliques 4 dans la direction indiquée par une flèche. Entre les fils métalliques 3 et les plaques 4 est créée une charge en couronne pour ioniser le gaz ou l'air. La plupart des particules de poussière sont chargées négativement et sont attirées par les plaques métalliques chargées positivement.Toutefois, certaines des particules sont chargées à la polarité opposée, de telle sorte qu'elles sontattirées par les fils métalliques 3. Pour cette raison, lorsque le précipitateura déjà fonctionne pendant un intervalle de temps assez long, on ne peut plus produire une décharge en couronne dtintensi- té suffisante, ce qui diminue le rendement du fonctionnement. En conséquence, les fils métalliques doivent entre frappés de temps en temps pour retirer la poussière rassemblée sur ces fils. Cela nécessite non seulement de prévoir des marteaux ou des outils de frappe, mais également provoque des ruptures et des courts-circuits des fils métalliques. Un autre exemple d'un précipitateur électrostatique de poussière selon l'art antérieur est représenté en figure 2, et comprend une pluralité d'électrodes de collecte de poussière 41, en forme de plaques plates, et une pluralité d'électrodes de décharge 42 en forme de plaques plates qui sont alternées parallèlement les unes aux autres. Une pluralité d'aiguilles 43 est fixée sur le côté intérieur de chaque électrode de décharge 42.Le précipitateur électrostatique représenté en figure 2 fonctionne de la même façon que celui de la figure 1. Avec cette construction, toutefois, l'intensité du champ électrique diminue vers le centre des électrodes de collecte 41 de sorte que la plus grande partie de la poussière est collectée sur les parties de surface des électrodes de collecte 41 et sur les électrodes de décharge 42 au voisinage des aiguilles 43, de sorte que, meme-lorsquton utilise de grandes électrodes, leurs surfaces entières ne sont pas utilisées, ce qui diminue le rendement de la collecte de poussière. Pour cette raison, il est nécessaire d'utiliser un précipitateur électrostatique de poussière de grande taille t de prix élevé, pour traiter un grand volume de gaz contenant de la poussière. Dans le précipitateur électrostatique du type précité, il est nécessaire de maintenir constant l'espacement des électrodes. Sinon, la décharge en couronne se concentre dans certaines parties, ou bien des étincelles amont formées ce qui diminue grandement le rendement de la collecte de poussière. De plus, lorsque les électrodes en forme de plaques sont utilisées, il est difficile de les fabriquer et de les installer dans des positions parfaitement parallèles, c'est-à-dire avec des écartements uniformes. Etant donné que les électrodes de grandes tailles en forme de plaques plates sont préparées à partir de plaques métalliques roulées, il est difficile de les installer de façon parfaitement plane , en raison des contraStes et des efforts. De plus, les électrodes en forme de plaques sont déformées de façon importante, en-raison de la contrainte thermique qui y est créée pendant le fonctionnement. Cela diminue également le rendement de l'opération. Les électrodes en forme de plaques plates seront facilement déformées par les forces externes-qui leur sont appliquées à angle droit. Ainsi, lorsqu'un champ électrique intense est établi entre les électrodes, celles-ci seront déformées de façon importante. Pour la raison décrite plus haut, il est très difficile de maintenir une distance uniforme entre leseRectrodes en forme de plaque sur toute leur surface, de telle sorte qu'actuellement une large tolérance d'erreurs est admise, ce qui diminue grandement le rendement de collecte de poussière à une valeur inférieure à la valeur théorique. L'invention a donc pour objet un précipitateur électrostatique de poussière perfectionné, capable de fournir une décharge en couronne suffisante pour assurer ainsi des performances élevées de collecte de poussière pendant une longue période de temps. L'invention a également pour objet un nouveau précipitateur électrostatique de poussière ayant un rendement élevé. L'invention a également pour objet un nouveau précipitateur électrostatique susceptible d'avoir une taille inférieure à celle des précipitateurs correspondants de l'art antérieur. L'invention propose donc un précipitateur électrostatique de poussière, du type comprenant une structure d'électrodes de collecte de poussière et une structure d'électrodes de decharge opposée à la structure d'électrodes de collecte de poussière avec une distance définie entre elles des tensions continues de polarité opposée étant appliquées à la structure d'électrodes de collecte de poussière et à la structure d'électrodes de décharge, caractérisé en ce que la structure d'électrodes de décharge comprend une pluralité d'électrodes parallèles en forme de tiges ayant une surface importante, et comprenant des éléments de décharge. Selon un mode de réalisation de lSinventions la structure d'électrodes de décharge comprend au moins un fil métallique 20 situé sur le côté d'entrée du gaz parallèlement à d'autres électrodes de décharge en forme de tiges. Certaines des électrodes de décharge intermédiairesen forme de tiges peuvent être remplacées par des fils métalliques 20. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, certaines ou toutes les électrodes parallèles en forme de tiges sont pourvues d'aiguilles ou de goupilles ayant des extrémités pointues s'étendant dans la direction d'écoulement du gaz contenant les poussières. La structure de collecte de poussière comprend une pluralité d'électrodes parallèles en forme de tubes ou de tiges, ou de plaques plates. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant divers modes de réalisation et dans lesquels - les figures I et 2 sont des vues schématiques en perspective de deux exemples d'un précipitateur électrostatique de poussière selon l'art antérieur - la figure 3 est une vue en perspective d'une structure d'électrodes de décharge selon l'invention - la figure 4 est une vue partielle agrandie d'une électrode de décharge représentée en figure 3 - les figures 5 et 6 sont des vues en perspective représentant d'autres modes de réalisation de l'invention. Comme représenté dans les figures 3 et 4, ensemble d'électrodes de décharge selon l'invention comprend une pluralité de tiges métalliques verticales parallèles 5 et deux barres métalliques 6 et 7 respectivement supportant-les extrémités supérieures et inférieures des tiges métalliques 5. Comme représenté en figure 4 chaque tige métallique 5 est pourvue de perforationsuniformément espacées 8 s'étendant-dans une direction parallèle aux barres métalliques 6 et 7, et des goupilles ou aiguilles métalliques 9 ayant des extrémités opposées pointues 9a sont passées par les perforations 8 et sont fixées en position, par exemple par ferrage. L'ensemble d'électrodes de décharge remplace les fils métalliques 3 de la figure 1. Il est avantageux que le diamètre des goupilles métalliques 9 soit égal à une valeur comprise entre 1/100 et 50/100 de l'espace compris entre les goupilles métalliques 9 et une plaque métallique adjacente 4.Lorsque les goupilles ont un diamètre inférieur à 1/100 de l'espace précité, elles peuvent se plier, tandis que, quand leur diamètre estinférieur à 50/100 de l'espace précité, l'espace entre la tige métallique 5 et la plaque adjacente 4 diminue, ce qui cause des décharges fréquentes par étincelles. En fonctionnement, lesdéchargesen couronne sont créées entre les extrémités pointues 9a des goupilles 9 et les plaques métalliques plates 4. Aux extrémités pointues 9jazz étant donné que les phénomènes de tourbillons sont très importantsala poussière chargée positivement attirée par les goupilles 9 ne peut se déposer sur les extrémités pointues 9a en raison du tourbillon, mais la plus grande partie de la poussière est déposée sur les parties principales des goupilles 9 ou sur les surfaces latérales des tiges métalliques 5. Etant donné que ces parties (autres que les extrémités pointues) ne contribuent pas à la décharge en couronne, le dépôt de poussière sur ces parties n'affecte pas le rendement de la collecte de poussière.Pour cette raison, même lorsque le précipitateur fonctionne pendant une grande période de temps, il est possible de créer une décharge en couronne suffisamment important et d'assurer des rendements élevés de fonctionnement. Lorsque les goupilles 9 sont fixées aux tiges métalliques 5 par ferrage comme précité, il est possible de fixer les goupilles 9 plus facilement que par les autres procédés, tels que brasure et soudure. De plus, il est possible avec le ferrage d'éviter l'oxydation et la flexion des tiges métalliques 5 qui seraient provoquées autrement par la chaleur utilisée par la fixation des goupilles 9. Si on le désire, des électrodes de décharge ayant une autre configuration peuvent être ajoutées aux électrodes de décharge représentées. De plus, il est clair, que au lieu d'utiliser des tiges circulaires 5, les électrodes peuvent être faites de tubes creux, ou de tiges à section transversale ptlygonale, bien qu'il soit préférable d'utiliser des tiges ou des tubes circulaires. Un mode de réalisation modifié de l'invention représenté en figure 5 comprend une pluralité d'électrodes de collecte de poussière 14a-14d et une pluralité d'électrodes de décharge 15a-15d qui sont alternées parallèlement les unes aux autres. Chacune des électrodes de collecte comprend une pluralité de tubes métalliques creux 16 agencés parallèlement en direction verticale, et des chassis de support 17 s'étendant dans la direction d'écoulement du gaz contenant la poussière, pour supporter les extrémités supérieures et inférieures des tubes 16.Un bloc de la structure de décharge comprend deseSéments de décharge 21, une pluralité (5 dans cet exemple) de tubes ou tiges métalliques 20 placés entre les éléments de décharge adjacents 21, et des chassis de support 22 s'étendant dans la direction d'écoulement du gaz contenant la poussière indiquée par la flèche A. Chaque élément de décharge 21 a la meme construction que celle représentée dans les figures 3 et 4, c'est-à-dire qu'il comprend une pluralité de goupilles 18 fixées à une tige métallique 19. Au fonctionnement, une tension élevée continue ayant une polarité rendant positives les électrodes de collecte de poussière 14a - 14d est appliquée aux bornes des électrodes de collecte et aux électrodes de décharge 15a - 15d. Ensuite, des décharges en couronne sont créées entre les extrémités pointues des goupilles 18 et les électrodes de collecte 14a 14d, pour ioniser ainsi le gaz passant entre elles. Les particules de poussière sont chargées d'ions négatifs et se déposent sur les tiges métalliques 16 comprenant les électrodes de collecte de poussière, alors que les particules 'de poussière changées positivement se déposent sur les surfaces des tubes métalliques proches 20. Les particules de poussière non collectées dans cette étape initiale seront collectées dans les étapes suivantes. Etant donné que les électrodes de collecte 14a - 14d et les électrodes de décharge 15a --15d comprennent un ensemble de tiges ou de tubes métalliques parallèles espacés 16 et 20, les surfaces efficaces de collecte de poussière de ces électrodes sont augmentées de façon importante. Dans un précipitateur de poussière ayant une distance de support de 2,02 mètres qui est égale à la longueur des électrodes de collecte de poussière, la distance totale des électrodes de collecte de poussière est égale à la somme des longueurs des deux surfaces des électrodes de collecte qui est égale à deux fois la distance de support. La distance totale des électrodes de décharge est égale à la somme des longueurs des deux surfaces des électrodes de décharge.Selon un modèle de l'art antérieur, ayant une distance de support de 2,02 mètres, la distance totale entre les électrodes de collecte est égale à 4,04 mètreS et la distance totale entre les électrodes de décharge est égale à 1,4 mètres, ce qui donne une somme de 5,19 mètres. Dans le précipitateur de poussière dans lequel 57 tiges métalliques ayant un diamètre de 25 millimètres sont disposées en parallèle avec un interva33e de 10 millimètres, la distance totale des 57 électrodes de collecte est de 0,025 (m) x 3,14 x 57 + 0,010 x 56 = 5,04 (m), et la distance totale des 25 électrodes de décharge est égale à 2,16 mètres, ce qui donne un total de 7,2 mètres qui est supérieur de 2,01 mètres (environ 40%) au total du modèle selon l'art antérieur. Lorsque les particules de poussière se déposent successivement sur les tiges métalliques, les espaces entre les tiges métalliques vont finalement ètre remplis par les particules de poussière ayant le même potentiel. Ainsi, les espaces entre les tiges métalliques agissent comme surfaces efficaces de collecte de poussière. Etant donné que les électrodes de collecte et les électrodes de décharge ont des surfaces rondes, il est difficile qutune décharge électrique ait lieu entre les électrodes. Pour cette raison, il est possible de diminuer la distance entre les électrodes de collecte et de décharge, ce qui crée un champ électrique intense entre elles.De plus, comme les tiges ou tubesmétalli que; peuvent résister à desforces extérieures qui leur sont appliquées en direction perpendiculaire, ils résisarrt aux déformations causées par un champ électrique intense, en maintenant ainsi constante la distance entre les électrodes de collecte et les électrodes de décharge. De plus, étant donné que de telles tiges ou tubes métalliques sont fabriqués par extrusion, ils sont dépourvus de contraintes, de sorte qu'il est possible d'empêcher toute déformation au moment de l'installation ou toute déformation causée par chauffage, en maintenant ainsi une distance uniforme des électrodes. Etant donné que le précipitateur de poussière peut être facilement assemblé, en montant simplement les tiges ou tubes métalliques sur les chassis de support, il n'est pas nécessaire de manipuler soigneusement les électrodes en forme de plaques de façon à ne pas les plier comme dans l'art antérieur, ce qui facilite grandement la fabrication et le montage, et réduit le prix du précipitateur électrostatique de poussière. Il est clair que l'un des éléments de décharge 21 pourvu d'une goupille18puttre prévu à l'extrémité d'entrée du gaz contenant la poussière. Le mode de réalisation de la figure 6 est identique à celui de la figure 5, à l'exception du fait que les éléments de décharge 21 sont remplacés par des fils métalliques fins 23 qui agissent de la meme façon que les goupilles pointues 18 pour produire une décharge en couronne. il est possible d'agencer les électrodes de façon plus dense que dans la façon représentée sur les dessins. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en ouvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Précipitateur électrostatique de poussière du type comprenant une structure d'électrodes de collecte de poussière et une structure d'électrodes de décharge opposée à la structure d'électrodes de collecte, avec une distance définie enteemesdesteaionscontinuesde polaritée opposée étant appliquées à la structure d'électrodes de collecte et à la structure d'électrodes de décharge, caractérisé en ce que la structure d'électrodes de décharge comprend une pluralité d'électrodes parallèles en forme de tiges ayant une surface importante et comprenant des éléments de décharge. 2. Précipitateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure d'électrodes de décharge comprend une pluralité d'électrodes parallèles en forme de tiges, à section transversale circulaire. 3. Précipitateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que toutes les électrodes parallèles en forme de tiges sont pourvues d'une pluralité de goupilles ayant des extrémités opposées pointues et s'étendant dans la direction delEcoulement du gaz contenant la poussière. 4. Précipitateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un nombre prédéterminé des électrodesen forme de tige est pourvu d'une pluralité de goupilles ayant des extrémités opposées pointues et s'étendant dans la direction d'écoulement du gaz contenant la poussière, ces électrodes en forme de tiges et les électrodes en forme de tiges pourvues des goupilles étant écartées et séparées par un nombre prédéterminé d'électrodes en forme de tiges. 5. Précipitateur selon la revendication 3, caractérisé en en ce que l'unedes électrodes en forme de tiges pourvue des goupilles précitées est disposée à l'extrémité d'entrée du gaz. 6. Précipitateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure d'électrodes de décharge comprend une pluralité d'électrodes en forme de tiges à section transversale circulaire et un nombre prédéterminé de fis métalliques fins, les électrodes en forme de tiges et les fils métalliques fins étant agencés parallèlement et étant espacés et séparés par un nombre prédéterminé d'électrodes en forme de tiges. 7. Précipitateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'un des fis métalliques 20 est disposé à l'extrémité d'entrée du gaz. 8. Précipitateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure d'électrodes de collecte de poussière comprend une pluralité d'électrodes parallèles en forme de tiges. 9. Précipitateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure de collecte de poussière comprend une pluralité de plaques métalliques plates placées sur les deux côtés de la structure d'électrodes de décharge.