Brevet FR2561136A1 — publié le 19850920

1- EPURATEUR D'AIR La présente invention a trait à un épurateur d'air destiné au nettoyage d'un air contaminé au moyen du chargement de la poussière flottant dans L'air d'un passage d'air par des ons engenidrés par une décharge à effet couronne afin de c cLecter celle-ci par l'intermédiaire d'une électrode de oLlecte lie poussière et, plus particulièrement, à un (-uré teur d'air ayant une efficacité accrue dans la collecte de la poussière en rendant la décharge à effet couronne iniforme et comportant un dispositif effectuant cette décharge moins susceptible d'être encrasse. Dans une habitation particulière, un bureau, une salle de jeu, un garage ou une usine, on utilise un épurateur d'air pour nettoyer l'air ambiante Les figures 1 et 2 illustrent des exemples d'épurateur d'air selon L'art ntérieur. Dans l'épurateur d'air représenté sur la figure 1, une électrode de décharge de couplage 2 réalisée sous forme d'un réseau maillé est agencée dans un passage d'air 1 à angle droit par rapport à l'écoulement d'air, et les électrodes 3 et 4 de décharge et de collecte de poussière, en forme de plaque, sont disposées en aval du passage 1 de manière alternée et parallèlement a l'écoulement d'air. Dans l'épurateur d'air de la figure 2, d'un autre côté, des électrodes de décharge 6 en forme d'aiguilles ou pointes sont disposées dans des plaques cylindriques 5 dans lesquelles une électrode de décharge de couplage et des électrodes de collecte de poussière sont incorporées. Cependant, l'épurateur d'air de la figure i prsente l:inconvénient que les mailles de l'éLectrode de décharge de couplage 2 captent la poussière et s'encrassent. - 'un autre coté, l'épurateur d'air de la figure 2 présente des -2inconvénients: les plaques 5 de colLecte de poussière sont faites d'un assemblage de cylindres et sont difficiles à aligner avec les électrodes de décharge 6 en sorte qu'il se produit des irrégularités de charge qui diminuent l'efficacité de la collecte de poussière; et l'assemblage de cylindres comporte une surface efficace à ce point inférieure à celle du passage d'air 1 qu'il se colmate lorsqu'il fonctionne en charge irrégulière bien que ta vitesse de l'écoulement d'air soit élevee. De plus, on s'est rendu compte dans le passé qu'il était difficile de positionner et d'aligner les électrodes de décharge. Par ailleurs, les électrodes de décharge elles-mêmes sont insuffisantes et leur remplacement pose des problèmes. Enfin, il est desagréable de monter et démonter des électrodes de collecte de poussière chargées de poussière et il arrive que l'effet désodorisant soit insuffisant. La présente invention a pour objet de réaliser un épurateur d'air capable de supprimer de manière efficace Les défauts énumérés ci-dessus. L'épurateur d'air selon la présente invention est caractérisé en ce qu'une électrode de décharge de couplage est constituée d' une plaque métaLLttique comportant de nombreux trous pour accroître La vitesse de L'écoulement d'air en sorte qu'elle ne puisse s'encrasser, et en ce qu'une électrode de décharge est disposée au centre de chaque trou de l'électrode de couplage. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation de l'objet de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexes sur lesquels: - Figures 1 et 2 représentent des coupes schématiques illustrant des dispositifs selon l'art antérieur; - Figure 3 représente une coupe schématique illustrant le principe de la présente invention; - Figure 4 est une vue en perspective du dispositif de la figure 3; - Figure 5 est une vue semblable à celle de la figure 3 nais montrant un autre aspect du principe de La présente invention; -3- - Figure 6 représente une vue en perspective d'un mode de réalisation de la présente invention; - Figure 7 est une vue en perspective avec coupe partielle du dispositif de La figure 6 en vue arrière; - Figures 8A et 8B représentent des vues en perspective montrant un mode de réalisation d'une électrode de décharge; - Figure 9 est une vue montrant un autre mode de réalisation de l'électrode de décharge; - Figure 10 est une vue de côté d'une des aiguilles de décharge de l'électrode de décharge suivant un autre mode de réalisation; - Figure 11 est une vue en perspective montrant un support pour les aiguilles de décharge de la figure 10; - Figure 12 est une vue de côté illustrant l'assemblage des aiguilles de décharge et du support; - Figure 13 est une vue en perspective montrant une électrode de décharge de couplage, et - Figure 14 est une vue agrandie d'une partie d'une électrode de collecte de poussière à l'état monté. Les figures 3 à 7 représentent des vues en perspective montrant la totalité de la structure d'un mode de réalisation et illustrant les principes de l'invention. Dans un carter 10 en forme de boite on forme un passage d'air 11 par lequel l'air circule dans la direction de la flèche A. En amont de ce passage d'air 11 sont disposés un pré-filtre 12 en forme d'éléments maillés et un dispositif de décharge 20 pour engendrer une décharge à effet couronne. En aval du passage d'air 11, d'autre part, sont disposés un collecteur de poussière 30 pour attirer et retenir la poussière et un filtre désodorisant 13. Le carter 10 peut être soit posé sur le sol soit suspendu à un mur ou similaire et sa façade d'extrémité supérieure délimite un orifice d'aspiration 16, cependant que sa partie inférieure délimite un orifice d'évacuation 14. En prévoyant un ventilateur (non représenté) tel qu'un ventilateur de mine connecté à un dispositif d'entraînement , on force l'air ambiant à s'écouler depuis l'orifice d'aspiration 16 dans le passage d'air 11 et celui-ci est rejeté par l'orifice de d'évacuation 14. Le dispositif de -4- décharge 20 est constitué d'une électrode de décharge de couplage 21 et d'une électrode de décharge 22, entre lesquelles on engendre la décharge à effet couronne. L'électrode de décharge 22 est constituée, comme représenté -5 sur la figure 7, d'une plaque de décharge 24 allongée dont le - rebord inférieur comporte une pluralité d'aspérités pointues qui font saillies à intervalle approprié en direction de l'électrode de décharge de couplage 21. Cette électrode de décharge 22 est constituée d'une plaque conductrice possédant une résistance suffisante telle qu'une plaque d'acier inoxydable, d'acier ordinaire, de cuivre ou de laiton et ayant une épaisseur de 0,1 à 1,0 mm, de préférence de 0,2 à 0,5 mm, et est préparée de manière à réaliser lesdites aspérités pointues par emboutissage de la plaque. Dans ce cas, la plaque de décharge 22 peut être mise en forme lors de l'emboutissage seulement si l'épaisseur de la plaque est d'environ 1,0 mm. Si L'épaisseur dépasse 1 mm il est nécessaire d'améliorer L'effet de décharge en découpant les aspérités embouties. De plus, La - plaque de décharge 24 a ses deux extrémités munies de pattes 24a permettant de la fixer dans un ensemble de collecte de poussière 11' agencé dans le carter 10 comme représenté sur la figure 7. La plaque de décharge 24 est reliée électriquement à une alimentation 23 par engagement de ses extrémités dans des connecteurs d'alimentation 17 disposés de chaque côté. L'alimentation peut être réalisée par conversion de L'alimentation en courant alternatif domestique sous 100 Volts en alimentation en courant continu haute tension sous 4,5-5 KV et 0,1-1 mA par un transformateur. De plus, la plaque de décharge 24 comporte dans sa partie centrale une fente 24b qui s'étend longitudinalement à la plaque et dont le rebord périphérique forme une rainure de renfort 24c. Plusieurs plaques de décharge 24 ainsi préparées sont mises en place par connexion des pattes 24a aux connecteurs d'alimentation 17 qui sont disposés en paralltèe par rapport au passage d'air 11. Les électrodes de décharge 22 sont disposées au centre des trous circulaires 21a formés dans l'éLtectrode de décharge de couplage 21. Comme représenté sur la figure 13, plus particuLièrement, l'électrode 21 est constituée d'une plaque métallique d'aluminium, de cuivre ou d'un alliage inoxydable, -5- ayant une épaisseur de 0,5 à 5 mm, et comportant de nombreux trous circulaires 21a. Ces trous circulaires 21a peuvent avoir un diamètre modifié en fonction de l'efficacité de La décharge ou de la vitesse de l'écoulement d'air, mais habituellement ils ont un diamètre de 20 à 40 mm. Cette plaque métallique est montée dans Le passage d'air 11 à angle droit vis-à-vis de celui-ci et les éleccrodes de décharge 22 sont disposées au centre des trous circulaires respectifs 21a de cette électrode de décharge de couplage 21. Ce positionnement au centre des trous circulaires rend uniforme La décharge à effet couronne entre l'électrode 22 et L'électrode 21, en sorte que l'on ëlimine les irrégularités de décharge. Par ailleurs, La surface effective totale des trous circulaires 21a est infrieure a celle du passage d'air en sorte que ltécoulement d'air a travers les trous 21a a une vitesse suffisante pour empèciier leur colmatage. L'électrode de décharge 22 peut être agencée comme représenté sur Les figures 9 à 12. Dans le mode de réalisation des figures 9 à 12, plus particulièrement, ladite électrode 22 est constituée dVaiguilles ou pointes de décharge 26 dont les extrémités font saillie au centre des trous circulaires respectifs 21a de l'électrode de décharge de couplage 21, et de supports 25 de maintien des aiguilles 26. Chacune des aiguilles de décharge 23 26 est recourbée en forme de C comme illustré par la figure 10. Par ailleurs, chacun des supports 25 est constitué, comme représenté sur la figure 11, d'une barre rectangulaire alLongée dont les faces opposées sont munies d'une pluralité de rainures d'engagement 25a disposées à intervalles appropriés. Ces rainures 25a sont conformées pour permettre La réception et la fixation dans chacune d'entre elles d'une aiguille de décharge 26. Afin d'avoir une bonne fixation, les intervalles entre les branches des aiguilles 26 sont légèrement inférieurs à l'épaisseur du support 25 en sorte que les aiguilles 26 sont maintenues sur le support 25 par leur propre elasticité lorsqu'elles sont à l'état monté comme reorésenté sur la figure 12. En outre, les supports 25 ont leurs extremités qui font saillie hors du passage 11 et sont fixés au chassis de L'épurateur d'air de manière que les -6- aiguilles de décharge 26 aient leurs extrémités disposées au centre des trous circulaires 21a de l'électrode 21 par ta simple fixation sur Leurs supports 25. L'électrode de décharge de couplage 21 a ses deux extremités recourbées sensiblement à angle droit vers le bas, c'est-à-dire vers l'aval du passage d'air, de manière à former des rebords incurvés 21b ayant à leur tour leurs extrémités inférieure munis d'une pluralité d'encoches parallèles de montage 27. Ces encoches de montage 27 sont utilisés pour fixer les électrodes de cotllecte de poussière 31 qui vont être décrites ci-après. Par ailleurs, la figure 8B représente une vue en perspective d'un autre mode de réalisation de la plaque de décharge désignée par 24'. Une plaque de renfort 24d d'acier inoxydable est soudée par points sur la plaque de décharge 24' de telle manière qu'elle s'étende longitudinaiement dans La partie centrale de celle-ci. La présente invention peut être mise en oeuvre comme représenté sur la figure 5. Dans la figure 5, plus particulièrement, un passage d'air amont 20' agencé au voisinage du dispositif de décharge 20-est conçu de manière à avoir une surface efficace inférieure à cettlle d'un passage d'air aval 30' agencé au droit du collecteur de poussière 30, en sorte que l'air aspiré s'écoule à une vitesse supérieure à travers le passage amont 205 de manière à réduire efficacement le colmatage du dispositif de décharge 20, mais à une vitesse inférieure à travers le passage aval 30' de manière à améliorer l'efficacité- de la collecte de poussière. Il est à noter que la référence numérique 33 se rapporte à une alimentation connectée aux électrodes de collecte de poussière respectives 31 et aux électrodes de couplage de collecte de poussière 32 pour établir entre elles un champ électrique. Le collecteur de poussière 30 est disposé en aval du dispositif de décharge 20 ainsi formé en vue d'attirer et de retenir la poussière chargée. Par suite, le collecteur de poussière 30 présente les électrodes de collecte de poussière en forme de plaque 31 et les électrodes de couplage de collecte de poussière en forme de plaque 32 disposées en alternance de façon telle qu'elles soient parallèles à l'écoulement d'air à travers le passage d'air 11. A --7- l'alimentation 23 sont également connectées les électrodes de collecte de poussière 31, les électrodes de couplage de collecte de poussière 32, entre lesquelles des champs électriques sont générés en vue d'attirer électrostatiquement la poussière chargée vers les électrodes 31 de manière à nettoyer l'air. Chaque électrode de collecte de poussière 31 peut être constituée d'une plaque métallique mais peut aussi être préparée en plaquant des feuilles d'aluminium sur les deux faces d'une plaque de base en papier ou en revêtant de carbone ces deux faces. En bref, Les électrodes de collecte de poussière 31 peuvent être réalisées en un matériau ayant des surfaces conductrices. De plus, un film de polyéthylene peut être pris en sandwich entre la plaque de base et les feuilles d'aluminium ou revêtements de carbone. L'utilisation d'une plaque de base en papier a pour effet de permettre le remplacement économique des électrode de collecte de poussière par des neuves au cas o leurs surfaces seraient contaminées par la poussière. Ces électrodes 31 sont montées de manière amovible par leurs extrémités fixées dans les encoches de montage 27 de l'électrode de couplage 21. Comme représenté sur la figure 14, cependant, ces encoches 27 ont leur partie centrale incurvée en forme générale de C de manière à constituer des parties incurvées qui mordent dans l'électrode 31 engagée dans les encoches 27 en sorte que lesdites électrodes sont fixées de manière sûre et facile. Par suite, les électrodes 31 peuvent être remplacées par des neuves sans aucune difficulté du fait que leur montage ne nécessite ni vis ni soudure et qu'elles peuvent être enlevées de manière simple. A des fins de fixation les encoches de montage peuvent être conformées d'une autre manière par exemple sous forme d'ondulations. Sur la figure 7 la référence numérique 18 désigne un connecteur d'alimentation pour l'électrode de décharge de couplage 21, la référence numérique 19-dé signe des connecteurs d'alimentation des électrodes de couplage de collecte de poussière 32 qui sont disposées en parallèle avec les électrodes de collecte de poussière 31 et la référence numérique 18' désigne un isolateur du connecteur 18 (et des électrodes 31). En outre, les électrodes de coltecte de poussière 31 et leurs électrodes de couplage 32 sont montées à -8- l'aide de guides 11" en matériau isolant eux-mêmes montés sur l'ensemble de collecte de poussière 11' De plus, en aval du collecteur de poussière 30, est disposé un filtre désodorisant 13 pour désodoriser l'air, lequel est disposé à angle droit par rapport au passage d'air. Ce filtre désodorisant 13 est chargé de charbon de bois activé ayant une excellente action désodorisante. Cet agent désodorisant n'est pas limité au charbon de bois activé mais peut être un agent d'adsorption d'ions de fer bivalents ou un mélange de ces deux agents. Dans un tel cas, l'agent d'adsorption des ions de fer bivalents peut être amélioré en ajoutant une petite quantité d'acide L-ascorbique aux ions de fer bivalents. Cet agent d'adsorption supprime l'oxydation des ions de fer bivalents dans L'oxygène de l'air par la réduction de l'acide Lascorbique en sorte que la désodorisation est maintenue pendant longtemps. Par ailleurs, la référence numérique 10' désigne sur la figure 6 un boYtier d'alimentation grande puissance dans Lequel l'alimentation 23 est agencée pour réaliser la décharge à effet couronne. L'assemblage de l'épurateur d'air ainsi agencé est fait en insérant l'électrode de décharge de couplage 21 et les plaques de décharge 24 par un des côtés du corps de l'ensemble de collecte de poussière 11' et en maintenant celles-ci dans la disposition mutuelle sus-dite en insérant les électrodes de couplage de collecte de poussière 32 et les électrodes de collecte de poussière 31 par l'autre côté et parallèlement aux premières en utilisant les guides sus-dits 11", et en fixant les parties d'extrémité des électrodes de collecte de poussière 31 dans les encoches de montage 27 de l'électrode de décharge de couplage 21, de manière à réaliser ainsi les ensembles de collecte de poussière 11'. Par ailleurs, la référence nunmérique 11"' désigne une poignée utilisée pour déplacer l'ensemble. L'unité de collecte de poussière 11' ainsi agencée est montée avec le pré-filtre 12 et le filtre désodorisant 13 dans le carter 10. Comme décrit plus haut, et conformément à la présente invention, l'électrode de décharge de couplage est constituée par la plaque métallique comportant les nombreux trous -9-- circulaires et les électrodes de décharge ont leurs extrémités disposées au centre des trous circulaires respectifs pour éliminer les irrégularités de charge. Puisque la vitesse de l'ecoulement d'air à travers les trous circulaires est élevée sans aucune irrégularité de charge, les trous circulaires résistent au colmatage par la poussière et les mauvaises odeurs telles que la fumée de cigarette ou le gaz ammoniac peuvent être filtrées en même temps que la poussière par l'action du filtre désodorisant. De plus, les électrodes de décharge peuvent être facilement assemblées et mises en place au centre des trous circulaires. Par ailleurs, les électrodes de décharge et l'électrode de décharge de couplage peuvent être réalisées par une seule opération d'emboutissage en sorte qu'elles peuvent être obtenues facilement et à un coût raisonnable. Selon la présente invention, en outre, les électrodes de collecte de poussière peuvent être montées et démontées aisément en sorte que leur remplacement est facilité et sont fermement maintenues en place une fois fixées à l'électrode de décharge de couplage de telle sorte que l'épurateur d'air n'est pas perturbé même au cours du transport et de l'installation. Dans le cas o les électrodes de collecte de poussière sont formées par ptaquage de feuilles d'aluminium sur une plaque de base en papier ou par revêtement de cette plaque à l'aide de carbone, elles peuvent être fabriquées aisément et à un coût raisonnable et n'ont pas besoin d'être nettoyées ce qui simplifie leur maintenance. 6 1136 -10- R EV EN D I C AT I 0 N S 1. Epurateur d'air comprenant une électrode de décharge (22) et une électrode de décharge de couplage (21) disposées en-amont d'un passage d'air dans le but d'engendrer une décharge à effet couronne, et une électrode de collecte de poussière (31)disposée en aval dudit passage d'air pour collecter la poussière chargée par ladite décharge à effet couronne, ledit épurateur étant caractérisé en ce que ladite électrode de décharge de couplage (21) est constituée d'une plaque métallique comportant une multiplicité de trous circulaires (21a) et en ce que ladite électrode de décharge (22) comporte une multiplicité d'extrémités disposées respectivement au centre desdits trous circulaires. 2. Epurateur d'air selon La revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode de décharge de couplage (21) a une épaisseur comprise entre 0,5 et 5 mm. 3. Epurateur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que L'électrode de décharge de couplage (21) est réalisée en un matériau choisi dans le groupe formé par un alliage d'aluminium, le cuivre et un acier inoxydable. 4. Epurateur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trous circulaires (21a) de l'électrode de décharge de couplage (21) ont un diamètre compris entre 20 et 40 mm. 5. Epurateur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode de décharge (22) a une épaisseur comprise entre 0,1 et 1,0 mm et, de préférence, entre 0,2 et 0,5 mm. 6. Epurateur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode de décharge (22) est constituée d'une plaque conductrice d'acier inoxydable ou ordinaire. 7. Epurateur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode de décharge (22) comporte une multiplicité d'aiguilles de décharge recourbées en forme générale de C (26) et ayant leurs pointes disposées au centre des trous circulaires (21a) de l'électrode de décharge de -11 - couplage (22) et un support (25) comportant une multiplicité de rainures d'engagement (27) dans lesquelles sont fixées Les aiguilles de décharge (26). 8. Epurateur d'air selon la revendication 7, caractérisé en ce que Les parties recourbées des aiguilles de décharge (26) sont espacées d'une distance inférieure à l'épaisseur dudit support (25) en sorte qu'elles sont fixées sur ce dernier par leur propre élasticité. 9. Epurateur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode de décharge (22) comporte plusieurs pointes disposées au centre de ladite électrode de décharge de couplage (21) et une plaque de décharge (24) formant partie intégrante avec lesdites pointes et disposée parallèlement à la direction d'écoulement de l'air. 10. Epurateur d'air selon la revendication 9, caracactérisé en ce que ladite plaque de décharge (24) comporte à ses deux extrémités des pattes (24a) de fixation à des connecteurs d'alimentation. 11. Epurateur d'air selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite plaque de décharge (24) comporte des nervures de renfort (24c) s'étendant longitudinalement à la plaque. 12. Epurateur d'air selon la revendication 9, caractérisé en ce que la plaque de décharge (24') est soudée sur l'une de ses faces à une plaque de renfort (24d) s'étendant longitudinalement à la plaque. 13. Epurateur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode de décharge de couplage (21) comporte à chaque extrémité des bords recourbés (21b) vers l'aval du passage d'air (11) et plusieurs encoches de montage (27) conformées dans lesdits bords recourbés et s'étendant sensiblement parallèlement les unes les autres afin de fixer de manière amovible dans celles-ci les deux extrémités de ladite électrode de collecte de poussière (31). 14. Epurateur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs plaques de collecte de poussière en parallèle, à savoir plusieurs électrodes de co"ilage de collecte de poussière (32) disposées en parallèle enté les électrodes de collecte de poussière (31) et un -12filtre désodorisant (13) placé en avaL des électrodes de couplage de collecte de poussière (32). 15. Epurateur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs électrodes de décharge (22) et plusieurs électrodes parallèles de collecte de poussière (31), chaque électrode de collecte de poussière (31) ayant ses extrémités fixées de manière amovible dans plusieurs encoches de montage parallèles (27) constituées dans les bords d'extrémités recourbés de l'électrode de décharge de couplage (21), et chaque électrode de décharge (22) comportant un certain nombre d'extrémités disposées au centre desdits trous circulaires (21a). 16. Epurateur d'air selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, plusieurs électrodes de couplage de collecte de poussière (32) disposées en parallètle et en alternance entre lesdites électrodes de collecte de poussière (31), et un filtre désodorisant (13) disposé en aval desdites électrodes de couplage de collecte de poussière. 17. Epurateur d'air selon la revendication 14 ou 16, caractérisé en ce que le filtre désodorisant est réalisé à l'aide d'un matériau choisi parmi l'un des éléments de groupe constitués par le charbon de bois activé et un agent d'adsorption d'ions de fer bivalents. 18. Epurateur d'air selon la revendication 1 ou 16, caractérisé en ce que chaque électrode de collecte de poussière est réalisée par plaquage de feuilles d'aluminium sur les deux faces d'une plaque de base en papier ou par revêtement de cette dernière à l'aide de carbone. 19. -Epurateur d'air seLon la revendication 13 ou 15, caractérisé en ce que les encoches de montage (27) de l'électrode de décharge de couplage (21) sont, dans leur partie centrale, en forme générale de C de manière à mordre dans Les extrémités de la ou les électrodes de collecte de poussière (31) à des fins de fixation.