Brevet FR2516405A1 — publié le 19830520

-1- La présente invention concerne un ensemble d'électrodes d'émission pour électro-filtres et elle a trait plus particulière- ment à un ensemble d'électrodes d'émission qui comporte un cadre essentiellement rectangulaire pourvu éventuellement de raidisseurs transversaux et longitudinaux, et plusieurs électrodes d'émission parallèles, habituellement formées d'un fil métallique et tendues entre les raidisseurs transversaux et/ou les parties supérieure et inférieure du cadre. De tels ensembles d'électrodes d'émission sont utilisés dans des électrofiltres pour séparer des poussières d'un gaz chargé en poussières, auquel cas il est prévu plusieurs ensembles d'électrodes d'émission qui sont placés, en considérant la direc- tion de circulation du gaz, dans la position verticale, et en outre il est prévu, à chaque fois, entre deux ensembles d'électro- des d'émission adjacents, un ensemble d'électrodes de précipita- tion Pour l'efficacité de séparation de l'électro-filtre, il est préférable que les électrodes d'émission et les électrodes de précipitation adjacentes soient placées dans des positions aussi rapprochées que possible les unes des autres mais non suffisamment rapprochées pour que les ensembles d'électrodes se touchent Pour cette raison, l'objectif consiste à réaliser le cadre de l'ensein ble d'électrodes aussi étroit que possible. Pour enlever les poussières adhérant sur les électrodes d'émission, l'électro-filtre comporte des dispositifs frappeurs à l'aide desquels l'ensemble d'électrodes d'émission est soumis à des chocs pour enlever des poussières adhérant éventuellement sur les électrodes d'émission L'effet de percussion est d'autant plus efficace que les électrodes d'émission sont plus tendues Pour cette raison, les électrodes d'émission sont disposées avec le maximum de tension possible entre les raidisseurs transversaux du cadre et/ou les parties supérieure et inférieure du cadre Cela nécessite cependant que la partie supérieure et la partie infé- rieure du cadre soient structuralement aussi robustes que possi- ble, c'est-à-dire massives On a utilisé des tubes pour former le cadre Si dans ce cas il est souhaitable d'augmenter la tension des électrodes d'émission, le diamètre et l'épaisseur de paroi des tubes supérieur et inférieur du cadre doivent être augmentés en correspondance Cependant cela augmente également la largeur du cadre, auquel cas les électrodes d'émission ne peuvent plus être montées dans des positions aussi rapprochées des électrodes de précipitation que cela serait souhaitable en considération du rendement de l'électro-filtre. La température à l'intérieur de 1 'électro-filtre peut varier très fortement Elle est la plus faible lorsqu'on doit effectuer dans l'électrofiltre des opérations d'entretien, de réparation ou de nettoyage et, à sa valeur maximale, elle peut at- teindre plusieurs centaines de degrés Celsius Si le cadre et les fils constituant les électrodes d'émission sont formés de maté- riaux différents, ils ont également des coefficients d'allongement thermique différents Les fils formant les électrodes d'émission sont habituellement constitués d'un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique plus grand que celui du matériau formant le cadre Pour cette raison, les fils des électrodes d'émission ont tendance à prendre du mou aux températures élevées existant dans l'électro-filtre, auquel cas leur nettoyage à l'aide de dispositifs frappeurs devient difficile ou totalement impossible. Du fait du plus grand coefficient de dilatation ther- mique des fils formant les électrodes d'émission, il serait avantageux de les tendre suffisamment dans le cadre pour que, même lors de leur allongement, ils soient suffisamment tendus pour être nettoyés à l'aide d'un dispositif frappeur Cependant cela n'est pas possible sans augmenter l'épaisseur de la structure du cadre de telle sorte que les ensembles d'électrodes d'émission et de précipitation placés dans des positions adjacentes sont trop éloignés l'un de l'autre. Une solution connue consiste à suspendre des poids à l'extrémité inférieure des fils formant les électrodes d'émission de manière à les maintenir tendus indépendamment d'une dilatation longitudinale Cependant, avec des poids raisonnablement gros, il n'est pas possible de donner aux fils une tension suffisante en opérant de cette manière En outre, ces poids ont tendance à se détacher et à provoquer des obstructions et également à augmenter le poids du filtre A cause des poids, la partie supérieure du cadre doit être réalisée également suffisamment robuste de telle sorte qu'à nouveau les ensembles d'électrodes de précipitation et d'émission ne peuvent pas être montés dans des positions suffisam- ment rapprochées. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus et de fournir un ensemble d'électrodes d'é- mission pour électro-filtres, dans lequel l'épaisseur du cadre -2- -3- est très petite mais la structure est encore suffisamment robuste pour que les électrodes d'émission puissent être suffisamment tendues pour un nettoyage, et dans lequel une variation de tension due à un coefficient différent d'allongement thermique des fils formant les électrodes d'émission peut être compensée sans aug- mentation sensible du poids de l'ensemble d'électrodes d'émission. Ce but est atteint par le fait que la hauteur de la section droite d'au moins la partie supérieure et la partie infé- rieure du cadre est plus grande que sa largeur en vue de renforcer lesdites parties dans la direction verticale. La présente invention est par conséquent basée sur l'idée que, par augmentation de la hauteur de la section droite de la partie supérieure et de la partie inférieure du cadre, ces parties peuvent être renforcées dans la direction verticale sans augmentation simultanée de leur largeur De ce fait, les fils for- mant les électrodes d'émission peuvent être tendus plus fortement qu'auparavant sans augmentation de l'épaisseur du cadre La ma- tière utilisée pour le cadre est par conséquent, à la place du type de tube précédemment utilisé, un tube ayant une section droite ovale qui a une hauteur supérieure à sa largeur En varian- te, on peut utiliser des parties supérieure et inférieure ayant une section droite rectangulaire Egalement d'autres formes de section droite dans lesquelles la hauteur est supérieure à la largeur sont envisageables. Pour maintenir la tension des fils formant les électro- des d'émission approximativement inchangée indépendamment de la température régnant dans l'électro-filtre et de la dilatation lon- gitudinale différente des fils formant les électrodes d'émission, on peut monter un élément élastique à un élément tendeur servant à tendre l'élément élastique à une température inférieure à la température de service à une extrémité des fils formant les élec- trode$ d'émission de manière à maintenir ces fils tendus malgré leur dilatation longitudinale L'extrémité opposée d'un fil-élec- trode est de préférence fixée par soudage sur un raidisseur trans- versal éventuel ou bien, il n'existe pas de raidisseur, sur la partie inférieure ou supérieure opposée. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans -4lequel: La figure 1 est une vue en perspective d'un ensemble d'électrodes d'émission conforme à la présente invention, et La figure 2 est une vue en perspective de l'ensemble d'électrodes d'émission de la figure 1 à échelle agrandie. Sur la figure 1, le cadre de l'ensemble d'électrodes d'émission a été désigné par les références 1, 2 et 3 La réfé- rence 1 désigne la partie supérieure du cadre, la référence 2 désigne sa partie inférieure et la référence 3 désigne ses deux parties latérales Le cadre 1, 2, 3 a été en outre renforcé au moyen d'un raidisseur transversal 4 et de deux raidisseurs lon- gitudinaux 5 Les fils formant les électrodes d'émission, qui sont désignés par 6, ont été disposés parallèlement aux parties latérales 3 entre le raidisseur longitudinal 4 et respectivement la partie supérieure 1 et la partie inférieure 2. Des électro-filtres ont habituellement de très grandes dimensions et, dans un tel cas, la hauteur de l'ensemble d'élec- trodes d'émission peut également être grande, par exemple de 10 mètres Même si une petite différence d'allongement thermique entre les parties latérales 3 et les fils-électrodes 6 peut provoquer dans cette condition un relâchement des fils-électro- des 6 quand la température augmente, si le coefficient de dila- tation thermique du matériau des fils-électrodes est supérieur à celui des parties latérales 3 du cadre, ou bien ils sont tendus si fortement qu'ils peuvent se rompre, si le coefficient de dila- tation thermique du matériau des fils-électrodes est plus petit que celui des parties latérales 3 du cadre Dans le premier cas, les poussières adhérant éventuellement sur les fils-électrodes ne peuvent pas être détachées de ceux-ci au moyen de dispositifs de percussion qui viennent frapper l'ensemble d'électrodes d'émis- sion alors que, dans le dernier cas, les fils-électrodes peuvent se rompre, ou bien le cadre, et notamment ses parties supérieure 1 et inférieure 2 peuvent se tordre - Comme le montre de façon plus détaillée la figure 2, on peut éviter cet inconvénient en partie en utilisant, dans la structure de cadre, des tubes de section droite rectangulaire, la hauteur h des tubes étant supérieure à leur largeur 1 Dans ce cas, les raidisseurs transversaux 4 et longitudinaux 5 sont de préférence formés par des tubes de même profil La rigidité d'un tel cadre dans la direction verticale est considérablement -5 2516405 plus grande que celle d'un cadre formé de tubes de profil symé- trique et en conséquence, les fils formant les électrodes d'émis- sion 6 peuvent être tendus plus fortement qu'auparavant, sans augmentation de l'épaisseur des éléments i, 2, 3, 4, 5 du cadre. D'autre part, le relâchement ou la tension des fils formant les électrodes d'émission et du cadre 1; 2, 3 du fait des différences entre les coefficients de dilatation thermique et sous l'effet de variations de la température de l'électro-filtre, peuvent être éliminés, ou tout au moins réduits au minimum, en fixant au moins une extrémité des électrodes d'émission 6 par l'intermédiaire d'un élément élastique 10 sur la partie supérieure 1 du cadre ou bien respectivement sur la partie inférieure 2, comme le montre de façon plus détaillée la figure 2 Chaque extrémité du fil-électrode d'émission est de préférence engagée dans une ouverture étranglée du raidisseur transversal 4 et dans la partie supérieure 1 ou respectivement la partie inférieure 2, une extrémité 8 du fil-électrode d'émission 6 étant repliée contre le raidisseur transversal 4 et étant fixée sur celui-ci par soudage D'autre part, l'extrémité opposée 7 du filélectrode d'émission est pourvue d'un filetage sur lequel un écrou 1 i et un écrou de blocage 12 peuvent être vissés et serrés de telle sorte que le ressort spiral 10 prévu entre l'écrou il et la partie supérieure 1 ou respectivement la partie inférieure 2, engagé au travers de l'extrémité 7 du fil-électrode d'émission 6, soit comprimé pour bloquer le filélectrode d'émission 6 Le ressort spiral 10 est complètement comprimé a l'aide de l'écrou il quand le coefficient de dilatation thermique du filélectrode d'émission 6 est supérieur à celui des parties latérales 3 du cadre Quand la température augmente ensuite pendant le fonctionnement de l'élec- tro-filtre, le fil-électrode d'émission 6 s'allonge par rapport au cadre et à ce moment l'extrémité du fil-électrode d'émission 6 qui est pourvu des écrous Il et 12 est plus écartée de la partie supérieure 1 ou respectivement de la partie inférieure 2 Dans ce cas cependant, le filélectrode d'émission ne peut pas se relâcher car le ressort spiral 10 continue à le maintenir tendu. -6- REVENDICATIONS 1 Ensemble d'électrodes d'émission pour électro- filtres, comportant un cadre essentiellement rectangulaire ( 1, 2, 3) pourvu éventuellement de raidisseurs transversaux ( 4) et longitudinaux ( 5), ainsi que plusieurs électrodes d'émission parallèles ( 6) et disposées entre les raidisseurs transversaux ( 4) et/ou les parties supérieure ( 1) et inférieure ( 2) du cadre, caractérisé par le fait que la hauteur (h) de la section droite d'au moins les parties supérieure ( 1) et inférieure ( 2) du cadre est supérieure à sa larggr ( 1) en vue de renforcer lesdites parties ( 1, 2) dans la direction verticale. 2 Ensemble d'électrodes d'émission selon la revendi- cation 1, caractérisé par le fait qu'au moins les parties supé- rieure ( 1) et inférieure ( 2) du cadre ont des sections droites rectangulaires. 3 Ensemble d'électrodes d'émission selon l'une des revendications l ou 2, caractérisé par le fait qu'il est prévu un ressort et un élément de serrage ( 9) au moins à une extrémité ( 7) de l'électrode d'émission ( 6) pour la renforcer à une tempé- rature inférieure à la température de fonctionnement de l'électro- filtre afin de maintenir l'électrode d'émission ( 6) tendue mal- gré sa dilatation longitudinale. 4 Ensemble d'électrodes d'émission selon la revendica- tion 3, caractérisé par le fait qu'une extrémité ( 7) des élec- trodes d'émission ( 6) est munie d'un filetage et est engagée dans une ouverture étranglée de la partie supérieure ( 1) ou de la partie inférieure ( 2) du cadre ( 1, 2, 3), que l'élément de serrage est un écrou ( 11) monté sur cette extrémité filetée et que le ressort est un ressort spiral compressible ( 10) disposé entre l'écrou ( 11) et la partie supérieure ( 1) ou la partie in- férieure ( 2). Ensemble d'électrodes d'émission selon l'une quel- conque des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que l'extrémité opposée ( 8) de l'électrode d'émission ( 6) est éga- lement engagée dans une ouverture étranglée ménagée dans la par- tie de raidissage transversale ( 4) ou bien la partie opposée in- férieure ( 1) ou supérieure ( 2) du cadre, en étant pliée le long de ladite partie et éventuellement soudée sur celle-ci.