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Procédé et dispositif d'épuration d'un courant de gaz chaud".
La présente invention a pour objet un procède et un dispositif pour '1-'épuration d'un courant de gaz chaud de ses Impuretés solides liquides et gazeuses. Un domaine d'application particulier de l' Invention réside dans l'épu- ration des gaz d'échappement industriels et des gaz d'échap- pement de moteurs Diesel et de mateurs à essence, ainsi que 'de turbines à'gaz. Un tel courant de gaz chaud peut être considéré comme épuré lorsqu'il est exempt de particules solides et liquides et, de plus,, lorsqu'il ne contient plus de matières maî odorantes.
Pour résoudre ce problème, on a déjà proposé
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d'utàliser. une série de procédas n'ayant conduit, jusqu'à présent, qu'à'des solutions partielles. On a cru tout d'a-
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bord trouver la solution' en dirigeant dans la courant de gaz
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chaud-an courant .de vapeur ou en* cédant de l'eau. Les ..particules en -suspension,, solides on liquide s, se trouvant dans- le coorant de gaz devaient servir de noyaux de conden- sat3onésir''xesqueis les moléones de vapeur ou d'eau devaient se déposer. 'Les noyàoxj de condensation ainsi forages devaient ensuite être ¯é.3mdis da courant de gaz par sn filtre Oectri- qqe ou pâr des'cyclaes. Mais on a vite constaté que cette solution ne pott'tat pag 'cndtxia à un résultat pleinement .satisfaisant poor raisons..
En premier, ce procédé exige - des- Qtàn.üté6¯^cgsic'iéaZemeut grandes de vapeur e t d'eau pour ppocaire datta le eonrant de gaz chaud une chute thermique
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rendant possible la condensation. Lorsqu'on injecte de 1'eau, il se produit: en général, tout d'abord une vaporisation et
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ce nest qu.'etr. continoant à amener de l'eau que le processus de condensatioar désiré a lieu. Abstraction faite ce ce que .le procédé décrit.ne permet d'éliminer du courant de gaz que les particdes. se trouvant déjà à l'état solide ou liquide
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et concerne donc une partie de l'épuration recherchée, des
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gaz$, la dépense matérielle pour la fonnation de vapeur e t la pulvérisation de 1-'eam est si grande qm'Jl n'était pas possi- ble d'appliquer en. pratique le procédé décrit.
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Un procédé développé ces dernières années est
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basé, la coasta.tttiorr qu'on peut brûler, par voie cataly-
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des particules solides en suspension dans un courant de
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gaz' des iààpératures suffisamment élevées et qu'on peut
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ainsi les éliminer de ce courant de gaz, Ce procédé exige
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des tempéra-turas de 5700C pour le processus catalytique.
De tellestampératures ne règner.Lt en général, dans les gaz d'échap- pemezit de moteurs' à combustion Interne que pour le régime à
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pleine qpyrjq <et-nênq uniquement derrière les soupapes d'échappement.-* il.fallait7 en conséquence, chauffer en 'supplément, le courant de gaz et apporter encore davantage
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d'énergie calorifique à la capacité calorifique des gaz l4eba"zit déjà. considérée en soi comme perdue.
La puissance 'du moteur est, par suite réduite; à cela il y a lieu .d'ajouter que la combustion catalytique exige une sur-
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reil.Laace continuelle et l'enlevemsnt des barres catalyti- ques' qui perdent leur efficacité. par une lente tra nsfor".a- tlom chimique, Pour les raisons indiqueesJ 1e procédé cata- lytique nia pas pu s'taplanter parce qu'il n'intéresse, cor- me le'procède par Infection, qu'une partie des impuretés de gaz,, à, savoir les particules de suie solides.
Il est également connu de refroidir des gaz chauds, avant leur entrée dans un dispositif de précipita-
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tion- é1ectr:1que.t' par exemple en faisant ruisseler un conden- sat ou eu¯ amenant de la vapeur, de façon que les matières, devant être éliminées du gaz et contenues dans ce dernier l'état gazeux ou de vapeur-, se condensent, le nuage de con-
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denaatiow étant ensuite séparé dans le dispositif de préci- pitation. Mais, dans les dispositifs de précipitation connus jusqu'à présent, les brouillards fins ainsi obtenus ne peu- 'vent être séparés que dans une mesure extrêmement faites.
Cela est à Imputer au fait que les gouttelettes de brouillard à séparer sont très petites et que les intensités de champ disponibles dans les filtres électriques connus sont relati- vement faibles. De plus, la proportion, relativement grande en matière solide dans le gaz brut à. épurer a conduit à ce
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que le gaz agissait, lors de son. entrée dans l'appareil d ion1-- sation placé devant le séparateur proprement dit, comme un conducteur relativement bon faisant décroître rapidement le champ d'effluves de l'appareil d'ionisation; la charge des
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particul-es séparer avec les ions produits 3te en conséquen-
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ce, la/séparation, de ces particules scnt insuffisantes..
On
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a essayé de supprimer cet ??'nnnvânign't, en amenant au gaz brut de la vapeur, 'par.-exemple de la vapeur d'huile ou d'eau; par Upà ", -tl,'on obtenait une augmentation et en partie aussi un " ¯ maiYl'eur- -des particules à séparer. Mais dans la
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pratique ce procède- présentait de nombreux inconvénients.
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. D.*uas..prïs I?izènéa-'de vapeur constitue une dépense non né- . -gtgeah3.e;. dy-atitre part, l'intensité de champ dans les ap- parejfs d'-ionisation-connus ne pouvait pas malgré to ut être amenée à ' la.'grande valeur désirée et, en. outre) l'amenée de "vape= - c=tribLl4t non. seulement à un agrandissement des par- - t:1' c niés èL,. 86p rp-x, - =aie aussi à un accroissement considérable ' du noctbre ds ces.particules, étant donné que toute la vapeur
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ne se déposait pas seulement les particules présentes,
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mais participait ne'm' à la formation de particules) de sorte que.le séparateur monté à la suite (travaillant soitsécani- qsement soit électriquement) n'était plus à la mesure de cette
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accumulation de particules;
de même une partie des matières
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à' séparer entraînées par le gaz brut dans l* installation res- tait foreéaent dans le gaz épuré quittant le séparateur.
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Si l'on-veut donner une solution radicale à
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f épuration de gaz chaud et notamment à 3.'épuration du gaz 'd'échappement Il est non seulement nécessaire de capter les particulas solides et liquides se trouvant dans le gaz, mais - ..éga,èutëzrC.-le8 matïè,res odorantes, à savoir les aldéhydes, se -.tà7Ouvant-'en prenlier- lieu à l'état gazeux.
'.'-' -]l =' " '. ..¯":Le,.pràcédé. de 1''invention permet'de supprimer .les.ionvêrrierr.ts.rsentivrns; à eetbefin, la courant de gaz chaud 'est, par exeli pie refroidi par échange thermique et est 'mélangé à;'de rà:Lr soit en utilisant une partie de son éner-
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au moyen d'une soufflerie appropriée, puis
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est amené dans un dispositif séparateur.
Le refroidissement par échange thermique empê- che une augmentation: de la quantité de gaz par des matières qui forment des nuages épais et qui accroissent, d'une ma- nière indésirable, la proportion de particules à séparer.
Si l'amenée d'air se fait en utilisant l'énergie cinétique du gaz, cette opération peut être effectuée sans dépense construc- tive, et)'dans le cas de brouillard formé par refroidissement on amené la quantité d'humidité juste nécessaire pour que cette humidité soit absorbée complètement par dépât sur Les particules à séparer sans accroître le nombre de gouttelet- tes, la'densité des gouttelettes dans le courant de gaz par- venant au séparateur étant en même temps maintenue si faible qu'ans séparation parfaite soit possible dans tous les cas.
Si l'on: utilise une soufflerie, la puissance de celle-ci doit être adaptée à la consommation d'air désirée ou pouvoir être réglée.
Le courant de gaz est refroidi au-dessous du point de rosée des constituants ayant les points d'ebullition les plus bas des impuretés gazeuses à séparer, les divers constituants de ces dernières se condensant successivement, pendant le refroidissement dans l'ordre de leur point de ro- sée et les gouttelettes ainsi formées produisant, en se dépo- sant en continu sur les Impuretés solides et liquides conte- nues. dans le courant de gaz, des particules grossières qui sont ensuite séparées.
Le procédé décrit peut être exécuté avec un avantage.particulièrement important au moyen d'un dispositif comportant un filtre électrique comme séparateur. Ce disposi- titi, faisant également partie de l'Invention, est caractérisé par un conduit à. gaz chaud dans lequel un échangeur thermique travaillant en contre-courant est monté pour refroidir lecou-
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'-.rant de gaz @ ebaudet idour condenser les constituants de ce ga à- sêpârer puis qui-comporte, des orifices d'aspiration.
-d'â..'a.is' âiu8, qué'-gàr en. appareil d'ionisation à champ ". "¯ qméffiàÙés raccordé'au-'conduit'à gax a. l'aval de ces or if i- ç ces"¯ âsasprâtiaxéts préeztat cia séparateur électrostatique =qût:.'p :rccv: Çi a.constaté- que l'apport d'humidité. assûrêpar a IA,proclait zi= seul-ement on agrancisse- -"sutLi4'ces tttétsttàs. de nuage à séparer sans aug- ' "' ''' ''.'"' '';'.*' .. "'*. '*' ' ' " tionlàÉ"àô&Xé "àe 'Eés. êontâel6ttes, mais en um"'ma temps ,' atissaB:Isol.6ment"snftlaant des partielles solides à sépa- r ZP. sfitciié ïsêrpâs affâcter le champ électrique régnant dans \# lappareIl.;MKtsàtiME-et produisant la mouvement des ions .\ ïï&C9.ssaIrasl& charge des particules, de sorte qu'il peut se prôfie=efpec.irement aae séparation parfaite.
<-, - - s ., D'autres caractérictiques du procédé d'épura- tion de gaz conforme à,1.'inveation ressortent d'ailleurs de iâ-dascr3ptou détaillée qui suit. i , ' >i =f '1' Des formes, de réalisation du dispositif epura- ficar dd gaz pcitir i3exécut:ton du procédé de 1 Invention sont . ¯ repré.seat&s a,'t.itre d'exemples rrorr limitatifs, aux dessins
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annexes..' , ' * . 'La figure 1 est une coupe axiale d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif d'épuration de gaz
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avec la so,uff.erie d'aspiration placée derrière la chambre de
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refroidissement.
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"La figure 2 est une coupe axiale d'une variante de réalisation de 2a figure 1.
"¯" ,," I;à figure 3 est une coupe axiale d'un second ,' exemple de réa3:sati de= dispositif d'épuration de gaz
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comportant un, tube évasé da Lavai.
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. * ," 'La figure 4 est un plan du tube évasé ds Lavai du dispositif de la figure 3.
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La figure 5 est une coupe axiale d'une varian- te de la figure 3.
La figure 6 est une coupe axiale d'une autre ' variante du, dispositif d'épuration de gaz suivant la figure
3.
La figure 7 est un plan correspondante la figure.
'La'figure 8 est une coupe axiale d'une derniè- re variante de l'exemple de réalisation- suivant la figure 3.
, La figure 9 est une coupe axiale d'un troisième exemple de réalisation: d'un dispositif d'épuration de gaz avec chambre da refroidissement conique engagée.
La figure 10 est une coupe axiale d'une varian- te d'un .'détail de la figure 9.
La figure 11 est une coupe axiale d'un quatrième exemple de réalisation avec un tube évasa, de Lavai refroidi.
-La figure 12 est une coupe axiale d'un ci--- quième exemple de réalisation d'un dispositif d'épuration de gaz avec bande d'évacuation de chaleur.
La figura 13 est une coupe axiale schématique d'une variante d'un détail de la figure 12.
La figure 14 est une coupe transversale d'un premier exemple, de réalisation d'un filtre électrique avec nattes 'de séparation.
La figure 15 représente une variante de la figu- re 14.
La figure 16 représente schématiquement un au- tre exemple de'réalisation.
La figure 17 est une élévation, partie en cou- pe axiale, d'un autre'exemple de réalisation d'un séparateur électrique .-
La figure 18 est une coupe décalée de 90 du
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séparateur de la fin=e 17e ' ¯ ] " . On. suppose que tous les exemples représentés du dispositif dépurat:16= de gaz !2cr'j'ent à ilépuratîon des gaz d'échappement d'an:-.moteco* à.cosibustion Biterney bien que l'on .. ... avec puisse éPurer/de tels dispositifs d'au- tres d-94chalipnè 'chaudè. Iminatr lais dans la mesure où
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-ce? derniers'contiennent les constituants pouvant être captés
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par l pcédé..'êpuati dont 83'ag:tt.
. ¯ , ". :' 'La dispositif représenté à la figure 1 co#por- = te t.cârtar de taBMne 1 pontant être raccordé au pot dxécbâppemeizt-ao représemt6 d'au moteur et présentant sii .corps central 2 pour,assuxer tut passage ann glaire. Une Ét>ù5Àe ' ï à. deuz otages, est raccordée au corps central 2 jnonté dans le carter, li l'arbre 4 du rotor de la turbine 3 est -supporté à onè extrémité dans le corps central 2 et traverse à f autre, extrité tza corps directeur cs a2I S sa raccoreizît à la turbine.
Un carter g d'une chambre de re- fr6s'sèlm'e=t *est -re:Îié- à l'extrémité la s'élargissant for- ,teme=t SL l'aval du carter , de la turbine, tandis qu'un corps- d:Erecteur ,, se raccorde au corps directeur 5 se ré- trécissart à l'avala L'extrémité de l'arbre 4, sortant du corps câaductetzr et s'étendant dans ;ne partie teminala 6a ediargissant à l'aval du carter 6. porte le rotor d'pne sooffleria d'aspiration S et est supportée à i'exté- rieur-de ce. rotor dans un palier 9 porté par la partie ter- Bïinale 4-qu carter q. Dn filtre électrique 1Qr de construction connue, est relié- à cette partie ¯U da carter 6.' Lès-parties la et Sa du carter, d3une part, et les corps directeurs 4 et -71, d'autre part, limitant one chen- bre 'de refroinisser.t de section, annal aire il s'élargis- sant fortement, par rapport =¯ .p, ssab2 de la turbine.
Les gaz d'échappement venant du pot d'écha'JDe-
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ment entra ïnent lé râtar 3- de la torhine qui met de son .-coté.la sonfflerÏe/daspiration: S. -en- mouvezent. La puis- ..'f gaG âe. travàEL des gaz d'échappentent dans la turbine) la i"fôbt6,.déte&té"deµ]à$±"éàtzié±"dàix la chastbre 11 et la dé- .';.pB9Ssjjon Etablie par.la'sotfler ddraspiration 8 convena- éhintre a produise Rt un abais-
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*de- la tancera tara du gaz dans
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-,Parties do dispositif sont .éôàrPârmësdâas;4.çe cas-les canes par rapport aux autres de fa- -gôt.'qtie''za--Ch- de teratu7ce. le gaz soit suffisaate pour produlire, yn9:.dcid sati= des constituants à séparer -de:- gaz,, c?ast-à-d:L-e nnrQfroidisse- 3tt ât-dessân de pofut de rosée de ces eoust±t%n&:
>n6,,ee caisy Il y a lieu de veiller à ce qne l'es constitsants dtr'gaz ayant des points de rosée différents se condensent non pas slmultanémentp mais successivement con- Éo.rîi aty refroldisseasit du courant de gaz s'effectuant pendant un court-laps de' temps dans la citanbre de refroidisse- -ment 1-*- I1 est Evident que la refi-aidîssement du cocrant de gaz ne doit se faire que légèrement au-dessous du point de rosée des constituants- ayant des points dj'ébullltl= les bas-pot= maintenir la chambre de refroidiasenient .et la'puissance da la soofCLerie aussi faibiés que possible.
. Les gnattelettas se formant ainsi on les particules solides ..des constitoants cb gaz ne seraient pas dans ce cas suffisaiz- ment grandes pont pouvoir être séparées dans un appareil pla- , CZ ) la. snite, par execiple de construction miécanlque on élec- t'-7--G %,Cb %ligue; de les particol-es solides et liquides eontences dans la plupart des gaz chaudis eonnos sont) en gé- 'neral):'si. petites qu'elles ne peuvent être séparées que par les filtres de très boaue construction, et cela uniqliemait
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lorsqu'on travaille avec débit de gaz relativement faible
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'o:avao des-fJltcoar'eonyenablement grands.
Comme cela a '..;:dSO :S1&) ces difficultés sont surmontées ; .i.t.;cédé'.dà;ién1; ¯ : ,"; - s -F - '. 4 > I,ë¯pâri:ct:ès^ ûu courant de gaz d'échappement ::"ië:,Í1ib-iWâ:Ít::déjà.,:.à:j.fâtà.t: Óide ou liquide continuent à se .'Io.1>'.t"*'''''' ...::..... ,,'.. '1 '\..::-;:. 1 . .. ¯ s .ç9agxl.é"r..t; -- â' aéT: Par- floculation- pendant 1.' opéra- 0"''''''" .\..,":-..:ItO" ............4 1... ":$C4; - '.... *'..
;jÙilà'àê,'<téQQà4ùàeàµ%K.ùnà la cbambre #, de sorte qu'il ' 'a ' .; , j;,.., .=1 , as-t'dxmr.i3i,si 'déJÀµ9oàãà #o1.âcU1.es ponvant être séparées.
....;:1o"':.:: ,j lL¯ , ;; : ¯.:,",""" . ':Dé.:'²; :1a::41vér&';ét1tnants du gaz à. séparer se précipi- , Uqt. mecesxàKeàtù au"1va:Í:t. leur point de rosée à lrétat so- 'vI3!és .dénsa..t.;.quYits pënvt se déposer les ans sur les au- -wtre$-> rért 4Cascad s"qts'i2s forment ainsi, à ta fin. du proces- ... ,oei .';' '\ .. <# "10 fO:. t.". ;- 81.1JÎ..dg:<cO-àSat; 'âgaJ.ement des particules à grosses a3.é- 'coes'..'-\Ce I,acésxtzs de dépcrt se déroolant en cascade, qui ',atii' :aandI3t pas à pas de s particules liquidas - et à. lza8 .grânû8: faculté de dépôt. de ces dernières sur les .rtpârtic,tesy5oldes ex1&tan déjà., permet alors de séparer de -âiÉreritè3..ères ce, mélange do particules solides et li- qq1.aqs: d1,1 c:atxra.'d: gaz d' écbant.
., ,"r ," DéÍn& l!6xeni"1.e de la figure 1., la séparation ères, paj::Ucnles s!eect.l1e dans le filtre électrique 1:&1,.
'.va.1é :ti: st évidant qu'on peut aussi prévoir une séparation ¯:n1q,!, .t1 une séparation confinée c3qua électrique '1T.:éé?tl1r: CycÙm1gl1e peut être monté sur la chambre de 'ré:t'ro'id1-s'semeu.: n, ce séparateur permettant de séparer les particules, solides et liquides du courant à gaz en rai- I? de, 4 vitaS'se::tnét1qtte encore présente du gaz. Dans ie cas. dun moteur Diesel) la séparation par tourbillon est pos- .b1;e., ::é.ant donné'que les particu1.es. rencontrées à 1.' ta.t so1.1!Ïé:Ert liquide sont relativement grandes. On a marna consta- té>' que 'la. séparation doe ces particules pouvait se faire par
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sédimentation, dans certains- cas, c'est-à-dire si les particu-
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Ise. finales sont suffisamment, grandes à La sortie de La chambre' de refroidissement 11.
"..'Dans la'variante de réalisation représentée /,)1;Éi fiqre 2, 1é,rfroidissirne;t àn courant de gaz s'#fectne, d'oM Manière analogue, à- colla de l'exemple de la fira 1, 'rt3â'riim.:ce- de. refroidissement Il qui est Usitée par - on. car-="&réaissant fortement à l'aval et dans la- . qteé.-aychitté..Prssi nécessaire est produite par une ,QàOÉÉÉÉIÉéÉ.ùàÔ#ìà±ò1 montée à la sortie de carter 12- Aa.:2e t,.cl ¯tu:ébkiu-- de commande de sooffisrie entraînes i.Pr¯ =1e¯ côtrau.tede. gaz !nesie, on. a prévu dans ce cas une cos- J' ÉaÀÀ ÀôéààeÉààh% p$aF 1a soufflerie. A cette fin, un arbre -gs.ads.. ., -sççatrQi.épa¯r tm couple conique 14 au rotor . d.é -sôltfé âëât amené à sortir du carter :2 sur le ' 'c3t''depre)6sion.de soufflerie.
Cette co:.:.:z:.d3 Indépen- "dante plarme t.-,6-'àepter nno vitesse de rotation de la soaffla- ri e;.s çarséq,gxrces le retoulerent o5u az aux conc!it3o: s .-.ew pressimr6grant'à chaque fais dans la c:.arG a refroi- ¯.dt$sent-" 1.. : Cr. peut ainsi éviter l'établissement . c,nài- tion3;d&:s6rtie critiques du courant d'échappement Deu- f ormp- r lorsqu'on: utilise une tbinc suijan'- la j'iz7u- 1 -à 1--l avaa de cette derniers.
=l' i'i]>"']",". ¯l,lj¯, Dans le procédé décrit ci-dessus, 1* =elboiàis- ',s-c3ur .,aaz -aa-dessois du point de rosée le plus bas a été èrentent'd énergie calorifique dans le gaz memea , .#lµyj4pp, 3fùtJ*ià #ouP obtenir le refroidissement des gaz ¯ '(]F$#]$jyj/#fj/p] de rosée: le plus bas consiste à scélanger ' :a, Cdlia.t'.dg , gaz .cTePlt.s-1' extér ieür de 5Ï' a ir normal en une ;qütté:'telle qüeE. température da mélange baise au-dessous j]fll1,lpôZé%"dà"rôsgêl.él;question$ ' .'-;,,. :".;'Dana'.'lèx:eme des. figares et 4 un tube da .Lav&L.E.;lIm:Mantla 9fiàWï de-refroidissement il est -:ran,CO-rdé- au eondlllt- C-6#dPP6ràeat :L6 et sa paroi comporte
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..nssér1e'ds. :fenteS' 'd!amènée d'air '1.8.
Les fentes. 18
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s'étendent obliquement au sans du courant de l' extérieur
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"vers 'l'Lu±ériexé. " Uà filtre électrique 10 est de nouveau relié à 1*'extrémité de sortie da tube de Lavai 17 s' él..r- - agissant coniquenant après, l'endroit le plus étroit de ça tube.,- Le. courant de gaz chaud parvient du conduit d'échap- '.-pâment -dans le tube- -de Lavai 17 et aspire dans ce cas
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- -de .';air .i5cai8 froid depuis 1 atsphère environnante par ,l : Q s ¯ fentes 8 : créuséas à- la manière de jalousies..
Certaw- Î,68. fentes ou. toutes les- tentas du tube de Laval 17 peuvent'coctporter des, éléjssnts pour faire varier la section, ¯' .ce qui pôrmEt de faire varier la quantité d'air aspirée et, par suite, le.refroidissement pouvant être obtenu. Dans
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- ce'cas auss:
±,, il s'effectue, sous l'action du refroidisse- ment du courant de gaz dans. la chambre de refroidissement 11 Une condensation- en cascade et un dépôt mutuel des consti- tuants qui sont séparés sous la forme de particules relative- ment grosses dans le filtre électrique 10 monté dans le courant d'air descendante Dans la variante de réalisation représentée' à la figure 5, les fentes obliques 18 sont
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remplacégs par des fentes 18a traversant radials-ncnt la paroi du tube de Laval.
Il est avantageux, avant l'entrée du courant
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clà'échappement dans le filtre, de diriger lo gaz dans une chambre de tranquillisation dans laquelle les lourdes parti- cules en suspension peuvent partiellement se déposer en rai- son de leur faculté de décantation.. Une telle réalisation est représentée aux figures 6 et 7 qui correspondent par ailleurs à la figure 3. Un boîtier 19, sensiblement en U, comportant un fond incliné dont l'ailé se raccorde directe- ment au tube de Laval 17, forme une chambre de décantation 20 à la sortie Inférieure de ce tube de Lavai 17 placé debout.
Un filtre 10, traversé suivant un courant ascendant
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par le -gaz déjà partiellecrent épuré, est relié à la sortie do. l'autre. aile dlx,baltier, ni robinet d'évacuation .;est monté, à. l'endroit le glus bas- de la chambre de décanta- H<m Jàgi, j , à cine la séparation des particules '.'rméég; dâus la chambre, de refroidissement 11 (tube de r-,Lava..,dôuae -des résulta.ter particulièrement bons en courant ,asceiidat ' ', ,¯Îl l' ' ' ..
Dans une variante de réalisation représentée à1â figcr88s:3 cbambre de refroidissement est égaer.Emt ' foirnés par on: tube da Laval perforé ; le refroidissement est'.obtenue-par 3air frais aspiré et mélangé au courant ds .gaZ* Alliée ç'.u'fi3.tre électriques on peut prévoir ici lie 2a, Le conduit d'évacuation équi- pé ctu.'rafor du séparateur, ast divisé dans la sens axial en ^ deux, cs séparées- 23, 24; le gaz épuré s'échappe par la chambra: sopérièore. tandis que les particules à sépa- rer sont aceumuléee dans la chambre inférieure 34.
.La figure 9 représente un autre exemple dis réalisation d'mx dispositif d'épuration, da gaz e1x*nd eosipor- . tant une chambre de refroidissement Il form.-e dans un tube de Lavai perforé L7 Au lieu du tube de Laval, on peut aus-
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si utiliser- un tube- cylindrique.
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üa tube d'aspiration aSt se rétrécissant coni- qsemeG à l'avah est monté dans ce tube IX et est fixé à
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ce dernier par le bord périphérique de son extrémité élargie.
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La quantité d'air frais aspirée et, en conséquencoe le refroi- disseaient* pouvant être obtenu, dépendent entre autres aussi de la longue ur-du tube-d'aspiration 25. Ce dernier peut être monté'de façon amovible dans le tube de La val 17.
Pour assu-
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rer un-refroidissement en étages du courant de gaz dans la
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chambre de refroidissement 11, plusieurs tubes d'aspiration coliques 2F disposés les uns derrière les autres dans le
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n 8-'dtt courant, sont montés, dans la variante de réalisa- 'l tlqÉ représentée à.là figure 10, dans IG tube cylindrique 17à 'déllmitan't la chambre de rafi-aldissement. Chaque tube .-.deàs.pÎrati=.récédent fait saillie par son extrémité rétré- cle'dans f extrémité, plus-large du tube 25a suivant. Dans ce- case le: courant .da gaz aspira pendant son trajet à travers les iubes:.'daspirat. 25a da l'air frais par les fentes obliquas . 8 crecséas dans la paroi du tube 17a; cet air à se it6lan:geant an1 courant de gaz produit le refroidis- set' désiré.
L-lamnéa d'air, s'effectuant en étages, daàs ïachambre de refroidissement U avec refroidissement ]]#f6éif¯ dn courant de gaz permet d'assurer une condensation Y e'étag$'ï38scou&tittiaa.t3-da gaz à séparer;, par dépôt au- 'ai83. des petites particalee se fomant en continu et par dé- o-L..dé.'ce .partiCtxtes. sur les particules solides et liquides *d=t7enticis cians le courant de gaz, il se forma les grosses
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devant être séparées dans la séparateur subséquent.
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]l w¯ La figure 11 représente un autre exemple de .réal:tsatlon: avaé-une chambre de rsfraidissa:nt IL formée par mi tube da Uval 17 raccordé au conduit d'échappement '.o Ce dispositif est particull'èrement approprié au cas où 1']lq,@9gralflt oe gaz à épurer ne présente pas une teaipérature extrêmement élevée. Le tube de Lavai 17 non perforé est entoura avec- création: d3'me chambre annulaire µµ, par une '.enveloppeeyUndrique 7. comportant à JL* amont une admission et,,e 1-'avai:-tma sortie. Un fluide de refraidïssaa--ntl, par exaiùpla de Valrp de l-"eau3'de l'huile ou une matière analo- f. giza,fest.auiendarrsla-cbabre annulaire 6. ce qui produit le'prélèvement À'0au con'tinuel nécessaire au refroidissement -du'courant'.de gaz.
- La figure 12 illustre une autre possibilité
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pour refroidir rapidement et suffisamment le courant de gaz
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chaud en- vue- de la -production, de particules susceptibles d'être: sëparées.':..Lc r'efroidissexent du courant de gaz chaud dans ,la chanhra . 1.".'. se- faltpar une évacuation continuelle ' de. là' chaleur at atoye des parois marnes de la chambre de re- ¯ ,frµ1fp/µeyq@1J- A'cette fin,, la. cuve de section rectangulai- 3à à=bre de, refroldissecient ¯4, est Hml- têa. à chgctu .dcaY déux cotés opposés par une bande sans fin 3Q passap scr âss >porües de changement de direction 2g et in1 poulie' atotrice- 29 Le brin de la bande limitant -dans chaque- câs .1 ehâmbra, 11 passe librement par une ra i- - nure '31.-' du bouler' de. refro idissement 32.
Etant donné que -le ààÉttre 1a" fi±nré 12 , la chambre de refroidissement yA ,=¯est çoast3tnée sou 's la foewe d'un tube de Lavait en coupe axiale perpendiculaire ank bandes P¯9¯$ Il règne dans la chan- 'bre Se'refroidissement une dépression empêchant l'éehap- de giaz par les rainures 1. Les bandes 3p avanta- ' ôé.aseÀeÉt qÉtà11iqùes et entraînées par les poulies 29 dans le s ena de la. i-lèchè à évacuent en continu vers l'extérieur la chaleur prélevée dans la chambre de refroidissement 1,1.
'Le- brin menant à 1-lextérieur peut céder directement la chaleur prélevée à l'air ou à un- fluide de refroidissesient approprié.
IL se produite par suite, un refroidissement continu du con-
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rant de gaz en cours de passage. Au lieu d'une bande d'évacua-
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tion de chaleur fermée, on. peut également constituer cette
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bande par des lamelles séparées, en forme de jalousies, arti- culées les unes aux autres, de l'air frais supplémentaire pou-
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varlt entrer de l'extérieur par les orifices étroits ménagés entra les il.es..012 peut éviter la commande indépendante de-s. bandea. d3'évàctlatlon de la chaleur, en constituant ces der- illères par des lajselles de jalousies analogues à des palettes
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reliées de façon: mobile les unes aux autres à leurs endroits
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d'assemblage. La figure 13 illustre schématiqJement une telle
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constitution.
Les bandes 30a sont constituées par des la-
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melles séparées', 33. a¯gi7 sont courbées, à. la manière de pa- lettes sur un: coté transversale Le courant de gaz chaud ren- contre ces éléments en-palettes et les déplace en direction
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, de la sactioirla pZi ,étrQi'ta de là chambre de refroidisse- ment. 'Le refroidissement du cosrant de gaz au moyen d' une pa- roJL mobile dévacoation'.ds '.la Che-leur peut également être af- 'féctÉÀeÎtÎ 'àà ' ' aht" dàs sens, dit courant de gaz une paroi, cacstttcçe par des lamelles et en la déplaçant à une vitesse apprpriée d'aTr-s le. sons de ce courant de gaz au en sens -contraé . siY iâri choisit poor la matière de la bande =a 2mt:
le comportant ona grande capacité Calorif lque spcci- ff4ue et om grand coatCie'ient de transmission de la chaleur, petit, â3asi ëvacnër-du courant de gaz, par me paroi mobile dllé'iaccatim dé là àbaleur, une grande quantité de chaleur.
Corme- cela a'déjà. été mentionnée le procédé dé- crit dans les divers exemples précédents est notanment appro- pria à l'épuration: des gaz d'échappement de moteurs à combus-
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tion: Interne, @par, exantpis de moteurs Diesel. On sait que les gaz d'échappement des moteurs Diesel contiennent non sealenent des sels inorga32iqttea 8otrs forme de particules solides, tels que RaS04 -1%*604$ CâM4j, VJDS, mais aussi des constituants acides en'particulier'de l'acide sulfurique.
Le point de rosée de ces constituants acides est' compris entre 290 C et 338 C; un abaissement de température relativement faible,
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tel que celui pouvant être facileiient obtenu par le procédé décrit préaédemnmrtl suffit à précipiter ces constituants aci- des qui se déposent par suite sur les particules solides et peuvent ainsi être séparés.
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Une analyse des gaz dlécbapperaent d'un moteur Diesel, donne' en généraL, à pleine' charge ; la composition suivante :
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<tb> CO2 <SEP> 7 <SEP> à <SEP> 9 <SEP> %
<tb>
<tb> H2O <SEP> bzz
<tb> O2 <SEP> : <SEP> 10 <SEP> %
<tb>
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.' ]. / : #' Î ' ', ,"-, " ; i , ?" " > 071 ' 1" ' . . Ç Éµ , , , ' . ' , ?7 % Candrerott-soia.. -a .. I00 mg/m3
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' , ; i ' " . < Dans ce rag# il y a lieu de remarquer qu'une sépara-tian de. 0 CL at I n'est pas nécessaire, étant donné que cee' cànàt:Lt;iz=ta n'ont pas me odeur gênante et ne sogt.' pas : daugerehz.
. '. SI l'ooc utilise pour la séparation on filtre électrique avec Ionisation par effluves, la formation d'ozo- ne se prodalsant forcément assure notamment en coopération avec la teceor- en scaffe du courant de gaz, une décomposition 'du 00: Par. aJ3-leursq, les dfvers constituants du gaz sont dans la pnpart dec ca déposés sur de l'eau ou f ornant des composas azotés de grande valence, dont le point de rosée est compris entra 90"C et 80"C) de sorte qu-'Jls peuvent être facilement traîtés par les procédés de refroidissement dé- crits.
Tontes les constructions de filtres électri-
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ques- eonnaes- jusqteà présent partent du principe ds61J.-:Iner los'particcles chargées d'Ions gazeux du courant d'aérosol en- 50LUDBttaLt ces particules chargées à un champ électrique dirige transversalement au sons du courant de l'aérosol, ce qui fait que les particules chargées sont misas en mouvement dans le. sens. du gradient de tension du champ électrique et
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sont ainsi précipitéea sur des électrodes de séparation.
Le prcig8 décrit dans ce qui suit n'est pas . basé sur cette solution', mais utilise directement la compo- sante de direction. des particules à séparer, qui est donnée
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par la sens du stouve?ient de l'aérosol, sans qu'un champ élec-
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trique trarraversar propret soit nécessaire dans ce cas pour ' la séparations
La figure l@ représenta un dispositif pour l'exécution.du procédé: à décrira.
Le courant d'aérosol est
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a#erré bzz passer, sur des pointes d'Ionisation 1:, des fils .a-1Ori:1sat1cm: on des; supports, radioactifs de rayonnement, W- 'quÓ1. les morcelas gazeuses sont transformées en ions gazeux: Ces gfiflnÉen± sa déposent,, suivant des lois connues, . :t..es' partuules satidece se trouvant dans i'aéroxoi. Les p1D1:B8 chargées de cette.manière ne se déplacent que dans la- sen du courant ce 1.) aéroso1. et rancontrent sur leur trajet des mttes @/@Étamtea 2 constituées par une toile - métallique de support armée d'une matière perméable pouvant être du métal, en.tissu de fibres de verre ou un tissu da
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matière "nthétique.
Les particules cbargées sont déposées sur le tissa ou la toile métallique par voie naturelle sans qu'il sait nécessaire d'utiliser, dans ce cas, un champ élec-
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trq!1e. Pour ma$2teuir la résistance du courant aussi faible qué possible on superpose doe très m;inces nattes filtrantes éj étages,- cette disposition en étages produisant une dét.en- ts- en étages de l'aérosol et, par suitc3, sns amélioration de l'action de séparation,
La figure 15 représente un dispositif dans lequel une source d'ionisation, affectant la :forme d'une sour- ce'de production:
d'effluves d'une source à effet Corona on d'une source radioactive 1 de rayonnement,est montée en- tre chaque étage de filtre 2, On obtient ainsi le résultat que les-produits de condensation, qui se forment dans les diverses chambresde détente en étages, peuvent être chargés et-'être ainsi séparés. Ce procédé permet d'obtenir une épu- ration absolue, d'un courant de gaz de ses- particules solides ou liquides.
Dans des cas spéciaux, on peut utiliser, comme
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élément. de filtre Intermédiaire ou final., on élément en char- bon: actif qui doit être particulierer.ien.t recommandé lorsqu' 33. y 'a également lies de séparer des constituants aromatiques
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de l'aérosol.
Pour des filtres dans lesquels des particules relativement grosses doivent âtre séparées, on peut utiliser
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à étages sans chambre d'ionisation, étant donné 4ue la',aéparatl= des particules solides peut se faire sur .les. tolias do filtre par voie mécanique.
J. Pour des raisons d'eneombreiaent, les éléments da filtre petiveot. être disposés en V au lien d'être hor i- zoBtaox-ce'qui permet d'augmenter la vitesse de passage.
..l J'" 'ij, '/,'Î ÙIX est àvident que le séparateur décrit peut être tîtilué. dànr> un filtre électrique quelconque et n'est pat8'taité mr procédé avec refroidissement du gaz à épurer, ' . ... :' .-. d la figures 16 , 40 désigne un moteur à coci- buatlomc- taterne par exemple un moteur Diesel, 41 est un chaleur, 42 un poste d'aspiration d'air et 4'-CEE filtra électrique. Le tuyau d'échappement 44 du mo-teor à combustion Interne 4Q traverse l'é changeur de chalacr'. 41 travaillant suivant le principe du contre- coUr=t-*' -19'flu:tde, d'échange thermique est de l'air qui est 'rafoolé: a: travers 1' échangeur 41 par un ventilateur 45.
Au-.IUti â' a8pirér l'air- devant être mélangé au gaz à tra- vers'le: dourtat- do'ce dernier, on peut aussi prévoir une so'afilerle poor-assurer une amenée Inparative de l'air.
C'est ainsi qizytme partie de 7.'air refoulé par l'échangeur Cie cnaleor 41 pè*at-$ par exosple, être amenée dars la cou- '.rant dè, gaz. "*LI échangeur de chaleur- 4?- est calculé de façon que. las parties de matières à séparer, qui sont conte- nues à. l*'état gazeux ou de vapeur dans le courant gazeux,,
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soient refroidies au-dessous de leur point de rosée; il se
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forme en. continu des go-uttelattes extrêmement petites qui . sagcandïssen.t dans une mesure relativement grande en s'as- giocisrantmotuellesent jusqu'à, lat'sortie du conduit gaz .marnant:-.hors de l'échangeur de chaleur, les particules soli- des eÀ'Érà##s 1"paÉ le courant gazeux servent de noyaux de codersa'G:
Cira constaté qu-'un refroidissement du cou- .rant chaud à ô0 C à 80 C dans l'échangeur de chaleur suffit .-pour; condenser'en; gouttelettes pratiquement tous les consti- tuante' odorante des gaz d'échappement d'un .moteur Diesel.
Les gouttelettes formées sont toutefois encore petites, de
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'sorte.'que âes .ù2tans.tês de champ non réalisable s dans la pratique seraient nécessaires pour pouvoir les séparer sui- vant une charge électrique dans le filtre électrique. Par ailleurs, le nombre de gouttelettes et le nombre de particu-
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- les-par puité de voimne dans 1s courant de gaz quittant 1' -changeur de chaleur sont si grands que le gaz devient Km con- ducte-or relativement bon produisant l'effondrensnt du cinaxp de: conduction, des ions dans l'apparsil d'ionisation suivant la filtra électrique.
Pour agrandir les particules à sépa-
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rer- et pour augmenter en :rxne temps leur isolement et pour "diluer" le courant gazeux, de l'air est mélangé à ce de;- nier depuis l'atmosphère environnante à la suite du refroi- dissement du gaz. Dans l'exemple représentée on prévoit -en
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42 dans le conduit à gaz quittant 1-léchangeur de chaleur 4JL des-orifices par lesquels le courant de gaz aspire de 1-*a:Lr,. - L'hmddité con-tenite dans l'air se dépose on majeure partie sur les gouttelettes servant de noyau de condensation dans, le. courant de gaz, ce dernier étant en même temps re-
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froidi et dilué r>uppl6montairem-ent-.:
Il y a lieu de remarquer que f agrandissement ainsi produit des gouttelettes est éga- lement nécessaire lorsque la séparation de ces gouttelettes se fait, non pas dans un filtre électrique,, comme dans le cas présent, mais par exemple dans un filtre mécanique. Le
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courant de gaz traité au préalable de la janisre àdc=itc ensuite dans félectro-filtre 3 au. il traverse tout d'abord un appareil d' Ionisation 46. Un appareil dl ionisation pointes s>est avéré particuliere.cnt avanta- gueux, plusieurs cellules à.osatricas étant r-parties en nid dlleau-les cote à. cate sur la section de l'appareil ârioa.i.satioar..
Chaque cellule ionisatrice cohorte une électrode =,p6:Lmté dirigée vgcs 1"aval, qui fait sais.2ic coaxialement dans une faibis mesure dans une électrode coo- péxante cylî=3i,:Lque, 'Un champ de hauts tension est produit entre les'deux électrodes, ce qui fait qu'il y sur la pointe de .ces dernières des décharges luminescentes ionisant le courant da'gaz, tandis que le champ de haute tension Imprime.'en même temps aux ions produits un fort mouvement
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transversal, de sorte que cas ions traversent 1' sn=e.nhj-= de la section du courant de gaz et chargent électriquement les particules ou gouttelettes se trouvant dans ce courait.
La production des ions se limite au voisinage immédiat de la pointe des électrodes, les ions de polarité opposée Étant
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réaspirés immédiatement vers 1.électrade à pointe tandis que les ions de même polarité que cette dernière seul dépla-
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eds transversalement aux cellules icnisatrices, c'est-à-dire radialement vers 1'extérieur en direction de l'électrode
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coopérante cylindrique, par le fort champ r'ionisation, ces ions cédant leur charge aux gouttelettes entraînees avec la courant de gaz, Les gouttelettes chargées de façon unipo- laire sont séparées dans le champ de séparation subséquent 47 .du'filtre électrique monté entre deux plaques parallèles,
avant que le courant de gaz épuré quitte ce filtre électri- que. Pour obtenir dans l'appareil d'ionisation de grandes intensités de champ avec des tensions aussi faibles que pos- sible (grande accélération- des ions avec faible production
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d'ozone et-de gaz nitrés), on prévoit avantageusement une pointe d'électrode dont la calotte présente un rayon n'ayant que 10-6 cm environ Une couche ne comportant que quel- ques atomes, d'urne matière radioactive (émetteur de rayons [alpha] ou ss) est avantageusement vaporisée sur la calotte pour accroître la, formation des ions,
tandis que la tige de l'élec- trode à pointe présente un revêtement de nickel ou de cuivre pour empêcher la production d'oscillations Indésirables qui peuvent se présenter' dans le cas d'une disposition non exacte- ment coaxiale de l'électrode à pointe. La division de la section de l'appareil d'ionisation s'effectue avantageuse- ment de façon que plusieurs autres cellules soient disposées sur un: cercle autour d'une cellule ionisatrice centrale.
Le gaz d'échappement épuré suivant le procède décrit ne. présente pratiquement aucune mauvaise odeur et ne contient plus de constituants solides ou liquides. Les va- teurs à combustion Interne munis d'un dispositif d'épuration du type décrit peuvent, par suite aussi être utilisés dans des espaces confinés (.tunnels, installations militaires, grou- pes générateurs de sécurité, submersibles, etc) . On a cons ta- té qu'on ne. peut pas supprimer l'uns desdites opérations du procédé (refroidissement, amenée d'air, séparation) pour ob- tenir des résultats utilisables.
Il est évident qu'on peut également utiliser à la place de plusieurs cellules ionisatrices une seule cellule lorsqu'on emploie un filtre électrique. De plis, les orifices d'aspiration d'air ménagés dans le conduit à gaz peuvent pré- senter des éléments de réglage pour doser la quantité d'air aspirée. Au lieu. d'employer de l'air comme milieu d'échange, l'échangeur peut également être entraîné avec de l'eau de refroidissement.
Non seulement l'appareil d'ionisation, mais également l'appareil de 'séparation placé, à la suite peuvent
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avantageusement être divisés en cellules séparées présentant, - par exemple, chacune un groupe d'électrodes cylindriques placées coaxialement les unes dans les autres à une certaine distance radiale avec une polarité variant alternativement.
'. Au cas où on utilise un. filtre pour -la séparation et réparation: des gaz et où le filtrage est lié à des conditions de sécurité déterminées, il est avanta- geux da monter à. la suite de ce filtre électrique, un filtra mécanique qui entre en action lorsque l'alimentation en cou- rant du filtre électrique est passagèrement interrompue par des phénomènes extérieure, Le filtre mécanique monte à la suite n'est pas soumis à l'usure en fonctionnement normal, étant donné que la séparation se fait exclusivement gans le filtre électrique,
de sorte que le filtre mécanique n'est .Utilisé que comme ustensile de passage sans assumer en lui- même une fonction de filtrage. Ce n'est que pour le cas où les perturbations sont produites dans le filtra électrique que.'ce filtre de sécurité entre en action.
Le processus dépuration doit remplir deux fonctions : a) La séparation des constituants soli@es et liquides ou goudronneux du courant de gaz d'échappement. b) La transformation du CO toxique se trouvât dans les gaz d'échappement en CO2 non toxique.
Le problème posé conformément aux paragraphes a) 'et b) ci-dessus exige une construction devant satisfaire aux conditions suivantes : c) Il doit se former une quantité aussi grande que. possible de molécules O3 pendant 1-'ionisation. d) Le séparateur électrique doit résister au courant de fuite jusqu'à des températures de 600 C.
Les deux conditions techniques mentionnées ne
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sur une lame 51 en queue d'aronde et sont reliés les uns aux. autres, par une -barre d'assemblage 52 filetée aux deux
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¯ extrtés et par les -écraus d'écartenent 53.
Les plaques -.-. mêmes :spn:t dans les éléments en matière -*eéramIqoËr,'de s#rte.qu.''elles peuvent suivre les dilatations ' ...thermiques'sans 'créer 'da eontrabtee dans l'élément en ma-
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-.tiere'céramiqne. ,La coeffielent de dULaiorr des él3HeIlts
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¯ d- r3.tien..eü ààt#èr6¯çéFam5qne est plus faible d'une puissa= de îǯ1 que. celui, de l'acier o u d'un métal léger, pour conserver la,distance'entre les plaques de séparation et les plaques de 'tension, on prévoit des entre toise s 52 et 54.
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z ¯ Le . ùraîit.Vde gaz entre dans la chambre d'ionisation f arß., e 'par les causons 55 pour venir dans l'appareil et est diri- g,a verticalacent .de' bas en haut., donc en sens contraire aa sana c3e abtzte ûesparticu2es solides ou liquides.
On obtie ainsi le résultat que le courant d'air ou de gaz parvenant à l'extrémité supérieure de l'appareil ne peut plus content
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de particules se détachant éventuellesient des p1aqJes de s=- paration, étant donné que de telles particules se déplaçait
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de haut en bas si l'on choisit correct=e.-it la vitesse de 1'air ou du gaz dans le filtre sous l'action de la pesanteur
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et' tendent dorrc à. Sortir du courant gazeux par voie naturel- le.' Les plaques de tension 49 prennent appui sur les iso- lateurs 56 par les vis de serrage transversales.
Les pla- ques mises à la terre prennent appui par les écrous d'écarte- . ment' 53 sur le caisson du boîtier et sont reliées à ce der- nier, la constitution des écrous d'écarte.Tent Étant choisie
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de façon. quèc.es derniers empêchent le coolissement vertical en--s* engageant dans une cavité conique de la paroi du caisson
La chambre d'Ionisation porte l'organa de main-
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tien 57 des pointes à effluves, qui est sus,:ëu sur l'iso- lateur 58.
L'amenée de la tension d'ionisation s'effectue
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par rtertuédia3re des étriers métalliques élastiques µ.,9 qui sont constitués de façon que la transmission de tension ait liée par des contacts lors d'une mise en place cote à . cote de. Plusieurs éléments du filtre. Si l'appareil de
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separatlon'esat constitué que par un seul élément de fil- .re r-.lé- eantâ,çt est établi par un doigt métallique fixé dans tmr Isolateur,,'. celmi-qi portant le guide da serrage et étant ' çf/l( 10-1caÎsson de Ijappareil. Le treillis 60> qui . est.-constitcé par en cadre métallique comportant des pointes .19 IUVerEt 3oporêea est monté sur l'organe de maintien.
. Là iî,A7 de ce8 pointes est déterminé par la nature ; (Àfl$q]ÉiQl'3àicÔOCÔnttat5OQ et la répartition, des parti- cdès des. sobstances de séparation<. Dans ce cas,, le d jaL,.1 tre'dea. pointes, à emuves et la longueur des fils à effluves soldes fonctions de la composition de 2.'aérosol.
Diverses modifications peuvent d'ailleurs être apportées, aux formes de réalisation, représentées et décrites
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eir détail, sans sortir du cadre de 1 invention.
E E VEK D 1 C A T 1 0 li S.- 1- Procédé d* épuration d'un co-urant de gaz chacd de 'ses imporetés solides, liquides et gazeuses,, carac- térisé en.ce- quë le courant de gaz chaud est mélangé à de l'air, après quoi les gomttelettes ainsi fonnbes sont sépa- rées. du courant de gaz.