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Dispositif rour la production de l'ionisation par chocs, en particulier pour l'épuration des gaz.
La présente invention a pour objet un nouveau dispositif pour la production de l'ionisation par chocs qui est tout particulièrement précieux pour les installations
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électriques d'épuration des gaz, dans lequel le champ nécessaire pour l'ionisation par chocs est produit dans une partie spéciale de l'espace, et les porte-charge ainsi produits sont transportes au moyen d'un autrechamp dans une autre partie de l'espace ou zone de charge dans laquelle les particules en suspension dans le gaz c,ont chargées.
La présente invention permet de fabriquerà ben marchede grandes surfaces d'ionisateurs d'un fouctionnement sûr et en particulier garanties contre le jaillisselement d'étincelles de décharge, dans lesquelles peut être produits, avec des tensions relativement faibles, une couche intersive et uniforme d'ionisation. Cette invention permet en même temps la fabrication pour des installations de dimensions quelconques sans présenter le risque que l'action des surfaces soit influencée par la séparation intense des poussières sur elles.
Le dispositif permet en outre une superposition favorable des champs produit par différentes tensions et qui sont nécessairesvour l'exécution du procèded'épuration des poussières. Il en résulte une utilisation excellente de la zone d'ionisation et par suite un besoin relativement faible d'énergie avec un matérial soumis de minimes efforts électriques.
Suivant cette invention, la zone en forme de surface d'ionisation par chocs est produite 'la limite d'une couche,de
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préférence, d'une plaque en matière isolante qui sépare les unes des autres les électrodes d'ionisation des différentes polarités.
L'idée de l'invention peut être mise en pratique de différentes manières. Dans les modes d'exécution préférés de l'invention, les électrodes d'ionisation sont prévues en forme de barres ou de conducteurs linéaires et placées à la surface ou dans le voisinage de la surface de plaques ou autres corps en matière isolante.
Dans un autre mode préféré de l'invention, la couche de matière isolante qui sépare les électrodes d'ionisation des différentes polarités est de forme cylindrique. Les électrodes d'ionisation d'une polarité peuvent alors former le noyau ou une enveloppe intérieure d'un cylindre ou d'un tube en matière isolante, à la surface externe duquel sont disposés les conducteurs de préférence linéaires de l'autre polarité. On peut encastrer une ou plusieurs électrodes, ou l'un des groupes d'une polarité des électrodes d'ionisation, ou encore les deux groupes, près de la surface externe dans la couche, la plaque ou autre corps en matière isolante ; ces électrodes d'ionisation peuvent aussi être disposées sur la surface de la couche en matière isolante ou elles sont fixées d'une manière appropriée.
Les électrodes peuvent être formées comme conducteurs d'une section transversale quelconque, et elles peuvent aussi être fixées à la surface, sous forme de minces couches conductrices, par projection, cuisson, enduit ou
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application, et aussi par masticage, etc. D'autre part, il est également possible de disposer les électrodes d'ionisation en par-tie à l'intérieur de la couche une plus grande profondeur, en partie dans la couche près de la surface externe au bien sur cette surface.
Les électrodes peuvent être fabriquées sous forme de barres, bandes, grilles, filets, plaques, etc. Comme matière des couches isolantes, on peut employer toute substance non conductrice, mauvaise conductrice ou demi-conductrice, telle que, par exemple, le verre, la procelaine, le grès, l'argile, l'argile réfractaire, le ciment, le béton, l'ardoise, la stéatite, le mica, les produits du mica, de la résine ou du caoutchouc, le papier durci, ou tout autre matérial isolant naturel cu artificiel. Les matières mauvaises conductrices peuvent être solides, mais elles peuvent être également liquides mais la condition d'êtremaintenues, d'une manire appropriée, sous forme de couches, par exemple au moyen de récipients.
L'objet de l'invention est représenté par les dessins ci-joints dans lesquels:
Les figures 1 et 2 montrent en coupe et en projection horizontale un dispositif suivant l'invention, dans lequel les conducteurs en forme de barres sont encastrés dans une plaaue en matière isolante, près de la sur face.
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Les figures 3 et 4 montrent des dispositifs dans lesquels les conducteurs sont disposés à la surface d'une plaque en matière isolante.
Les figures 5 à 8 montrent en coupe ou en perspective des dispositifs dans lesquels des conducteurs en forme de barres ou linéaires sont disposés tant à la superficie que dans l'intérieur des plaques.
La figure 9 montre en coupe un dispositif avec barres conductrices à la surface d'une plaque en matière isolante, et un corps en forme de plaque en matière conductrice à l'intérieur de la plaque en matière isolante.
La figure 10 est un dispositif similaire vu en coupe.
La figure 11 montre en plan horizontal le même dispositif dans lequel le corps en forme de plaque, connecté électriquement à l'intérieur du corps isolant, sert comme électrode.
La figure 12 montre un autre exemple d'application de l'invention dans une installation pour précipiter les poussières.
Les figures 13 et 14 montrent en coupe et en perspective un dispositif pour précipiter les poussières dans lequel le corps en matière isolante est en forme de tube.
La figure 15 montre en coupe une modification de ce dispositif.
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La figure 16 est une vue en coupe d'un dispositif avec électrodes tubulaire de précipitation.
La figure 17 monts en coupe une nouvelle modification de ce dispositif.
Les figures 18 et 19 sont des vues de deux modifications du dispositif des électrodes extérieures d'ionisation sur un corps tubulaire ou cylindrique d'ionisation.
La figure 20 montre en coupe une nouvelle modification d'un dispositif de précipitation dans lequel l'électrode de précipitation est un tube avec section elliptique, tandis qu'enfin
La figure 21 montre en coupe une modification d'un corps isolant cylindrique pourvu intérieurement et extérieurement de plusieurs électrodes d'ionisation.
Dans les figures 1 et 2 est représentée, en coupe transversale et en plan horizontal, une plaque 11 en matière isolante dans laquelle sont encastrés, prés de la surface sur les deux côtés, les conducteurs des deux polarités de l'ionisateur 12, 13. Les conducteurs forment une grille ou une fourche et sont réunis à une extrémité au moyen des conducteurs 15 ou 16 en un groupe de conducteurs montés en parallèle. Comme dérivation servent les conducteurs 17,18 branchés sur la connexion transversale et qui conduisent à un réseau approprié de tension 20. Quand une tension de courant alternatif est amenée aux électrodes 17,18, il en résulte des champs qui en partie traversent le diélectrique,
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et en partie s'étendent à la surface de la couche ou de la plaque isolante.
En choisissant une tension suffisamment élevée, il se produit des soidisant aigrettes polaires et des étincelles rampantés qui alternativement chargent et déchargent électriquement les deux faces de la couche isolante. La surface de la couche isolante est ainsi recouverte, dans l'exemple représenté, d'une couche intensive et uniform d'ionisation sur ses deux côtés. Suivant le choix de la tension pour l'ionisation, les électrodes des groupements seront plus ou moins proches les uns des autres, de manière que l'ionisation puisse se faire dans des conditions favorables et avec une dépense d'é- nergie relativement faible, et que la surface de l'ionisateur soit uniformément recouverte.
Pour éviter le risque de jaillissements de décharge entre les électrodes de polarités différentes, on peut disposer les connexions transversales 15,16 à une distance assez grande des bords voisins 19 ou 21 de la plaque. La fabrication des plaques peut se faire d'une manière quelconque avec des moyens simples.
Elles peuvent, suivant les circonstances, être coulées, comprimées ou formées autrement. Elles peuvent être fabriquées dans toutes les dimensions désirées, de manière à pouvoir être adaptées directement à toutes les applications. Elles conviennent ainsi tout particulière- ment comme ionisateurs pour les installations de
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précipitation des poussières, dans lesquelles la charge des molécules à séparer se fait à l'aide de l'ionisation par chocs, et l'intensité de champ nécessaire pour l'ionisation par chocs est produite au moyen d'une tension dans une partie spéciale de l'espace qui se trouve sur le côté de la zone de charge et de séparation, les porte-charge électriques étant ainsi formés,
tandis qu'une ou plusieurs autres tensions qui ne servent pas pour l'ionisation avancent les porte-charge dans la zone de charge et précipitent les molécules qui y sont chargées. Pour ces installations de préapitation des poussières, les ionisateurs suivant la présente invention peuvent être construits dans toutes dimensions soit de plaques isolées soit de plaques assemblées, de sorte qu'ils conviennent pour les installations de toutes les grandeurs et peuvent être utilisés dans toutes les circonstances. Comme la production d'une ionisation intensive est possible en même temps et qu'il en résulte aussi des conditions favorables pour la précipitation des particules chargées, on obtient des installations très efficaces qui permettent de séparer les molécules de poussière sur un chemin relativement court.
Tandis que dans l'exemple d'exécution suivant la figure 1, les conducteurs sont en dedans de la couche isolante prs de sa surface, dans le mode d'exécution qui est représenté en coupe transversale par la figure 3, les groupes de conducteurs 24,25 sont disposés sur la surface.
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La figure 4 montre un exemple dans lequel les conducteurs qui sont de préférence sous forme de bandes minces et disposés en deux groupes 27, 28, sont placés à la surface par un procédé approprié, comme indiqué plus haut.
Tandis que les exemples d'exécution décrits jusqu'ici représentent des dispositifs dans lesquels l'ionisateur est exécuté symétriquement des deux côtés où il opère d'une manière symétrique, la figure 5 montre un exemple d'ionisateur vu en coupe transversale et dans lequel l'effet d'ionisation ne se produit que d'un seul côté. Ici, les électrodes d'ionisation se composent en partie de conducteurs 31 disposés à une plus grande profondeur en dedans de la plaque, et en partie de conducteurs 32 posés à la surface de la couche isolante ou qui peuvent être encore encastrés dans la couche près de sa surface.
Les figures 6 et 7 montrent en coupe transversale des dispositifs symétriques dans lesquels les électrodes d'ionisation sont, en partie, à l'intérieur de la couche réunis en un groupe 35, figure 6, ou encore en deux groupes 36,37, figure 7, montés en parallèle par exemple, tandis qu'une autre partie des électrodes d'ionisation 38,39 est disposée à la surface de la couche isolante. Ici, les conducteurs disposés à la surface ou près de cette dernière sont montés en parallèle sur les conducteurs 40,41
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et se rendent à une canalisation du réseau 42, tandis que l'autre canalisation 43 se rend aux conducteurs noyés plus profondément dans la couche isolante.
Pour garantir le point de sortie de la canalisation électrique pour les conducteurs placés profondément contre le risque de jaillissements de décharge, on peut également, de même que dans les autres dispositifs et comme on le voit en perspective dans la figure 8, protéger les extrémités des conducteurs 38,39 qui se trouvent à la surface, au moyen d'une collerette 50 contre la sortie 43 des conducteurs'intermédiares. Au lieu de cette collerette, la plaque en matière isolante peut encore être renforcée ou pourvue de rainures son extrémité, moyens qui sont tous bien connus, spécialement dans la technique des hautes tensions.
Les figures 9,10 et 11 montrent en coupe transversale et en plan horizontal un dispositif par lequel une couche conductrice de l'électricité, par exemple, un espace vide rempli de poussière conductrice ou de liquide conducteur, ou bien une plaque en matière conductrice, est insérée dans la couche isolante de telle sorte que l'étendue entre les électrodes des deux côtés de la surface de la couche isolante soit divisée par une ou, le cas échéant, par plusieurs couches conductrices. De cette manire, le développement du champ a la surface de l'ionisateur est renforcé, et le risque de décharges superficielles, de décharges rempantes entre les conducteurs est effectivement réduit.
Ces conducteurs
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qui divisent la distance entre les électrodes extérieures et qui peuvent être exécutés sous forme de plaques, ou encore de barres, de grilles, de réseaux, etc. peuvent être branchés ou non sur la tension. Dans l'exemple d'exécution de la figure 9, la plaque 51 n'est pas branchée, tandis que les électrodes qui sont branchées sur la tension sont formées par les groupes de conducteurs 53, 54 qui se trouvent à la surface.
Par contre, dans le mode d'exécution de la figure 10, la plaque 52 forme l'une des électrodes de l'ionisateur, tandisque les groupes de conducteurs 55,56 à la surface de la. plaque isolante, montés em parallèle, forment la deuxième électrode de l'ionisa- teur. Le branchement sur la plaque peut être obtenu, d:ns cet exemple, en ce que la plaque sort latéralement en 58 de l'isolateur, ainsi qu'on le voit par la figure 11 en tant que projection horizontale de la figure 10.
Dans les dispositifs symétriques dans lesquels des conducteurs sont disposée en profondeur dans la couche isolante, on disposera, en général, les différents conducteurs à la surface de la couche isolante de la même manière que les conducteurs 38,39 des figures 6 et 7, tandis que dans les cas où les conducteurs font défaut dans la profondeur, et existent seulement à la surface ou près de la surface de la couche isolante, ces conducteurs peuvent être échelonnés, comme le montrent les groupes de conducteurs 12, 13 ou 24, 25 ou 27, 28 des figures 1 à 4.
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La figure 12 montre la disposition d'un ionisateur du genre suivant l'invention, par exemple suivant la figure 4, dans une installation de précipitation des poussières. Les plaques de précipitation sont indiquées en 65,66. A ces ,laques est amenée du réseau 70 une tension constante ou une tension alternative lentement pulsatoire, tandis que l'ionisateur est alimenté par le réseau de courant alter- natif 20.
Dans l'exemple représenté, les tensions sont enchaînées de telle sorte que le potentiel moyen de l'ionisateur s'écarte du potentiel des plaques de séparation, et qu'un champ de tension constante s'étende entre l'ionisateur et les plaques de séparation Ce résultat est atteint par l'enchaînement de la tension constante et de la tension alternative de l'ionisateur.
A cet effet, on peut, par exemple, dans les dispositifs suivant les figures 1, 2, 3, 4, 5, 9 et 12, mettre l'un des pôles de tension constante dans le milieu de l'en- roulement secondaire du transformateur de l'ionisateur, et dans la disposition suivant les figures 6, 7, 10 et 11, par contre, on peut amener, par exemple, le pôle de tension constante dans les couches extérieures des plaques de l'ionisateur.
Les porte-charge formés par les surfaces de l'ionisateur dans l'ionisation par chocs sont avancés par le champ qui existe entre les électrodes 65,66 et qui est superposé au champ d'ionisation, à travers la zone de chargement qui se trouve sur le côté de la zone d'ionisation, vers les électrodes de précipitation.
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Sur ce chemin des porte-charge électriques, les particules qui sont suspendues dans le gaz qui s'écoule entre les électrodes de précipitation, par exemple, dans le sens de la flèche 71, sont chargées et parviennent sous l'influence du champ qui règne entre les électrodes 65,66 ou d'un champ spécial, aux électrodes de pré- cipitation.
Au lieu du dispositif d'ionisateur représenté dans la figure 12, on peut utiliser tout autre dispositif d'ionisateur suivant la présente invention, de même que l'on peut employer les ionisateurs suivant cette invention dans des installations de précipitation des poussières quelconques ou dans d'autres dispositifs travaillant dans des conditions analogues.
Les figures 13 à 21 montrent d'autres modes d'exécution de l'objet de l'invention qui sont alors particulièrement précieux quand les éléments employés dans le dispositif doivent être soumisà un travail dur au point de vue de la résistance mécanique, et aussi, en particulier, au point de vue de la résistance à la température, quand il s'agit, par exemple, de chambres de traitement de grandes dimensions, ou bien quand l'épuration des gaz, par exemple, des gaz de fumée doit être effectuée à une haute température.
Suivant ce mode d'exécution de l'objet de l'invention, la couche de matière isolante qui sépare les électrodes d'ionisation de différentes polarités
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est cylindrique, et en particulier en forme de tube.
On peut alors employer comme couche de séparation des électrodes d'ionisation des cylindres ou des tubes en matire céramique de grande valeur, par exemple, en porcelaine, en verre difficilement fusible, ou autres matières coulées* On peut encore employer les produits isolants usuels de l'industrie électrique, en particulier les produits micacés de toutes sortes, les résines artificielles, et en particulier les produits de condensation tels que la bakelite.
Les corps isolante tubulaires entourent, dans un mode préféré d'exécution de l'invention, comme noyau ou comme enveloppe interne, l'électrode d'ionisation d'une polarité, tandis que les conducteurs de préférence linéaires de l'autre polarité sont disposés la surface externe du corps isolant. Les conducteurs extérieurs peuvent avoir une forme quelconque et tre fixés de toute manire appropriée sur l'enveloppe extérieure des tubes ou cylindres isolants. Les conducteurs de préférence linéaires peuvent aussi entourer la surface des cylindres ou des tubes en matière isolante ou autre corps, séparément ou à plusieurs, en forme d'anneaux ou d'hélices.
La figure 13 montre en coupe et la figure 14 en perspective un dispositif suivant l'invention dans lequel, entre les électrodes 80,81 en forme de plaques, plusieurs corps d'ionisation suivant l'invention sont répartis les uns à coté des autres dans un plan parallèle
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aux électrodes de précipitation en forme de plaques.
Les couches intermédiaires isolantes en forme de ¯ tubes 82 sont pourvues d'un noyau en forme de barre 83 en matière conductrice, par exemple,en cuivre, bronze, etc. qui est connecté par le conducteur 88 à une borne, par exemple, d'un réseau de courant alternatif à haute tension 90. Sur la face extérieure des tubes 82 en matière isolante se trouvent disposés deux conducteurs
84,85 diamétralement opposés, montés en parallèle entre eux et qui sont connectés par le conducteur 89 avec l'autre borne du réseau de courant alternatif 90. Entre les électrodes 83 d'une part, 84,85 d'autre part est produit ainsi un fort champ d'ionisation qui remplit la partie de l'espace qui se trouve sur le coté de la zone de chargement et de séparation, et qui est formée par la couche des corps d'ionisation répartis en un plan.
Au moyen du champ de tension constante qui est produit par le courant continu du réseau 91 entre les plaques de précipitation 80,81 montées en parallèle et la couche des corps d'ionisation, les électrons ou autres porte-charge qui sont formés sur les corps d'ionisation sont transportés dans la zone de charge qui est sur le .coté de cette couche, chargent les particules en suspension dans le gaz qui s'avance, par exemple, dans la direction de la flèche, ces particules étant alors précipitées sur les électrodes de précipitation sous l'influence du champ qui règne dans cette zone.
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Tandis que dans le mode d'exécution des figures 13 et 14, les conducteurs qui sont placés diamétralement à la surface des tubes isolante sont disposés de manière que leur plan de jonction se trouve dans le plan des corps d'ionisation, la figure 15 montre un dispositif dans lequel le plan de jonction de ces électrodes 94,95 est perpendiculaire au plan des corps d'ionisation. Cette disposition présente l'avantage que le point où se produit l'ionisation intensive est valus rapprochéde la zone dans laquelle sont chargées les particules en suspension dans le gaz. Il convient également ici, comme décrit plus haut, de décaler les extrémités des tubes isolants, comme le montre en perspective la figure 14, en vue de procurer des chemins de passage longs entre les électrodes des deux polarités.
Les dispositifs suivant les figures 13 à 21 peuvent également être employés pour tout genre d'exécution des électrodes de précipitation, qu'elles soient en forme de plaques, de cylindres, ou autre.
Les figures 16 et 17 montrent deux dispositifs dans lesquels une électrode cylindrique de précipitation 96 reçoit concentriquement le corps cylindrique d'ionisation.
@ L'invention n'est pas limitée par la disposition d'un seul corps d'ionisation à l'intérieur de ces tubes de précipitation; les corps d'ionisation peuvent y être prévus en nombre quelconque.
Dans le mode d'exécution de la figure 16, le corps d'ionisation représenté est dans le genre de celui qui a été expliqué en se référant aux figures 13 et 15.
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La figure 17 montre un corpsd'ionisation pour grands rendements. Ici le tube isolant 99 est pourvu d'une chemise interne 100 en matière conductrice, tandis que les conducteurs extérieurs de l'autre polarité qui s'étendent dans la direction de l'axe du tube sont répartis au nombre de plusieurs à la périphérie des tubes isolants. Les conducteurs extérieurs peuvent s'étendre parallèlement à l'axe du tube; ils peuvent aussi être disposés sous une autre forme à la superficie du tube ou du cylindre isolant.
La figure 18 montre un example dans lequel les électrodes 101 au nombre de plusieurs entourent le tube isolant sous forme de bague. Les électrodes extérieures, linéaires de préférence, peuvent aussi être enroulées en forme d'hélice autour de tubes isolants 82, comme le montre la figure 19 pour une électrode 102.
La figure 20 montre l'exemple d'un dispositif dans lequel trois électrodes d'ionisation 104 sont disposées l'intérieur d'un cylindre 103 de forme élliptique.
L'électrode interne peut aussi avoir une forme différente de celle qui est représentée. C'est ainsi, par exemple, que dans les corps cylindriques en matière isolante peuvent être aussi noyés plusieurs électrodes formant noyaux, comme représenté par la figure 21 en exemple d'exécution. Ici sont représentées dix électrodes externes 105 qui coopèrent avec cinq électrodes internes 106.
La forme de l'électrode interne n'a pas besoin d'être cylindrique. Les électrodes internes peuvent encore avoir toute autre section désirée, par exemple, carrée, polygonale, en forme de croix, etc.