Brevet FR2577446A1 — publié le 19860822

La présente invention concerne un filtre électrostatique de gaz en voie humide du type à ruissellement. Elle trouve application dans les domaines de la filtration des gaz chargés de particules solides comme les gaz de gazogènes. Pour retenir les poussières dans un flux de gaz, on a déjà utilisé un genre de filtre qui utilise 1'effet Corona d'ionisation pour coller sur les parois du filtre les poussières. Pour éliminer celles-ci, on a aussi construit des filtres où la collection des poussières est assurée par ruissellement sur les parois progressivement recouvertes des poussières extraites du flux gazeux traité. On connaît ainsi des filtres & plaques collectrices qui, portées à de hauts potentiels, permettent de traiter des flux considérables. On connait aussi des filtres à électrodes filaires tout à fait analogues. Mais ces dispositifs ne conviennent pas pour des raisons de prix de revient et d'efficacité à de faibles débits. De plus, ils sont spécialement conçus pour tre installés dans des ensembles industriels fixes et lourds. La présente invention apporte remède à ces inconvénients de l'art antérieur. En effet, elle permet de réaliser des filtres électrostatiques en voie humide qui peuvent tre soumis à des accélérations et vibrations comme dans le cas d'installations portées sur des véhicules. Dans cet esprit, l'invention concerne essentiellement un filtre électrostatique de gaz en voie humide, du type à ruissellement, caractérisé en ce qu'il comporte un corps cylindrique isolant comportant sur sa surface externe, une électrode reliée à une borne d'une source de haute tension, ledit corps cylindrique étant destiné à tre positionné sensiblement vertica lement et traversé par un courant ascendant de gaz et une réserve de liquide en communication avec l'intérieur dudit corps cylindrique pour permettre un ruissellement de liquide sur sa face interne et en ce qu'une électrode axiale reliée & une autre borne de la source de haute tension est constituée d'une tige conductrice rigide, munie de lames métalliques effilées faisant saillie en direction de la face interne dudit corps. Le liquide ruiselle sur l'intérieur de la paroi cylindrique afin d'éliminer les particules ionisées qui y adhèrent, et ce, en installation mobile. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaitront à l'aide de la description et du dessin annexé dans lequel : -la figure 1 représente sehëmatiquement, en élévation et en coupe, un filtre conforme b l'invention ; -la figure 2 est une vue de détail de l'électrode à lames utilisée dans le filtre de la figure 1 et -la figure 3 représente la lame de la figure 2 sur laquelle sont repérés les points de contact avec la tige. Le filtre 1 représenté à la figure 1 comporte un corps cylindrique 2 dont l'axe est sensiblement vertical. Le corps est réalisé par exemple en matériau organique comme du PVC. 11 comporte une canalisation d'accès 3 inférieure et une canalisation de sortie 4 supérieure, du flux gazeux à filtrer. Les pertes de charge et les diamètres sont calculés de manière à permettre un écoulement d'environ 0,5 b 1, 5 mètres par seconde dirigé de bas en haut. Une électrode d'ionisation 5 est disposée le long de l'axe du corps cylindrique. Par ailleurs, la surface externe du corps cylindrique comporte une électrode 9. Cette électrode est par exemple constituée par un enroulement de fils conducteur en spirale, de pas régulier, pour augmenter le champ d'ionisation. Cette électrode et l'électrode 5 sont reliées aux deux bornes d'un gérérateur de haute tension tel que par exemple décrit dans la demande de brevet français n 83 15565. Selon l'invention, l'électrode 5 est constituée d'une tige conductrice 6 rigide munie de lames métalliques effilées 8 faisant saillie sensiblement radialement en direction de la face interne du corps cylindrique 2. Les lames sont par exemple en acier souple et flexible comportant chacune deux trous 8a (figure 3) de façon a pouvoir tre courbées et positionnées sur la tige 6 (voir figure 2) et s'y maintenir grace à la force de rappel elastique développée par la courbure, en contact électrique avec la tige 6. Dans un exemple de réalisation, on a choisi un potentiel de 30 kvolts positif ou négatif. Le potentiel est fourni par une source spéciale extérieure au filtre et appliquée à une borne de connexion 6a située à l'extrémité de la tige 6 laquelle traverse un isolateur 7 qui sert à la fois à fermer le corps cylindrique dans sa partie supérieure et à maintenir ladite tige en position axiale. L'autre extrémité inférieure de la tige 6 est libre et située à une distance suffisante du fond du corps cylindrique 2. Comme le montre la figure 3, les lames 8 sont de conventionnelles lames de rasoir comportant une fente médiane à contour complexe incluant les trous 8a ; les points de contact-entre les bords des trous 8a et la tige 6 sont indiqués par des lettres A, A', B et B'. Les différents points de contact, ainsi répartis permettent d'éviter les phénomènes d'électroérosion pouvant se créer entre la tige et la lame. Deux lames consécutives quelconques sont disposées perpendiculairement l'une par rapport à l'autre. Selon une autre particularité de l'invention, on a disposé sur la partie intermédiaire du corps cylindrique une réserve 15 de liquide de ruissellement. Dans les applications classiques, on utilise de l'eau. Pour des applications spéciales on utilise des liquides à faible viscosité qui créent un bon film de ruissellement capable d'entraîner les poussières fixées sur le corps et qui risquent à la longue d'encrasser le filtre en réduisant progressivement son rendement. L'invention permet d'utiliser le filtre dans des environnements mobiles comme un véhicule terrestre ou marin, ou fixes mais soumis à des vibrations fortes. L'axe du filtre reste en général proche de la verticale pour conserver son efficacité. Mais la disposition de la réserve 15 permets d'incliner le corps. A cet effet, le corps cylindrique 2 est percé de porosités ou de trous 16 dont le nombre et le diamètre dépendent des conditions de travail et des particules transportées par le flux de gaz. Les trous 16 ont un axe de perçage sensiblement horizontal et sont disposés de manière à faire passer le liquide de la réserve 15 5 la face interne 14 sous la forme d'un ruissellement. Par un moyen convenable, on maintien dans la réserve 15 un niveau 17 7 de liquide qui permette des inclinaisons du corps 2 autour de son axe vertical. Pour cela, il faut que le niveau 17 soit constamment au niveau des trous 16 pour garantir un ruissellement permanent. La position de la réserve 15 en forme de chambre annulaire par rapport au corps cylindrique 2, définit dans celui-ci une zone de ruissellement, inférieure et une zone de séchage du gaz, supérieure. ;' Dans l'exemple de réalisation préférée, le liquide de ruissellement s'écoule librement 13 au bas du corps 2 dans un bac 10. Le niveau de liquide 11 porte les poussières 12 en suspension ou en boues. Périodiquement, on change le liquide pour l'épurer. Dans le fond du bac 10, on dispose une canalisation d'aspiration 28 du liquide qui est transporté, par un moyen de relevage comme une motopompe 18 ou un système à dépression, jusqu'S l'entrée du réservoir de réserve 15 du liquide. Dans un exemple de réalisation, la réserve 15 est constituée par un cylindre 20 de diamètre supérieur b celui du corps 2. Le cylindre 20 repose sur une base 21 garnie d'un joint d'étanchéité 22 et est fermée par un chapeau 23 supérieur. Dans certaines applications, la canalisation d'aspira- tion 28 du liquide comporte un système d'épuration qui empche que les boues 12 soient renvoyées dans la réserve 15. Dans les autres applications, une vidange périodique et un nettoyage assurent une propreté suffisante du filtre. Pour éviter la formation d'arcs électriques de court circuit, le liquide de ruissellement étant un conducteur, il faut éviter la condensation du liquide de ruissellement évaporé dans le flux gazeux et la condensation de certains gaz qui le composent plus généralement. Un dépôt de condensation dans la partie haute du filtre conduirait à créer un courant de fuite qui diminuerait la tension efficace d'ionisation fournie à l'électrode 5. Pour cela, l'invention propose de réaliser un chauffage de la partie du corps au voisinage de l'isolateur 7. Ainsi, on ramené à l'état gazeux les corps susceptibles de se condenser sur les parties initialement plus froides du corps cylindrique. Différents moyens sont prévus. Selon-un premier mode de réalisation, on utilise une source de chaleur externe comme une résitance chauffante reliée à une source électrique convenable. La résistance chauffante est en contact avec l'isolateur 7 qui, porté à une température convenable, ne subit plus la condensation. Dans un second mode de réalisation, la source de chaleur est en contact thermique avec un disque 24 disposé sous l'isolateur 7 à une distance convenable de celui-ci. Le disque 24 est percé d'un trou 25 pour permettre le passage de la tige de l'électrode 5. On crée ainsi une chambre sèche qui protège efficacement l'isolateur 7 et assure pour certains flux gazeux à traiter un bon fonctionnement du filtre. Dans un troisième mode de réalisation non représenté, on utilise le flux gazeux d'entrée pour réchauffer le haut du corps cylindrique 2 avant de le canaliser dans le bas du corps cylindrique à contre courant du ruissellement 14. Dans le cas du filtre réalisé selon la figure 1, la hauteur de corps. cylindrique 2 comprise entre le niveau des trous 16 et le niveau de la canalisation 4 de la sortie du flux gazeux traité, est calculé de manière à réaliser une précipitation de l'eau contenue en brouillard dans le flux gazeux. Cette caractéristique permet de diminuer le taux d'humidité des gaz filtrés en voie humide. 1. Filtre électrostatique de gaz en voie humide, du type à ruissellement, caractérise en ce qu'il comporte un corps cylindrique (2) isolant comportant sur sa surface externe une électrode reliée à une borne d'une source de haute tension, ledit corps cylindrique étant destiné à tre positionné sensiblement verticalement et traversé par un courant ascendant de gaz et une réserve de liquide (15) en communication avec l'intérieur dudit corps cylindrique pour permettre un ruissellement de liquide sur sa face interne et en ce qu'une électrode (5) axiale reliée à une autre borne de la source de haute tension est constituée d'une tige conductrice (6) rigide, munie de lames métalliques (8) effilées faisant saillie en direction de la face interne dudit corps (2). 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites lames métalliques (8) sont souples et comportent deux trous (8a) espacés et en ce que chaque lame est courbée pour tre positionnée sur ladite tige (6) au moyen desdits trous et s'y maintenir élastiquement et en contact électrique avec elle. 3. Filtre selon la revendication 2 caractérisé en ce que lesdites lames métalliques 8 sont des lames de rasoir classiques. 4. Filtre selon l'une des revendications précédantes caractérisé en ce que ladite réserve (15) de liquide a la forme d'une chambre annulaire définissant dans ledit corps une zone de ruissellement, inférieure et une zone de séchage, supérieure. 5. Filtre selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite chambre annulaire communique avec ledit corps par une pluralité de trous (16) régulièrement répartis circulairement, pratiqués dans la paroi dudit corps. 6. Filtre selon la revendication 4 ou 5 caractérisé en ce qu'il comporte un bac inférieur (10) recevant le liquide de ruissellement et des moyens de pompage (18) pour recycler ledit liquide dans ladite réserve (15). 7. Filtre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite tige (6) est maintenue dans l'épaisseur d'un isolateur (7) formant moyen d'obturation dudit corps et en ce que ledit isolateur est protégé de la condensation par un moyen de chauffage. 8. Filtre selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de chauffage comporte un disque (24) percé d'un passage (25) de ladite tige (6), le disque étant maintenu à une température prédéterminée minimale pour éviter la création d'un courant de fuite par condensation dans le haut du corps (2). 9. Filtre selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le moyen de chauffage comporte une résistance électrique chaufante reliée à une source de tension supplémentaire.