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PROCEDE ET DISPOSITIFS DE PURIFICATION ELECTRIQUE DES GAZ.
Les appareils de précipitation électrostatique des poussières et vésicules sont généralement constitués : -soit par un groupe d'électrodes entre lesquelles s'effectuent à la fois l'ionisation et le dépôt des particules à précipiter ; -soit par deux groupes d'électrodes, l'un constituant les électrodes d'ionisa- tion, l'autre les électrodes de dépôt.
Ces deux groupes peuvent être portés au même potentiel ou à des potentiels différents,
On a d'ailleurs préconisé la réalisation d'appareils du second genre (e'est-à-dire à deux temps) dans lesquels la précipitation ne se ferait plus par suite d'une différence de potentiel entre électrddes, mais simplement @
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par l'action des charges apportées, par les particules préalablement ionisées, dans une chambre de précipitation dont la surface intérieure seule recevrait les particules précipitées.
L'invention concerne un procédé et des dispositifs de préciptation (fig.1) opérant en deux temps, en liaison avec un générateur à courant à H.T (fig.3) suivant les caractéristiques essentielles ci-après
1-er temps : Ionisation des particules à précipiter, par passage des gaz dans un champ électrique approprié.
2-me temps :Précipitation des particules par envoi des gaz dans un espace aménagé de telle façon qu'ils y déposent leurs poussières ionisées, non plus superficiellement mais spatialement. On conçoit que, dans la zone de préci- pitation, le dépôt des particules se fait à toutes profondeurs, que le transport n'exige plus l'action d'un champ directeur, et que la répartition finale dépend seulement des attractions et répulsions qui s'exercent entre les éléments conte- nus dans la chambre de précipitation (poussières, parois et matière de remplissa- ge appropriée métallique et affectant la forme d'une masse spongieuse).
Pour fixer les idées, on décrira ci-après, (fig.l) une forme de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, d'un appareil de précipita- tion remplissant les conditions ci-dessus. Dans cet appareil, les gaz à épurer traversent successivement, suivant les flèches X et Y :
D'abord une zone d'ionisation A comportant des électrodes entre lesquelles est appliquée une certaine différence de potentiel. Les particules en suspension dans le gaz s'ionisent, mais se précipitent en partie seulement sur les électrodes.
Ensuite une zone d'infiltration comportant, dans une enveloppe B formant chambre de précipitation, des éléments de remplissage à structure métal- lique assez peu serrée, reliés à la terre, zone dans laquelle il n'y a ni élec- trodes ni apport de chargea extérieures autres que celles des particules ou des ions résiduels du gaz. Les particules, ionisées en A, mais non précipitées, sont pratiquement toutes arrêtées à leur pansage en B, leurs mouvements individuels et leurs précipitation y étant déterminés par les effets de répulsion et d'attrac- tion exercés suivant la loi de Coulomb, le dernier mot restant, en définitive, aux effets d'attraction exercés par les éléments de la masse métallique spongieu- se reliée à la terre, (phénomène des images électriques).
Bien que les éléments A et B soient représentés comme offrant
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même section dans la figure 1, il va de soi qu'on peut avoir intérêt à leur donner des sections différentes (de forme d'ailleurs facultatives : carrée, rec- tangulaire, circulaire, etc..).
La réalisation du système ionisant comporte plusieurs variantes, l'une d'elles consistant par exemple à disposer les fils ionisants devant la face d'entrée des gaz dans la chambre B Ce dispositif remplacerait tous les éléments de la chambre A. On Beut aussi envisager, dans he cas d'un espace B cylindrique, un dispositif d'ionisation réduit à une seule électrode pointue disposée suivant l'axe,
Le procédé et les dispositifs décrits n'offrent surtout pas, comme les précédents, l'inconvénient de précipiter les particules sur la seule surface des électrodes ou de la paroi du récipient contenant les gaz, ni même sur celle d'un filtre que traverserait le courant gazeux, filtre qui serait très vite colmaté :
les particules sont précipitées spatialement, dans un volume ca- pable'de fixer une masse importante de particules sans créer de perte de charge appréciable sur le circuit des gaz.
Les parties métalliques en question peuvent être constituées soit par une substance analogue aux tampons dits "JEX", soit par de la paille de fer, soit par des copeaux métalliques, des ressorts enchevêtrés, des toiles métalliques fines très rapprochées les unes des autres, et disposées de la faqon que l'on voudra (disques superposés, enroulement en spirale, etc..); le tout constitue un réseau assez peu serré pour éviter toute perte de charge apprécia- ble sur le courant gazeux.
L'expérience montre d'ailleurs, comme contrôle, que sans ionisation préalable on ne retient en B qu'une faible proportion des parti- cules contenues dans le gaz et que la masse de "JEX" ou de matière équivalente n'exerce pas seulement l'action filtrante qu'on pourrait croire, mais au contrai- re un rôle incomparablement plus efficace, pour fixer les'particules par actions électrostatiques exercées spatialement à toutes profondeurs dans la masse.
Si, toutes choses égales d'ailleurs, on fait fonctionner un dis- positif à masse spongieuse tel que A B fig.l, d'une part comme "filtre méca- nique", sans ionisation préalable en A, d'autre part comme "filtre électrique" bénéficiant d'une telle ionisation, on obtient des résultats incomparablement ' supérieurs avec le "filtre électrique".
L'infériorité du "filtre mécanique" tiant à ce que, pour arrêter les particules solides en suspension dans le courant de gaz, les parois de ses canaux
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canaux dévient presque indistinctement les filets de gaz et les particules, sur- tout quand celles-ci sont très fines. Pour accroître les probabilités d'arrêt d'une particule donnée, on n'a que la ressource de multiplier les obstacles op- posés par le filtre aux poussières en suspension, c'est-à-dire les actions dé- viatrices dont on augmente le total au prix d'une notable perte de pression.
La supriorité du "filtre électrique", c'est de mettre en jeu des actions déviatrices qui s'exercent uniquement sur les particules ionisées et qui les retirent de la circulation sans qu'il en résulte aucune gêne pour celle-ci.
Ce point étant acquis, on comprend qu'une masse donnée de nature spongieuse devient capable, si on la place dans le "filtre électrique", d'acqué- rir une efficacité bien supérieure à celle qu'elle possède dans le "filtre méca- nique". Elle arrête "mécaniquement" autant de particules dans les deux filtres, mais dans le premier elle en précipite électriquement un nombre bien plus grand, avec une perte de pression non accrue.
En fait, la marge de supériorité est si grande qu'on pourra, en mène temps, avec le "filtre électrîque", augmenter sensiblement le "rendement en poussières" et réduire non moins sensiblement la perte de pression. On pourra par exemple, ouvrir plus largement les canaux de la masse spongieuse en tenant compte du fait que le "pouvoir de retenue" de ce filtre croît avec la tension appliquée entre terre et éléments ionisants dans la zone en amont de B.
Entre leselectrodes d'ionisation, on peut appliquer une différence de potentiel unidirectionnelle, soit constante, soit variable, soit de forme ondulée, soit obéissant à toute autre loi.
La production du courant alimentant l'appareil peut avantageuse- ment se faire à partir d'une simple et unique batterie d'accumulateurs et la description qui va suivre montrera que le générateur décrit, appliqué ici en liaison avec un appareil de précipitation, répond pareillement aux besoins de toutes les applications comportant la production de courant unidirectionnel haute tension à partir d'une source de courant continu basse tension.
On a procédé par simple association à une batterie d'accumulateurs d'un rupteur enre Delco et de sa bobine, mais en adaptant'les éléments associés de faqon à bannir de l'ensemble obtenu toutes complications telles que l'intro- duction d'une seconde source de courant, d'un transformateur d'isolement pour alimentation du filament par secteur, etc..
On verra par la Fig.2 qu'une telle complication n'est pas négli-
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-geable; et par la fig.3 avec quelle simplicité elle a été évitée dans le géné- rateur décrit précédemment.
Le générateur considéré comprend en principe une bobne à deux enroulements et à noyau magnétique. Ce noyau magnétique peut être à circuit ou- vert ou à circuit fermé. Quant aux enroulements, on verra par la suite qu'il convient de ne leur laisser aucun point commun et qu'à la différence de ce qui a été fait pour les enroulements de bobines Delco, il y a lieu de les isoler totalement l'un de l'autre et par rapport à la masse extérieure (noyau exclu).
Le premier enroulement, dit primaire, est formé d'un petit nombre de spires en gros fil. Il est alimenté par la source à courant continu B.T. dont on dispose, une batterie d'accumulateurs B par exemple (Fig.2), et dans le cir- cuit d'alimentation on intercale un dispositif "rupteur" (qui peut'être du type Delco classique) ou.tout autre dispositif efficace ouvrant et fermant périodi- quement le circuit.
Le deuxième' enroulement, dit secondaire, est formé d'un grand nombre de spires de fil fin, Il présente la particularité essentielle suivante : alors que la bobine "Delco", déjà connue et utilisée pour l'allumage des moteurs à explosion, a une extrémité de son enroulement secondaire réunie à la masse- voiture, le dispositif qui fait l'objet du présent brevet a les deux extrémités de l'enroulement secondaire isolées de la masse et de l'enroulement primaire,
A la bobine double PS (fig.2) ainsi définie et à son rupteur serait associé dans le'montage classique un appareil ne laissant passer le cou- rant que dans un sens, une valve K du genre kénotron par exemple, D'autre part, dans le cas particulier ou l'on utiliserait le courant H.T produit par un tel générateur pour l'alimentation d'un appareil de précipitation électrostatique,
on sait que les électrodes émissives doivent être de.polarité négative pour être dans les meilleures conditions de travail. On réaliserait pour cela les connexiom voulues entre le primaire P de la bobine, le rupteur Delco R et la batterie d'a- limentation B du générateur (fin.2).
Si on suppose par ailleurs que la bobine PS est du genre Delco, c'est-à-dire ne comporte qu'une extrémité isolée, le schéma de montage de l'én- semble serait conforme à la fig.2, dans laquelle U représente l'utilisation, c'est-à-dire les électrodes émissives, et T les électrodes collectrices reliées à la terre.
Avec ce schéma, on voit qu'il faudrait donner au filament du kénotron une source isolée de courant de chaîfage par exemple une source de @
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courant alternatif E qui est un organe supplémentaire dont l'emploi serait com- pliqué par l'utilisation d'un transformateur C.
Si on remplace le dispositif Delco ci-dessus par celui de la pré- sente invention, comportant un secondaire isolé à ses extrémités, tout deviendra facile et le motage se fera suivant la fig.3 de sorte qu'il n'est plus néces- saire d'avoir une source isolée pour l'alimentation du filament, et que son cou- rant de chauffage peut être emprunté à la batterie d'accumulateurs B qui alimen- te l'enroulement primaire.
Si on désire réaliser une application dépassant les possibilités du matériel usuel du type Delco, on peut utiliser plusieurs bobines au lieu d'une seule : auquel cas on établira entre les enroulements des bobines les couplages électriques qui conviennent : par exemple la mise en série des enrou- lements primaires et la liaison des secondaires, soit en parallèle pour obtenir un plus grand débit, soit en série pour atteindre de plus hautes tensions, ce qui n'implique en aucun cas l'emploi de plusieurs valves.
Le générateur décrit convient particulièrement à l'alimentation des petits appareils de précipitation électrostatique du genre décrit ci-dessus.
Toutefois, on peut réaliser suivant l'invention des appareils dépuration alimen- tés par d'autres générateurs à H.T. que ceux de la fig.3 et on peut, inversement réaliser suivant l'invention des appareils générateurs de H.T pour toutes au- tres applications.
La présente invention trouve une application intéressante, totale ou partielle, chaque fois qu'on a besoin d'obtenir un très haut degré d'épura- tion nostamment pour les gaz de gazogènes, l'air d'alimentation de moteurs à explosion par exemple, les gaz de haut-fourneau, ou toutes autres applications nécessitant une épuration du milieu gazeux ambiant.
L'application totale en serait tout particulièrement à recommander pour les systèmes épurateurs dont l'électrification impose des sujétions parti- culières (faible encombrement, simplicité, bon marché, mobilité, etc.) : autant de considérations qui s'imposent, par exemple lorsqu'il s'agit de purifier, soit l'air de combustion, soit les gaz combustibles sur les véhicules à gazo- gène.