Brevet FR2411035A1 — publié le 19790706

La présente invention concerne les électrodes ionisantes de décharge de depoussiéreurs ou précipitateurs électrostatiques, chacune étant constituée d'un tube rigide auquel sont assujetties ou incorporées des saillies périphériques destinées à diffuser ou répartir l'émission de cette électrode. Pour provoquer électriquement la précipitation des poussières ou des gouttelettes de fluide que transporte un courant gazeux, on fait passer ces particules chargées sous l'influence d'un champ'électrique vers des électrodes collectrices qui peuvent être mises à la masse ou avoir une tension différente. Pour éviter que les sous-produits gazeux d'installations industrielles ne polluent l'atmosphère environnante, on utilise couramment des dépoussiéreurs électrostatiques destinés à en extraire les particules solides outils transportent, par exemple les escarbilles, les poussières minérales ou de ciment, etc. Ces appareils -classiques comportent généralement, disposées en rangées dans un châssis entre des électrodes collectrices en forme de plaques, des électrodes ionisantes qui ont la conformation soit de fils métalliques, soit de tiges, soit de barres, soit de tubes, etc. Il est classique d'utiliser à cet effet des électrodes ionisantes constituées d'un support tubulaire d'où partent des bras comportant chacun plusieurs extrémités pointues de décharge. les électrodes de ce type-sont stables mécaniquement et peuvent avantageusement être utilisées dans des dépoussiéreurs électrostatiques assez hauts, sans inconvénients en ce qui concerne les vibrations latérales que peut par exemple provoquer la déformation de leurs bâtis de support lorsque les gaz traités sont chauds. Elles présentent toutefois l'inconvénient suivant : par suite de la répartition du champ électrique, les charges très concentrées et l'érosion électrostatique auxquelles sont soumises les pointes ionisantes d'une part augmentent les risques de décharge électrique et d'autre part provoquent leur corrosion et par conséquent leur destruction fréquente. La présente invention concerne une électrode tubulaire ionisante d'un type perfectionne. Ce perfectinnnement consiste à incorporer ou à assujettir à l'électrode tubulaire des saillies périphériques dont la surface extrême est arrondie. Cette conformation des saillies en question permet avantageusement de faire émettre de façon équilibrée les ions par presque toute leur surface extrême, ce qui réduit beaucoup les risques de décharge électrique. De plus, ces surfaces extremes arrondies ne sont que très peu exposées à la corrosion résultant de l'érosion électrique, et les saillies en question sont mécaniquement très stables. Les électrodes ionisantes selon l'invention sont bien adaptées à leur utilisation dans de grands précipitateurs ou dépoussiéreurs électrostatiques industriels, car pour obtenir le meilleur rendement de ces appareils il faut que la répartition de l'ionisation soit uniforme et que le champ électrique ait une intensité suffisante. Les saillies de l'électrode peuvent être analogues à des vergettes et avoir diverses conformations. Il est possible de les assujettir de diverses façons à leur support tubulaire, par exemple sous forme de vergettes indépendantes incorporées au tube ou bien de fils métalliques continus assujettis à ce dernier et coudés de manière à former des vergettes saillantes. Une forme avantageuse de réalisation de l'invention consiste à encastrer dans des dépressions ou rainures superficielles du tube un ou plusieurs fils métalliques continus qu'on coude ou replie de manière à leur faire former les saillies en question, en faisant de préférence coopérer les deux branches du tronçon sinueux qui, rabattues l'une contre l'autre, forment ainsi une vergette dont la surface libre extrême est arrondie. lies rainures peuvent être soit parallèles à l'axe du tube, soit hélicoïdales, soit concentriques, et les saillies, qui peuvent avoir une longueur comprise entre le diamètre du tube et le 1/10 de ce diamètre, peuvent être séparées par des intervalles égaux au moins à leur longueur et au plus à vingt fois cette dernière. Belon une autre forme de réalisation convenable, les saillies peuvent être formées par estampage de la paroi du tube de l'intérieur vers l'extérieur, leur sommet étant arrondi. Ces saillies sont alors incorporées au tube, de.préférence suivant un procédé continu d'estampage, et elles peuvent même accroitre d'une part la résistance de l'électrode et d'autre part sa stabilité mécanique. lieurs sommets ou crêtes arrondies leur font conserver leur conformation ainsi que leurs dimensions relatives même si intervient,le cas échéant,leur corrosion ou leur érosion électrostatique. Selon une forme avantageuse de réalisation, le rayon de courbure du sommet ou de la crête de chaque saillie est au plus égal à sa hauteur. Ces proportions relatives entre les courbures respectives du tube et des saillies présentent l'avantage de bien répartir le champ utile ainsi que l'ionisation. De plus, les saillies ne risquent pas ainsi de brûler, et elles n'ont que très peu tendance à engendrer des étincelles. lie sommet ou la crête arrondie des saillies peut avoir une surface sensiblement sphérique dans l'une des formes de réalisation de l'invention. Dans une autre des formes de réalisation de l'invention, l'électrode est un tube profilé constitué d'au moins deux tronçons assemblés longitudinalement Il est aussi possible de réaliser le tube à partir de bandes métalliques d'abord estampées pour y former les saillies en question puis raccordées par des brides ou soudées les unes aux autres de façon ininterrompue. lies raccords reliant ces bandes les unes aux autres peuvent rendre l'électrode mécaniquement plus stable. L'électrode selon l'invention, qui est robuste et dont la conception est simple, convient notamment aux depoussiércurs électrostatiques ayant un champ collecteur unidirectionnel et un champ d'ionisation par impulsions De plus, elle améliore le fonctionnement du dépoussiéreur du fait que la tension unidirectionnelle du tube lui-même par rapport à celle des électrodes collectrices engendre un champ uniforme,- alors que le potentiel des impulsions passant entre l'électrode d'ionisation et les électrodes collectrices par l'intermédiaire de la surface arrondie des saillies engendre à intervalles des nuages d'ions également répartis. lies tubes peuvent être polyédriques et comporter alors des saillies le long de deux au moins de leurs arêtes. Les électrodes en question peuvent être réalisées à partir d'une seule bande, le cas échéant estampée de manière à y former les saillies en question, et cintrée ensuite afin de lui donner la conformation nécessaire. Il est aussi possible de réaliser les électrodes en assemblant deux ou plusieurs de ces bandes et en leur donnant une conformation permettant d'obtenir une répartition avantageuse du champ et de l'ionisation. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 montre de profil une première forme de réalisation de l'électrode ionisante selon l'invention la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure I la figure 9, analogue à la figure, concerne -une seconde forme de réalisation de l'électrode ionisante selon I1 invention la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 les figures 5, 6 7 et 8, analogues aux précédentes, concernent des variantes de l'électrode de la figure 3 la figure 9, analogue à la figure 1, montre une autre forme de réalisation de l'électrode selon l'invention la figure 10 est une coupe selon la ligne X-X de la figure 9 la figure 11, analogue à la figure 9, montre une électrode tubulaire à section elliptique la figure 12 est une coupe selon la ligne XII-XII de la figure 11 ; la figure 13, analogue à la figure 9, montre une électrode tubulaire polyédrique ; et la figure 14 est une coupe selon la ligne XIV-XIV de la figure 13. lies figures 1 et 2 montrent un tube 1 comportant des saillies périphériques 2 en forme de vergettes dont la surface extrême 3 est arrondie, et les figures 3 et 4 un tube 1 supportant un fil métallique 4 dont des tronçons sinueux forment des saillies périphériques dont la surface extrême 6 de chacune est arrondie. lies figures 5, 6, 7 et 8 montrent une variante 7 du tube précédent, variante dont la surface forme longitudinalement des dépressions ou rainures 8 dans lesquelles sont encastrés des fils métalliques 9 ou 10. Le fil 9 est coudé de manière à former des saillies 11 à deux branches en V et à surfaces extrêmes arrondies 12, et le fil 10 est coudé de manière à former des saillies 13 en forme de vergettes à surfaces extrêmes arrondies 14. Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1 et 2, les saillies ou vergettes 2 sont distinctes ou indépendantes et peuvent être assujetties d'une manière ou d'une autre au tube 1, par exemple par soudage. La surface du tube est sensiblement lisse, et la mise sous une forte tension de l'électrode a pour effet d'engendrer autour du tube un champ électrique uniforme, tandis qu'un champ concentré s'établit au niveau des extrémités arrondies des saillies ou vergette.s. Ce champ concentré provoque l'émission de nuages dispersés d'ions, mais sans amorcer d'arc électrique du fait que la surface arrondie des saillies répartit ou étale la décharge. Cela a pour effet de beaucoup améliorer l'ionisation de la poussière et par conséquent la précipitation des particules solides qui la constituent. Dans la forme de réalisation que montrent les figures 3 et 4, ce sont les fils métalliques 4 assujettis au tube qui forment les saillies Il est très simple de réaliser cett-e structure, et le fil métallique relie les unes aux autres les saillies dont on ne risque donc pas de faire tomber ou brûler chacune par accident. Dans les autres formes de réalisation que montrent les figures 5, 6, 7 et 8, les tubes comportent des dépressions ou rainures superficielles 8 dans lesquelles sont encastrés les fils métalliques, de sorte que seules les protubérances 11 font saillie par rapport à la surface du tube 7. Le reste de la surface du tube ne présente donc pratiquement aucune irrégularité, ce qui empêche les fils 9 ou 10 qui la longent de provoquer d'une part une décharge indéterminée et d'autre part l'accumulation de poussière sur l'électrode, ce qui pourrait nuire à la bonne répartition du champ désiré. On peut donner aux saillies 1 1 ou 13 une conformation variable,en fonction de la décharge avantageuse à réaliser par l'électrode, du diamètre des fils 9 ou 10, des intervalles qui séparent les unes des autres les saillies, de la longueur de ces dernières, etc. lies figures 9 à 14 concernent des électrodes selon l'invention dont les saillies, qui sont réalisées par estampage de la paroi même du tube, font donc partie de ce dernier. Comme le montrent ces figures, les profils transversaux de ces tubes peuvent être différents, et ces tubes peuvent être constitués d'un seul tronçon ou de plusieurs tronçons assemblés longitudinalement les uns aux autres par soudage ou au moyen de brides. Les saillies des formes de réalisation représentées sur les figures 11 et 12 peuvent être orientées dans des plans soit parallèles soit perpendiculaires à l'orientation des électrodes collectrices, afin d'orienter de la façon la plus avantageuse la répartition de l'ionisation. Il est possible d'utiliser les électrodes selon l'invention dans des précipitateurs ou dépoussiéreurs électrostatiques, dans lesquels une tension unidirectionnelle engendre un champ unidirectionnel et une tension d'impulsion engendre un champ d'ionisation. La hauteur de la tension unidirectionnelle est généralement inférieure à celle qui risque de provoquer des décharges dans l'appareil, alors que la tension d'impulsion est généralement supérieure à cette dernière limite. Grâce aux électrodes selon l'invention, le champ unidirectionnel, qui sert à transporter les particules ou gouttelettes en suspension dans le gaz, est également réparti à la surface du tube, alors que le champ ionisant sort de ses saillies dont la disposition détermine la répartition de l'ionisation. La forme arrondie du sommet ou de la crête des saillies assure la répartition de l'ionisation à partir d'une partie importante de la surface de chaque saillie tout en la contraignant à ne se produire qu'à partir de régions bien déterminées de l'électrode ionisante. La durée des impulsions est assez courte pour éviter la production de décharges électriques, mais suffisante pour assurer l'ionisation des particules de poussière. Si les précipitateurs ou dépoussiéreurs électrostatiques sont très hauts, il est possible d'amortir les vibrations mécaniques de leur longue structure tubulaire en lestant leurs tubes, par exemple en y introduisant des colonnes de gravier là oU ce lest se montre capable de supprimer ces vibrations en amortissant leur mouvement. Il va de soi que dé nombreuses modifications peuvent être apportées aux électrodes ionisantes décrites et représentées sans sortir du cadre de l'invention. REVENBI CATIOlIS 1. Electrode ionisante de décharge de dépoussiéreur ou précipitateur électrostatique, caractérisée en ce que, constituée d'un tube rigide auquel sont assujetties ou incorporées des saillies périphériques destinées à diffuser ou répartir son émission, la surface extrême de ces saillies est arrondie. 2. Electrode ionisante selon la revendication 1, caractérisée en ce que les saillies sont distinctes et séparément unies au tube. 3. Electrode ionisante selon la revendication I, caractérisée en ce que les saillies sont des tronçons sinueux d'un fil métallique assujetti à la surface du tube. 4. Electrode ionisante selon la revendication 1, caractérisée en ce que les saillies sont des tronçons sinueux d'un fil métallique encastré dans une partie déprimée ou rainure de la surface du tube. 5. Electrode ionisante selon la revendication 4, caractérisée en ce que le tube comporte au moins deux rainures superficielles dans chacune desquelles est encastré un fil métallique. 6. Electrode ionisante selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que chaque rainure est parallèle à l'axe du tube. 7. Electrode ionisante selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que chaque rainure est hélicoïdale. 8. Electrode ionisante selon la revendication 5, caractérisée en ce que les rainures sont concentriques. 9. Electrode ionisante selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisée en ce que chaque tronçon sinueux comporte deux branches qui coopèrent de manière à former une vergette saillante à partir de la surface du tube. 10. Electrode ionisante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les saillies ont une longueur comprise entre le diamètre du tube et le dixième de ce diamètre, et elles sont séparées par des intervalles égaux au moins à leur longueur et au plus à vingt fois cette dernière. il. Electrode ionisante selon la revendication 1, carac térisée en ce que les saillies sont formées par estampage de la paroi dutube de l'intérieur vers l'extérieur, leur sommet ou leur crête étant arrondi. 12. Electrode ionisante selon la revendicàtion 11, caractérisée en ce que le rayon de courbure du sommet ou de la crête de chaque saillie est au plus égal à la hauteur de cette dernière. 13. Electrode ionisante selon l'une des revendications Il et 12, caractérisée en ce que la surface de chaque crête ou sommet est sphérique. 14. Electrode ionisante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tube est un profilé constitué d'au moins deux tronçons assemblés longitudinalement. 15. Electrode ionisante selon l'un quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tube est polyédrique et comporte des saillies le long de deux au moins de ses arêtes. 16. Electrode ionisante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque tube contient des éléments qui le rendent plus rigide ou l'empêchent de vibrer mécaniquement. 17. Electrode ionisante selon lsune quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ses saillies sont orientées parallèlement au trajet suivi par le courant gazeux dans le dépoussiéreur électrostatique.