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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA CHARGE ELECTRIQUE DES PARTICULES ETRANGERES D'UN
COURANT DE GAZ.
La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif servant à charger électriquement des particules étrangères solides et liquides entraînées par un courant de gaz, par rencontre de ces particules avec des molécules de gaz ionisées, produites dans le courant de gaz.
Le procédé est caractérisé par le fait qu'on fait passgr le courant de gaz dans un espace dans lequel, au moyen de sources de rayonnement radio-actives réparties dans l'espace, à émission alpha prépondérante et rayonnement gamma plus faible allant en diminuant, on produit un rayonnement radioactif et,à l'aide de moyens supplémentaires, un champ électrique efficace au moins dans des parties de cet espace, ce champ étant dirigé surtout trans- versalement à la direction de circulation du gaz et exerçant une force sur les molécules de gaz ionisées produites par le rayonnement radioactif, en direction des lignes du champ.
Le dispositif servant à la mise en oeuvre du procédé est caractérisé par le fait que l'espace dans lequel passe le courant de gaz comporte des sources de rayonnement radioactives, réparties dans l'espace, à émission alpha prépondérante et rayonnement gamma plus faible allant en diminuant, et des moyens servant à produire un champ électrique supplémentaire, dirigé à peu près transversalement au sens de circulation du gaz.
On connaît déjà des dispositifs servant à ioniser des gaz en vue de la charge des particules étrangères entraînées par eux, comme par exemple dans les filtres électriques servant à séparer du courant de gaz les particules étrangères, par déviation des particule s chargées au moyen de champs électriques dans un système d'électrodes au travers duquel passe le courant de gaz.
Ces filtres électriques nécessitent pour la plus grande partie une décharge électrique à effluve (effet de couronne) à la surface de fils minces ou d'élec-
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trodes d'une autre forme, pour ioniser les gaz pénétrant dans le filtre électrique . Indépendamment de la grande dépense technique nécessitée par ces ionisateurs à effluve, du fait de la tension électrique élevée nécessaire pour produire le phénomène d'effluve et le bon isolement nécessaire des électro- des, ce mode d'ionisation provoque une nouvelle formation de gaz. Dans un courant d'air,par exemple, il se produit en quantité sensible de l'ozone et des gaz nitreux, ce qui limite fortement l'utilisation de ces filtres électriques.
On a également déjà propcsé d'autres ionisateurs - par exemple de la lumière ultraviolette et des rayonnements radioactifs - mais jusqu'à présent on ne les a jamais encore utilisés à l'échelle industrielle car ces appareils présentent un effet d'ionisation beaucoup trop faible ou, comme avec le rayonnement radioactif, on dispose bien d'une énergie suffisante, mais cette énergie ne peut être rendue efficace que pour la plus faible partie én vue de la charge des particules étrangères.
Selon la présente invention, on utilise des sources de rayonnement radioactives avec émission alpha prépondérante, mais il est pris des dispositions supplémentaires qui, d'une part, permettent une transformation complète de l'énergie de chaque particule alpha émise en un nombre élevé correspondant de molécules de gaz ionisées et qui, d'autre part, au moyen d'un champ électrique superposé de façon déterminée à l'espace dans lequel se fait le rayonnement radioactif, rendent efficace la totalité des molécules de gaz ionisées pour charger électriquement les particules étrangères entrai- nées par le courant de gaz. Il en résulte qu'en n'utilisant que de très faibles quantités de substance radioactive, on a un degré d'ionisation élevé, en évitant tous les inconvénients des ionisateurs à effluve.
On a représenté quelques formes de réalisation, données à titre d'exemple, de dispositifs servant à la mise en oeuvre du procédé, sur les dessins annexés dans lesquels :
Les fig. 1 et 2 représentent un ionisateur à section en forme de secteur.
Les fige 3 et 4 représentent l'assemblage de quatre ionisateurs en forge de secteur pour constituer un ionisateur tubulaire.
La fige -représente une variante d'un ionisateur tubulaire .
Les fige 6 et 7 représentent un ionisateur de section rectangu- laire .
Les fig. 8 et 9 représentent un ionisateur tubulaire avec plu- sieurs sources de rayonnement,
On a représenté schématiquement, vue de face sur la fig, 1 et en coupe sur la fig. 2, un exemple de réalisation de l'ionisateur selon l'invention, cet ionisateur étant en forme de secteur avec un revêtement ra- dioactif 1 au sommet. La chambre de l'ionisateur est constituée dans ce cas par une ouverture en forme de secteur dans un corps 2 en une matière non con- ductrice électriquement et elle comporte un angle d'ouverture (fig. 1) de
90 ou' plus.
Dans cette forme de la section de l'ionisateur, dans lequel l'air passe en direction de la flèche 3 (fig. 2), une partie aussi grande que possible de l'émission alpha provenant du revêtement radioactif 1, est , utilisée pour provoquer une ionisation intensive du courant d'air, Le reve- tement 1, constitué par des substances radioactives avec émission alpha pré- pondérante, n' émet pas que perpendiculairement à sa surface, mais dans toutes les directions.
Si le revêtement radioactif 1, comme cela est indiqué sur les fige 1 et 2, est formé par une couche très mince de matière radioactive sur une matière de support métallique sous des couches de recouvrement minces, n'absorbant que peu les particules alpha, mais hermétiques au gaz, on obtient dans le plan de la fig. 1, effectivement dans toute la zone du secteur, un rayonnement radioactif pratiquement de même intensité lorsque l'angle du sec- teur a un ordre de grandeur de 90 à environ 120 .
La grandeur du rayon R de
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la chambre d'ionisateur en forme de secteur (fig. 1) est déterminée d'après l'énergie de l'émission alpha provenant du revêtement radioactif 1 et doit correspondre sensiblement à la portée maximum de la composante la plus riche en énergie de l'émission alpha dans le gaz qui passe, valeur qui est connue exactement pour les différentes substances radioactives.
Du fait que l'intensité de rayonnement de la chambre d'ionisateur en forme de secteur diminue lorsque la distance à la source du rayonnement
1 augmente et, en outre, du fait que le nombre des molécules de gaz ionisées produites par millimètre par une particule alpha le long de sa trajectoire est variable, il règne dans la totalité de la chambre d'ionisateur des densi- tés en ions différentes, mème lorsque la vitesse de passage du gaz à ioniser est la même dans toute la section de l'ionisateur. La différence des densités en ions conduirait naturellement à un degré d'efficacité de grandeur variable de l'ionisateur en ce qui concerne la charge électrique des particules étran- gères qui sont également réparties dans le courant de gaz.
Pour éviter cet effet indésirable, qui a rendu impossible jusqu'à présent l'application indus- trielle d'ionisateurs radioactifs, il est prévu, dans le mode de construction selon l'invention, un champ électrique dirigé de façon prépondérante transver- salement à la circulation du gaz et, sur la fig. 1, dirigé radialement. A cet effet, la périphérie de la section du secteur en forme d'arc qui est disposée en regard du revêtement radioactif 1 comporte un revêtement métallique qui s'étend axialement sur une distance égale à celle du revêtement radioactif 1. Le support métallique :'de la source radioactive 1 et le revêtement métallique 4 sont reliés respectivement à une borne 5 ou 6 (fig. 2), reliées ellesmêmes aux poles d'une source de tension électrique, par exemple la borne 5 au pole positif et la borne 6 au pole négatif.
Entre le revêtement radioactif 1 et le revêtement métallique 4 formant contre-électrode, il se produit alors un champ électrique dont les lignes de champ traversent radialement la chambre en forme de secteur et sont disposées surtout transversalement au sens d' écoulement de l'air. Ce champ électrique n'a pratiquement pas d'action sur les particules alpha elles-mêmes, du fait de leur grande énergie, mais il faut déplacer en direction des lignes du champ les ions dès gaz ionisés produits par les particules alpha dans toute l'étendue de la chambre d'ionisateur, ce qui donne une densité en ions uniforme dans la section de l'ionisateur et une augmentation de la charge électrique des particulesétrangères solides et liquides entraînées dans la chambre d'ionisateur, suivant le nombre et la grandeur de la charge.
Du fait de l'encastrement du revêtement radioactif 1 et de son support métallique dans le corps isolant 2, on empèche le dépôt de particules étrangères sur le revêtement radioactif de sorte que, même dans le cas d'un long fonctionnement, il ne se produit pas d'affaiblissement de l' émission alpha par des dépôts de matières de ce genre.
Le système d'ionisateur représenté schématiquement sur les fige 3 et 4, permet une utilisation de la place particulièrement favorable, quatre ionisateurs en forme de secteurs, ayant chacun un angle au sommet de 90 et une mème distance radiale R entre le revêtement radioactif 1 et la contre-électrode 4, étant assemblés pour constituer un ionisateur à section transversale circulaire. L'ionisateur est alors formé par le mandrin métallique 7 qui, à l'aide de quatre entretoises 8 en une matière non conductrice électriquement, est maintenu concentriquement dans le tube métallique 4 et qui sert en même temps de support pour quatre revêtements 1 en substance radioactive. On applique entre le mandrin 7 et le tube 4 servant de contre-électrode une tension continue électrique.
Suivant la largeur du revêtement radioactif, 1 les entretoises 8 peuvent aussi 4tre en forme de coin, avec une plus grande largeur à l'endroit de la fixation sur le mandrin 7.
Le champ électrique superposé à la section irradiée radioactivement de l'ionisateur doit présenter une intensité de champ de quelques centaines de volts par centimètre, un potentiel positif sur le support métallique du revêtement radioactif étant préférable. Suivant la portée maximum de l'émission alpha du revêtement radioactif et la distance qui en résulte entre la contre-électrode de l'ionisateur et la couche émettrice, il est nécessai-
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re de disposer pour le champs de l'ionisateur d'une tension électrique d'environ 1000 volts jusqu'à quelques milliers de volts.
Lorsqu'on utilise l'ionisateur radioactif pour un filtre électrique, on peut, en formant de façon appropriée le système d'électrodes dans ce séparateur, donner à la tension nécessaire une valeur qui peut être du même ordre de grandeur que celle nécessaire pour l'ionisateur, de sorte que l'on peut utiliser une source de tension commune.
L'ionisateur à quatre secteurs des figs. 3 et 4 peut également être réalisé suivant une construction conforme à la fig. 5, qui est une coupe du tube 4. La tige métallique ronde 7 est maintenue par des tiges isolante s 8 qui sont fixées à une couronne 9 à l'intérieur du tube métallique 4.
Le revêtement radioactif 1 est disposé dans une creusure annulaire de la tige 7 et il n'a, par exemple, qu'une faible longueur dans le sens de l'axa.
Il pourrait y avoir plusieurs autres creusures annulaires de ce genre, dans chacune desquelles serait disposé un revêtement radioactif, le long de la tige 7. On applique entre le tube métallique extérieur 4 et la tige métallique intérieure ,7 une tension continue, de préférence avec le pale positif sur le conducteur intérieur 7.
La fig. 6 représente, vue en bout, et la fige 7 en coupe longitudinale, une forme de réalisation donnée à titre d'exemple d'un ionisateur à section rectangulaire ou carrée. En ce cas, deux sources de rayonnement analogues 1 sont disposées l'une en face de l'autre, chacune d'elles consistant en une revêtement étroit en forme de bande en substances radio-actives à émission alpha prépondérante. Comme support, il est prévu des bandes métalliques étroites sur lesquelles sont appliquées les substances radioactives, sous une feuille de recouvrement mince reliée de façon hermétique au métal de support et ne comportant, par rapport à l'émission alnha, d'une faible absorption.
Les deux sources de rayonnement en forme de bandes s'étendent en direction axiale, sur toute la longueur de la chambre d'ionisateur et elles sont encastrées dans la paroi extérieure 2, en une matière non conductrice électriquement, de la chambre d'ionisateur. Le gaz passe dans la chambre rectangulaire ou carrée en direction de la flèche 3. Les bandes métalliques servant de 'support pour les sources de rayonnement 1 sont reliées aux pbles opposés d'une source de tension continue .
La section transversale d'ionisateur irradiée radioactivement constitue, dans une certaine ne sure, deux secteurs irradiés radioactivement, sur lesquels est superposé simultanément un champ électrique dont les lignes de champ, en regardant la fig. 6, s'étendent entre les sources de rayonnement 1, ellesmêmes rectilignes, et se dirigent vers la gauche et vers la droite vers 1' extérieur selon des trajets courbes, de façon connue.
On pourrait encore disposer dans l'ionisateur des fig. 6 et 7 deux paires de sources de rayonnement 1, disposées en face l'une de l'autre, de telle sorte que les quatre coins du corps 2 comportent chacun une source de rayonnement dont deux seraient branchées sur le pole positif et deux sur le pole négatif de la source de tension continue . Les ionisateurs selon les fig. 6 et 7, avec sections rectangulaires ou carrées, présentent cet avantage que, pour la plus grande partie des particules alpha émises par les sources de rayonnement, la totalité de leur trajectoire dans l'air est utilisée.
On a représenté, vu en bout sur la fig. 8 et en coupe sur la fig.
9, un exemple de réalisation d'un ionisateur de section ronde avec plusieurs sources de rayonnement. les sources de rayonnement, qui sont ici au nombre de deux, sont disposées à l'intérieur du corps isolant tubulaire 2, en face d'un revêtement métallique 4 servant de contre-électrode. Chacune des sources de rayonnement 1 est ici encore constituée par un revêtement en substances radioactives à émission alpha prépondérante, appliqué hermétiquement sur une bande métallique étroite. Toutes les sources de rayonnement 1 sont reliées par le support métallique à un pale et la contre-électrode 4 au pole opposé d'une source de tension continue.
Dans cette forme de réalisation donnée à titre d'exemple d'un ionisateur avec plus d'une source de rayonnement, on utilise également bien la portée maximum des particules alpha dans l'air.
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Dans les formes de réalisation d'ionisateurs représentés sur les figo 1 à 9, il peut être prévu, du cote d'entrée de l'air, des diaphragmes qui empêchent le courant d'air d'entrer en des points de la section de 1, ionisateur où il se produirait une ionisation insuffisante de l'air.
L'ionisateur selon la présente invention utilise, pour ioniser les gaz souillés par desparticules solides et liquides entraînées, des subs- tances radioactives présentant une émission alpha prépondérante avec rayon- nement gamma faible de façon négligeable en particulier une feuille de mé- tal comportant d'un cote, finement réparti, un très mince revêtement en ra- dium D.Avant de monter cette feuille dans l'ionisateur, on la laisse repo- ser pendant au moins -six mois afin qu'il se forme dans le radium D une quan- tité suffisante de polonium qui, de son coté, provoque l'émission alpha.
En utilisant du radium D ainsi vieilli, d'une part, on assure une émission al- pha suffisamment intense pour ioniser le courant de gaz et, d'autre part, on peut éliminer à peu près complètement les rayonnements gamma pénétrants, de sorte qu'il n'y a pas à craindre de détérioration nocive à l'usage, lors du transport ou de la mise en stock des ionisateurs.
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour la charge électrique de particules étrangères solides et liquides entraînées par un courant de gaz, par choc de celles-ci avec des molécules de gaz ionisées produites dans le courant de gaz, caractérisé en ce qu'on fait passer le courant de gaz dans une chambre dans laquelle, au moyen de sources de rayonnement radioactives réparties dans l'espace, à émission alpha prépondérante et rayonnement gamma faible, on produit un rayonnement radioactif et, à l'aide de moyens supplémentaires, un champ électrique efficace au moins sur des parties de cette chambre, la direction de ce champ étant surtout transversale au courant de gaz qui passe et exerçant une force dans la direction des lignes du champ sur les molécules de gaz ionisées produites par le rayonnement radioactif.