Brevet FR2655570A1 — publié le 19910614

L'invention a trait à un filtre électro- statique pourvu d'un système de décolmatage. Dans le cas d'une géométrie cylindrique, un filtre électrostatique se compose généralement d'un tube traversé axialement par un fil tendu, ou d'un réseau de tels tubes en parallèle Une extré- mité du tube débouche sur une canalisation d'admission et l'autre extrémité sur une canalisation d'échappe- ment, et une circulation axiale d'un gaz à dépoussiérer a lieu dans le tube. En portant le fil à un potentiel différent de celui du tube, le gaz est ionisé, ce qui provoque en conséquence la charge électrique des poussières qui sont alors attirées par le tube auquel elles finissent par adhérer Il se forme donc un dépôt sur la paroi interne du tube qu'il est nécessaire de nettoyer périodiquement On peut avoir recours à un nettoyage en milieu liquide mais ce procédé a l'inconvénient de produire un volume d'effluents important qu'il faut pouvoir traiter ou stocker notamment dans le cas d'effluents radioactifs Par contre, si on reste en voie sèche, on aura recours classiquement à des décolmatages de nature mécanique en infligeant au tube des chocs ou des ondes acoustiques, mais l'action ainsi produite n'est pas forcément efficace pour tous les types de poussières rencontrés. L'objet de l'invention est donc un filtre électrostatique muni d'un dispositif de décolmatage efficace qui se compose, pour chacun des systèmes de filtration constitué d'un tube et d'un fil, d'une brosse s'étendant dans la section du tube ainsi que de moyens pour faire coulisser la brosse axialement dans le tube et la dégager du tube Il faut cependant prendre des dispositions pour empêcher la création de courts-circuits entre le tube et le fil, notamment du fait de la brosse et assurer les déplacements de la brosse sans encombre malgré la présence du fil. Dans une réalisation, on prévoit que les brosses comprennent un noyau coulissant sur le fil respectif Ce noyau peut alors être isolant, et les moyens pour faire coulisser la brosse dans le tube peuvent alors prendre la forme de filins isolants auxquels le noyau est suspendu. Il est nécessaire d'interrompre l'écoulement de gaz et la filtration à travers un tube en cours de nettoyage Les effets de cette interruption sont atténués si on dispose en parallèle plusieurs systèmes de filtration dont un seul à la fois est décolmaté. Un nouveau problème apparait alors, car il est préfé- rable d'utiliser un dispositif commun pour alimenter les fils, qui doivent donc rester au potentiel de fonctionnement pendant le décolmatage Or, notamment pour des gaz à haute température, on est parfois amené à construire la brosse en matériau conducteur Les courts-circuits entre fil et tube peuvent malgré cela être évités si le circuit d'alimentation se ramifie en câbles, auxquels une masselotte est suspendue, associés à des fils respectifs Le filtre est alors constitué de sorte que les masselottes sont recueillies par une coupelle conductrice électrique dont le noyau est muni lorsque la brosse correspondante est dégagée du tube Les masselottes sont par contre, de même que le fil auquel elles sont suspendues, séparées du fil respectif par une zone isolante électrique lorsque la brosse correspondante coulisse dans le tube pour effectuer le ramonage Avec une telle dispo- sition, et pour peu que le noyau soit effectivement en contact électrique avec le fil, le circuit élec- trique constitué du fil, du noyau, de la coupe L Le, de la masselotte et du câble est interrompu quand la brosse coulisse dans le tube et le racle. Les coupelles peuvent par ailleurs, si elles sont simplement posées sur les noyaux et s'étendent sur la section du tube, constituer une barrière étanche qui interrompt l'écoulement du gaz dans le tube soumis au décolmatage et temporairement privé de propriétés filtrantes On évite ainsi l'arrivée de gaz pollué à la sortie du filtre Un moyen pratique de réaliser ces fonctions consiste à disposer des butées d'arrêt de la coupelle dans le tube ou éventuellement dans une partie cylindrique isolante précédant le tube. Enfin, le noyau peut être pourvu d'un élément de raclage du fil. On va maintenant passer à la description détaillée de l'invention à l'aide des figures suivantes annexées à titre illustratif et non limitatif: la figure I représente une première réali- sation de l'invention; la figure 2, une seconde réalisation de l'invention; la figure 3 est une vue de dessus de la figure 2 avec une coupe selon la ligne III-III; et la figure 4 est un détail vu de dessous. La figure 1 représente un filtre éLectro- statique unique constitué d'un tube I vertical qui débouche par son extrémité inférieure sur une canalisa- tion d'entrée de gaz 2 par l'intermédiaire d'un réser- voir 3 clos et par son extrémité supérieure sur une canalisation de sortie 4 par l'intermédiaire d'un entonnoir 5 L'entonnoir 5 est refermé au sommet par un couvercle 6 qui est muni d'une ouverture centrale obturée par un bouchon 7 isolant Un câble d'alimenta- tion électrique 8 arrive au bouchon 7 et se prolonge vers le bas, dans le tube 1, par un fil conducteur 9 qui passe à travers le bouchon 7 et qui est tendu par une masselotte 10 à l'intérieur du réservoir 3. Grâce au câble d'alimentation électrique 8, le fil conducteur 9 est porté à un potentiel différent de celui du tube 1 relié à la terre. Le bouchon 7 est pourvu de deux autres ouver- tures pour le passage de deux filins 11 auxquels est suspendu un noyau 12 de forme cylindrique et qui porte sur sa périphérie les poils, disposés de manière rayon- nante, d'une brosse 13 Le noyau 12 comprend une ouver- ture centrale dans laquelle le fil conducteur 9 a été introduit Il en résulte que, quand on abaisse ou élève les filins 11, la brosse 13 coulisse le long du fil 9 à l'intérieur du tube 1 et de l'entonnoir 5 Dans le premier cas, les poils de la brosse 13 raclent la paroi interne du tube 1; dans le second cas, la brosse 13 est hors de contact avec l'entonnoir et n'entrave pas l'écoulement du gaz. Le nettoyage consiste donc à faire coulisser périodiquement la brosse 13 le long du fil conducteur 9 et du tube 1 Les dépôts solides arrachés tombent au fond du réservoir 3 qui, à cet effet, s'étend nota- blement au-dessous de l'extrémité inférieure du tube 1 La brosse 13 peut être munie sur le noyau 12 d'un joint à lèvre 14 qui racle le fil conducteur 9 et ôté le dépôt qui peut éventuellement le recouvrir. Les ouvertures du bouchon 7 sont pourvues de joints d'étanchéité non représentés qui maintiennent le confinement de l'écoulement gazeux. Les poils de la brosse 13, ou d'autres maté- riaux tels que des feutes par exemple, sont de nature adaptée à l'arrachage du dépôt solide en fonction de la nature et de la cohésion de ce dépôt On peut les prévoir métalliques si nécessaire. Les filins 11 et le noyau 12 sont avantageu- sement en matériau isolant électrique, mais ils peuvent aussi être conducteurs Dans tous les cas, il est nécessaire d'interrompre l'alimentation électrique du fil conducteur 9 pendant le décolmatage afin d'évi- ter les courts-circuits avec le tube 1. Le filtre des figures 2, 3 et 4 est composé de six tubes 21 verticaux parallèles régulièrement répartis sur un cercle autour d'un tube central 22 inactif Le gaz quitte le dispositif par la canalisa- tion de sortie 4 au-dessus des tubes 21 comme dans la réalisation précédente, après avoir traversé un réservoir de collecte 25 On retrouve une canalisation d'entrée 23 par laquelle arrive le gaz à l'extrémité inférieure des tubes 21 après avoir traversé un réser- voir de distribution 24, mais ici la canalisation d'entrée 23 est tangente à la paroi circonférentielle du réservoir de distribution 24 en débouchant dans celui-ci, de manière à constituer un cyclone o le gaz à dépoussiérer est soumis à une circulation en vortex devant l'embouchure des tubes 21, ce qui favo- rise une répartition uniforme des débits. Les tubes 21 se raccordent au réservoir de collecte 25 par des entonnoirs 26 en matériau iso- lant comprenant chacun une partie conique 27 supérieure et une partie de raccordement 28 cylindrique infé- rieure. Un couvercle isolant 29 est monté sur la face supérieure du réservoir de collecte 25 et supporte six moteurs 30, mieux représentés figure 3 et dont chacun entraîne un tambour 31 d'o pend un filin 32 auquel une brosse 33 est suspendue Dans cette réalisa- tion, les fils conducteurs 34 tendus axialement dans les tubes 21 sont fixés par leur extrémité supérieure au couvercle 29 et ne sont pas reliés directement au potentiel électrique nécessaire au filtrage. Les fils 34 s'étendent jusque dans le réser- voir de distribution 24 o ils sont tendus par des masselottes 35; pour tenir compte de la circulation en vortex du gaz, on incorpore au dispositif une pièce isolante de soutien 36 constituée d'un bouchon 37 solidaire du tube central 22, une tige 38 solidaire du bouchon 37 et d'une étoile 39 solidaire de la tige 38 et dont l'extrémité de chacune des branches comporte un trou dans lequel un fil conducteur 34 est enfilé. La figure 4 représente également l'étoile 39. Les brosses 33 sont constituées d'un noyau coulissant sur un fil conducteur 34 respectif, en matériau conducteur électrique et en contact élec- trique avec le fil 34, de poils de brosse ou d'autres matériaux pour racler la paroi interne des tubes 21 et d'une coupelle 41 en matériau conducteur électrique posée sur le noyau 40, s'étendant sur toute la section du tube 21 et pourvue d'une ouverture de passage pour le filin 32 et le fil conducteur 34. En s'élargissant, les entonnoirs 26 se rejoignent en un confluent 42 ponctuel o sont accro- chés six câbles conducteurs 43 s'étendant chacun dans un entonnoir 26 et terminés à leur extrémité par une masselotte 44 Un câble d'alimentation électrique traverse le couvercle 29 par une cosse isolante et porte les câbles conducteurs 43 au potentiel élec- trique destiné aux fils conducteurs 34 Quand une brosse 33 effectue un travail de décolmatage, le câble conducteur 43 correspondant au tube 21 en question pend contre l'entonnoir 26, et on remarque que sa longueur est suffisante pour que la masselotte 44 porte contre la partie cylindrique 28 Comme l'enton- noir 26 est en matériau isolant, le potentiel du câble conducteur 43 ne peut être communiqué au fil conducteur 34, et aucun court-circuit dû à la brosse 33 n'est donc à redouter. La coupelle 41 est utilisée pour obturer le tube 21 soumis au décolmatage et repose à ce moment sur une surface de butée 46 établie sur la partie de raccordement cylindrique 28, mais qui pourrait également être établi sur le tube 21 lui-même. Les brosses 33 des autres tubes 21 sont remontées dans les entonnoirs 26 et le réservoir de collecte 25 Dans cette position, la coupelle 41 a été soulevée de la surface de butée 46 par le noyau 40 et a recueilli la masselotte 44 Le fil conducteur 34 est donc porté au potentiel nécessaire à la filtra- tion grâce à un circuit comprenant le câble d'alimenta- tion électrique 45, un câble conducteur 43, la coupelle 41 et le noyau 40 Il est donc possible de poursuivre la filtration alors même qu'un des tubes 21 est soumis à un décolmatage et qu'il existe un dispositif d'ali- mentation unique des fils conducteurs 34, c'est-à-dire qui ne se ramifie qu'à l'intérieur du dispositif. La coupelle 41 sur la surface de butée 46 supprime tout débit de gaz à travers le tube 21 soumis au décol- matage et temporairement incapable d'assurer la filtra- tion. Les filins 32 ou 11 peuvent être conducteurs électriques si cela est nécessaire, par exemple si le gaz est à haute température Les pièces sur les- quelles ils sont enroulés ou suspendus, telles que les tambours 31, sont alors isolantes. Les gaz peuvent aussi circuler en sens inverse, c'est-à-dire vers le bas à travers les tubes 1 ou 21, sans changements notables dans la construction du filtre. REVENDICATIONS 1 Filtre électrostatique comprenant au moins un système de filtration composé d'un tube ( 1, 21) dans lequel circule un gaz à dépoussiérer, un fil ( 9, 34) tendu axialement dans le tube, un circuit électrique ( 8, 43, 45) portant le fil et le tube à des potentiels électriques différents, caractérisé en ce que les systèmes comprennent en outre une brosse ( 13, 33) s'étendant dans la section du tube et des moyens ( 11, 32) pour faire coulisser la brosse axiale- ment dans le tube et dégager la brosse du tube. 2 Filtre électrostatique suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les brosses comprennent un noyau ( 12, 40) coulissant sur le fil respectif. 3 Filtre électrostatique suivant la revendi- cation 2, comprenant plusieurs systèmes de filtration, caractérisé en ce que les noyaux ( 40) sont conducteurs électriques, en contact électrique avec les fils ( 34), et munis d'une coupelle ( 41) conductrice électrique, le circuit électrique comprenant pour chaque fil ( 34) un câble ( 43) auquel une masselotte ( 44) est suspendue, et en ce que le filtre est constitué de sorte que les masselottes ( 44) sont recueillies par une coupelle ( 41) lorsque la brosse ( 33) correspondante est dégagée du tube ( 21) et séparées du fil ( 34) respectif par une zone isolante électrique ( 28) lorsque la brosse correspondante coulisse dans le tube. 4 Filtre électrostatique suivant la revendi- cation 3, caractérisé en ce que les tubes débouchent à une extrémité supérieure sur un distributeur ou un collecteur commun ( 25) par des entonnoirs isolants ( 26) terminés par une partie cylindrique ( 28) de rac- cordement isolante aux tubes ( 21), les câbles ( 43) reposant sur les entonnoirs ( 26) et les masselottes ( 44) contre les parties cylindriques de raccordement ( 28) lorsque les brosses coulissent dans les tubes. Filtre électrostatique suivant la revendi- cation 4, caractérisé en ce que les coupelles ( 41) sont posées sur les noyaux ( 40), s'étendent sur la section du tube, et en ce que les tubes ( 21) ou les parties cylindriques de raccordement ( 28) comprennent des butées ( 46) de retenue des coupelles ( 41). 6 Filtre électrostatique suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend, en amont des tubes, un distributeur d'entrée ( 24) constituant un cyclone, dans lequel est assurée une circulation du gaz en vortex devant les tubes. 7 Filtre électrostatique suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les noyaux ( 12) comprennent un élément de raclage ( 14) des fils ( 9). 8 Filtre électrostatique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens pour faire coulisser les brosses axialement dans les tubes consistent en des filins ( 11, 32) auxquels les brosses ( 13, 33) sont suspendues.