Brevet FR2395074A1 — publié le 19790119

L'invention concerne généralement des dispositifs servant à nettoyer les gaz, et plus particulièrement un dispositif de précipitation électrostatique de poussière, pour retirer les particules de poussière d'un gaz chargé en poussière, tel que l'air. Les précipitateurs électrostatiques de poussière actuellement utilisé s sont généralement destinés à retirer, d'un air chargé en poussière, des particules de poussière ayant un diamètre allant de 0, 01 à 10 microns. Pour le retrait des particules de poussière et des peluches ayant une taille supérieure, on utilise un filtre formant écran perforé en combinaison avec un précipitateur électrostatique de poussière de telle sorte que ces particules et peluches sont collectées par le filtre formant écran avant que l'air chargé de poussière passe dans le précipitateur électrostatique. Un tel précipitateur électrostatique connu est constitué généralement d'une paire de plaques délectrode parallèles espacées, mises à la masse, et d'une plaque d'électsodes à haute tension reliée à un fil droit de décharge placé entre les électrodes mises à la masse et relié ~ électriquement à une source de tension continue. Lorsque l'électrode à haute tension est excitée, un champ électrostatique actif est établi entre le fil de décharge et chacune des plaques d'électrodes, de telle sorte qu'une décharge corona a lieu du fil de décharge à chaque plaque d'électrode .Les particules de poussière dans ltair chargé en poussière pénétrant dans lrespace entre les plaques d'électrodes mises à la masse sont ionisées par les champs électrostatiques ainsi produits autour du fil de décharge et sont attirées et se déposent sur les faces internes des plaques d'électrodes. L'efficacité de collecte de poussière d'un tel précipitateur dépend des forces et des étendues dimensionnelles des champs électriques actifs développés autour du fil de décharge, et peut donc être augmentée par augmentation de la tension fournie à la plaque d'électrode à haute tension.Toutefois, l'utili- sation d'une telle tension supérieure donne lieu non seulement à un risque d' augmentation de la perte de puissance électrique consommée par le précipitateur, mais nécessite également une construction générale plus grande de l'unité et présente des inconvénients d'un point de vue pratique. L'invention a donc pour objet premier un précipitateur électrostatique de poussière perfectionné, pouvant présenter une efficacité de collecte de poussière améliorée sans avoir recours à l'utilisation d'une tension supérieure Ce but est atteint par l'invention au moyen d'un précipitateur électrostatique de poussière qui comprend fondamentalement une paire d'électrodes mises à la masse, comprenant des faces internes respectivement qui sont écartées sensiblement parallèlement l'une de l'autre d'une distance prédéterminée 2a et qui forment une extrémité d'entrée de gaz à une extrémité de l'espace compris entre les électrodes, une ligne électriquement conductrice située entre les faces internes des électrodes sensiblement parallèlement à celles-ci, la ligne conductrice devant etre électriquement reliée à une source de tension continue, et un filtre métallique perforé mis à la masse, placé à l'extrémité d'entrée de gaz sensiblement perpendiculairement aux faces internes des électrodes et sensiblement parallèlement à la ligne conductrice, celle-ci étant écartée d'une distance prédéterminée a de la face interne de chacune des électrodes et d'une distance prédéterminée b du filtre métallique, la distance b entre la ligne conductrice et le filtre métallique n'étant pas inférieure à la distance a entre la ligne conductrice et chacune des électrodes, et n'étant pas supérieure à 1, 5 fois la distance a.Ce précipitateur peut également comprendre des moyens pour maintenir la ligne conductrice en position entre les électrodes mises à la masse, ces moyens comprenant un câble métallique élastique ayant des extrémités opposées respectivement en contact de retenue avec des extrémités opposées de la ligne conductrice, celle-ci étant tendue entre les extrémités opposées du fil métallique. 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 un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels La figure 1 est une vue schématique en élévation latérale d'un exemple d'un dispositif de précipitation électrostatique de poussière selon l'art antérieur, du type auquel appartient la présente invention ;; La figure 2 est une vue schématique en élévation latérale , en coupe partielle, d'un mode de réalisation préféré d'un dispositif de précipitation électrostatique de poussière selon l'invention La figure 3 est une vue en plan représentant, en coupe partielle, une partie du dispositif de la figure 2, vue vers le bas à partir d'un plan indiqué par la ligne ILl-III de la figure Z La figure 4 est une vue semblable à la figure 2, mais représente des champs électrostatiques actifs obtenus dans le précipitateur selon l'invention ; et La figure 5 est une représentation graphique de la variation du courant de décharge corona produit dans le précipitateur des figures 2 et 3 lorsqu' un certain paramètre dimensionnel est modifié dans le précipitateur. En figure 1 des dessins, on a représenté un précipitateur électrostatique connu, du type à un seul étage, comprenant deux plaques de collecte de poussière 10 et 10' qui sont écartées parallèlement l'une de l'autre, et un fil droit de décharge 12 qui est situé entre les plaques d'électrodes de collecte 10 et 10' et qui est espacé de façon équidistante des faces internes respectives des plaques d'électrodes 10 et 10'. Ces plaques de collecte 10 et 10' sont mises à la masse par des lignes 14 et 14' respectivement, tandis que le fil de décharge 12 est relié à une plaque d'électrode auxiliaire 16 qui est reliée par une ligne 18 à une source appropriée (non représentée) de tension continue.Le précipitateur électrostatique ainsi construit comprend une extrémité 20 d'entrée de gaz à une extrémité de l'espace entre les plaques d'électrodes 10 et 10' et, pendant le fonctionnement, un écoulement de gaz chargé en poussière pénétrant dans l'espace compris entre les plaques 10 et 10' est amené à travers l'extrémité 20 d'entrée de gaz, comme indiqué par les flèches. Lorsque le fil de décharge 12 est excité par une tension continue qui est fournie au fil 12 par les ligues 18 et par la plaque d'électrode auxiliaire 16, des champs électrostatiques actifs E et E' sont développés entre le fil 12 et les faces internes respectives des plaques 10 et 10', et sont distribués sensiblement en demi-cylindres comme indiqué par les zones achurées. L'efficacité de collecte de poussière de ce précipitateur est imposée principalement par les forces des champs électrostatiques et, pour cette raison, l'augmentation de l'efficacité de collecte est limitée, comme noté précédemment. L'objet de la présente invention est d'augmenter l'efficacité de collecte de poussière d'un précipitateur électrostatique de poussière ayant la construction fondamentale représentée en figure 1, sans devoir utiliser une tension continue supérieure pour le fil de décharge 12 et sans augmenter les dimensions générales du précipitateur. Dans les figures 2 et 3, le précipitateur électrostatique de poussière selon l'invention comprend deux électrodes de collecte de poussière 22 et 22' en forme de plaque et une ligne électriquement conductrice constituée par un fil 24 de décharge en couronne (ou décharge corona). Les électrodes de collecte 22 et 22' ont des faces internes respectives qui sont écartées sensiblement parallèlement l'une de l'autre d'une distance prédéterminée Za et qui fument une extrémité 26 d'entrée de gaz à une extrémité de l'espace compris entre les électrodes 22 et 22'. Le fil de décharge 24 est situé entre les faces internes respectives des électrodes 22 et 22', sensiblement parallèlement à celles-ci, et est écarté de façon sensiblement équidistante des faces internes des électrodes 22 et 22'.L'espace compris entre les faces internes des électrodes 22 et 22' étant supposé être 2a comme précité, la distance entre les fils de décharge 24 et la face interne de chacune des électrodes 22 et 22' est a comme indiqué en figure 2. Le fil de décharge 24 est de plus situé parallèlement à l'extrémité 26 d'entrée de gaz et est écartée d'une distance prédéterminée b de l'extrémité 26 d'entrée, comme cela est indiqué en figure 2. Les électrodes de collecte 22 et 22' sont reliées à la masse par des lignes 28 et 28', respectivement, tandis que le fil de décharge 24 est relié électriquement à un fil métallique élastique 30, en étant maintenu fixement en position par ce fil 30, qui est également situé entre les électrodes 22 et 22', sur le côté le plus éloigné du fil 24 à partir de l'extrémité d'entrée de gaz 26.Le fil métallique élastique 30 comprend des extrémités opposées 32 et 32' en forme de crochet, qui s'étendent sensiblement perpendiculairement vers l'entrée de gaz 26 et qui sont respectivement en contact de retenue élastique avec des extrémités opposées du fil de décharge 24, de sorte que ce fil de décharge 24 est tendu droit entre les extrémités opposées 32 et 32' du fil métallique élastique 30, comme représenté en figure 3. Ce fil 30 est fixé à une électrode auxiliaire 34 qui est elle-même reliée à une source appropriée (non représentée) de tension continue positive par une ligne 36. La source de tension continue peut être constituée par un transformateur et par un redresseur mécanique ou électronique, comme cela est bien connu dans la technique. Le précipitateur selon l'invention comprend également un filtre métallique perforé 38 qui est situé à ltextrémité 26 d'entrée de gaz de l'espace compris entre les électrodes 22 et 22' et qui est mis à la masse par une ligne 40. Le fil de décharge 24 entre les électrodes 22 et 22' est ainsi situé sensiblement parallèlement à la face interne du filtre métallique 38, à une distance b de celle-ci. Le filtre 38 peut être constitué de mailles due fil et comprend de préférence 10 mailles par centimètre carré. Quand, en fonctionnement, le fil de décharge 24 est excité par une tension continue positive qui est fournie au fil 24 par la ligne 36, l'électrode auxiliaire 34 et le fil métallique élastique 30, des champs électrostatiques actifs sont développés non seulement entre le fil 24 et les faces internes respectives des électrodes 22 et 22', comme indiqué par E1 et E2 respectivement en figure 2, de façon semblable aux champs électrostatiques actifs E et E' du précipitateur de l'art antérieur représenté en figure 1, mais également entre le fil de décharge 24 et la face interne du filtre métallique 38 mis à la masse comme indiqué par E3, en produisant ainsi des décharges en couronne depuis le fil 24 vers les électrodes 22 et 22' et vers le filtre métallique 38.Lorsque, alors un gaz chargé de poussière passe à travers le filtre 38, les particules de poussière ayant une taille relativement importante et /ou les peluches contenues éventuellement dans le gaz sont retirées par le filtre 38 du gaz pénétrant dans l'espace compris entre les électrodes 22 et 22'. Le gaz qui est ainsi admis au-delà du filtre 38 à l'intérieur de l'espace compris entre les électrodes 22 et 22' est ionisé non seulement dans les zones contenant respectivement les champs électrostatiques actifs E1 et E2 entre le fil de décharge 24 et les électrodes 22 et 22', mais également dans la zone contenant le champ électrostatique actif E3 entre le fil de décharge 24 et le filtre métallique 38.Lorsque l'écoulement de gaz ionisé avance dans l'espace compris entre les électrodes 22 et 22' et ensuite entre l'électrode auxiliaire 34 et chacune des électrodes 22 et 22', en s 'écartant de la face interne du filtre métallique 38, les particules de poussière chargées dans le gaz sont attirées vers les faces internes des électrodes 22 et 22' et se déposent finalement sur celles-ci. Par comparaison avec le précipitateur de l'art antérieur représenté en figure 1, le précipitateur de poussière selon l'invention peut présenter une efficacité de collecte de poussière qui est supérieure à celle que l'on peut obtenir par le précipitateur de l'art antérieur, d'une valeur qui correspond à la force du champ électrostatique supplémentaire E3 développé entre le fil de décharge 24 et le filtre métallique 38. Le courant total de décharge en couronne du fil métallique 24 au filtre métallique 38 et aux électrodes 22 et 22' varie avec la distance b entre eux si la tension continue appliquée au fil 24 est maintenue constante. La figure 5 représente cette variation du courant de décharge en couronne en fonction de la distance b qui est indiquée sous forme de multiples d'une distance a entre le fil de décharge 24 et la face interne de chacune des électrodes 22 et 22'. Le courant de décharge est indiqué sous forme d'un pourcentage qui est égal à 100 lorsque la distance b est égale à la distance a.A partir du point représenté en figure 4, on voit qutil y a une tendance à ce que le courant total de décharge du fil 24 aux électrodes 22 et 22' et au filtre métallique 38 augmente lorsque la distance b entre eux diminue par rapport à la distance a entre le fil 24 et chacune des électrodes 22 et 22'. Pour obtenir un courant de décharge satisfaisant du fil 24 aux électrodes 22 et 22' et au filtre 38, il est donc préférable que le fil de décharge 24 soit situé aussi proche que possible du filtre 38. Des essais ont toutefois montré que l'intensité de la décharge en couronne entre le fil 24 et chacune des électrodes 22 et 22' diminue et qu'en conséquence, l'efficacité de collecte de poussière de l'unité diminue plus sérieusement lorsque le fil de décharge 24 est situé proche du filtre métallique.D'autres essais ont dorcété menés pour trouver un compromis optimal entre ces deux exigences contradictoires. Les résultats des essais ont montré que l'on pouvait obtenir une efficacité de collecte excellente si le courant de décharge en couronne du fil 24 aux électrodes 22 et 22' et au filtre 38 est réduit de moins de 5 % environ à partir de la valeur obtenue lorsque la distance b entre eux est égale à la distance a entre le fil 24 et chacune des électrodes 22 et 22'. Apartir de la figure 5 , on voit que la distance b correspondant à la limite particulière du courant de décharge en couronne du fil 24 aux électrodes 22 et 22' et au filtre 38 est 1, 5 fois la distance a entre le fil de décharge et chaque électrode de collecte. Dans le précipitateur électrostatique de poussière selon l'invention, le fil de décharge 24 est donc situé par rapport aux électrodes 22 et 22' et au filtre métallique 38 de façon telle que la distance b du fil 24 au filtre 38 n'est pas inférieure à la distance a entre le fil 24 et chacune des électrodes 22 et 22' et n'est pas supérieure à .1,5 fois la distance a. Le filtre métallique 38 mis à la masse, faisant partie du précipitateur selon l'invention, permet non seulement d'augmenter le champ électrostatique total développé dans l'unité, mais sert également d'écran pour collecter de façon préliminaire les particules de poussière relativement grossières dans le gaz qui passe à travers l'unité, et sert également de moyen de protection pour isoler un opérateur du précipitateur électrostatique, du courant passant dans le fil de décharge. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné 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 oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif de précipitation électrostatique de poussière, comprenant deux électrodes mises à la masse qui sont écartées sensiblement parallèlement l'une de l'autre d'une distance prédéterminée Za et qui forment une extrémité d'entrée de gaz à une extrémité de l'espace compris entre les électrodes, une ligne électriquement conductrice située entre les faces internes des électrodes et sensiblement parallèlement à celles-ci, la ligne conductrice devant être électriquement reliée à une source de tension continue, caractérisé par un filtre métallique perforé, mis à la masse, placé à l'extrémité d'entrée de gaz sensiblement perpendiculairement aux faces internes des électrodes et sensiblement parallèlement à la ligne conductrice, celle-ci étant écartée d'une distance prédéterminé a de la face interne de chacune des électrodes et d'une distance prédéterminée b du filtre métallique, la distance b n'étant pas inférieure à la distance a et n'étant pas supérieure à 1,5 fois la distance a. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens pour maintenir la ligne conductrice en position entre les électrodes mises à la masse, ces moyens comprenant un fil métallique élastique ayant des extrémités opposées respectivement en contact de retenue avec des extrémités opposées de la ligne conductrice, celle-ci étant tendue entre les extrémités opposées du fil métallique.