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L'invention se rapporte à un épurateur électrostatique dont la zone de charge est distincte de la zone de séparation constituée'par'des'électrodes la- mellaires présentant des polarités opposées;, épurateur caractérisé en ce que celle au moins des électrodes de même polarité de la zone de séparation, possède les propriétés d'une couche semi-conductrice homogène en porte-à-faux et d'une résistance superficielle spécifique d'au moins 106 ohms, et que les conducteurs métalliques d'amenée du courant aboutissant chacun à un borel de chacune-desdités électrodes étant disposés à une distance telle des parties conductrices métalli- ques des électrodes de polarité opposée, qu'il ne se produise pas d'arc de dé- charge entre les parties conductrices métalliques de polarités opposées,
même pour la valeur maximum de la tension appliquée.
On-entend par résistance superficielle spécifique un paramètre qui, dans le cas d'une électrode plate rectangulaire, donne la valeur de la résistance totale de celle-ci lorsqu'il est multiplié par la longueur de cette plaque (la dimension suivant la direction du courant électrique) et divisé par sa largeur (la dimension perpendiculaire à la direction du courant électrique). La structure en couche de l'électrode de même que son épaisseur n'ont pas à être particuliè- rement prises en considération dans l'évaluation en question, et, au contraire, elles sont comprises dans l'expression "résistance 'superficielle spécifique". Par opposition à la résistivité d'une matière qui est le'produit d'une résistance par une longueur (ohm x cm) ladite résistance superficielle spécifique à la dimension d'une résistance (ohm).
On sait que les épurateurs électrostatiques fonctionnent de façon à. charger électriquement les particules à séparer d'un gaz puis à les dévier de la direction du courant gazeux dans un champ électrique et enfin à les séparer par dépôt sur les électrodes produisant ce champ. Jusqu'à présent, il était courant de réaliser lesdites électrodes séparatrices en un matériau bon conducteur de l'électricité, et plus paticulièrement en métal.
L'inconvénient d'électrodes séparatrices d'un tel type est toutefois de nécessiter le maintien de l'intensité du champ entre lesdites électrodes nettement au-dessous de l'intensité disruptive, car, s'il en était autrement, de petites irrégularités de la surface des électro- des, qui peuvent résulter, par exemple, de défauts de fabrication ou de parti- cules qui ont déjà été séparées, pourraient provoquer très facilement des efflu- ves ou des arcs, par suite de l'intensité excessive du champ en question en ces endroits.
Etant donné que l'on ne peut pas se garantir contre la suppression ab- solue du risque d'amorçage d'arc,même pour des intensités de champ relativement petites, les épurateurs en question ne conviennent pas à l'épuration de gaz combustibles ou explosifs, même en faisant abstraction du fait que de tels arcs provoquent, déjà dans des installations normales, des interruptions indésirables de la séparation, car, au cours de chaque arc, le système séparateur entier se décharge
L'invention est basée essentiellement sur le fait que les intensités de courant apparaissant par décharge non-visible dite de Townsend dans le volume d'air compris entre les électrodes, est de lordre de 10-6 A/m2 et que des courants d'intensité si petite peuvent traverser une électrode lamellaire d'une résisti- vité supérficielle allant de 106 à 199 ohms,
sans y produire de chute de tension appréciable. Quand on utilise une telle électrode et que l'on veille, naturelle- ment, à ce que les points de jonction des conducteurs métalliques du courant aux électrodes ainsi que les zones avoisinantes ne puissent donner lieu à des per- turbations, il ne peut absolument pas se produire d'arc ni de.décharge gazeuse susceptible de donner naissance à une étincelle au cours de la séparation des. poussières ou d'aérosols de particules solides nonconducteurs, car le courant en question ne peut atteindre une intensité suffisante par suite de l'étrangle- ment dans la résistance de ladite électrode.
La nouvelle construction d'électrode assure donc la stabilisation de ladite décharge invisible de Townsend, ét il est alors possible d'introduire des gaz combustibles et explosifs dans l'épurateur et de les débarrasser, par voie électrique, des poussières en suspension aérienne
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non conductrices, sans encourir de danger..
La stabilisation de la décharge de Townsend non visible présente trois avantages essentiels qui sont d'une grande importance pratique du point de vue de l'efficacité et dé la sécurité de fonctionnement de réparateur électrostati- que. En premier lieu les aérosols de particules solides et les poussières peu- vent être extraites du gaz à épurer avec l'intensité de champ de rupture, la plus grande, possible applicable à celui-ci, de sorte que le taux de séparation . maximum possible est-obtenu pour une durée de fonctionnement prolongée, sans qu' il soit pouxcela nécessaire de construire avec précision le système de sépara- tion à électrodes ni de stabiliser la tension qui leur est appliquée au moyen de- régulateurs de tension spéciaux.
En second lieu, étant donné la résistance élevée de l'électrode lamellaire et de la pellicule qui la recouvre, l'intensité de champ dans la zone de séparation est encore maintenue au-dessous de la valeur limite disruptive, lorsque la tension entre les fils d'amenée du courant fluctua, en même temps que la tension du réseau d'alimentation; de + 20% ou davantage, de sorte que l'incorporation d'un régulateur de tension dans la source d'alimen- tation en courant peut être ainsi évitée. En troisièmé lieu, il ne peut pâmais se produire d'étincelle susceptible d'amorcer un arc, même lorsqu'il se produit par déformation mécanique de l'électrode lamellaire ou de toute autre façon, un passage conducteur en un endroit quelconque, entre deux électrodes voisines.
L'électrode en question peut être très avantageusement constituée par du verre rendu semi-conducteur ou par une matière synthétique transparente rendue semi-conductrice. Bans ce cas, on peut en effet déterminer simplement le degré d' encrassement de l'épurateur, par exemple, par une mesure de la lumière incidente.
De plus, la matière 'séparée peut être, par exemple, enlevée au moyen d'un liquide de lavage, dont, en particulier, ah acide, et soumise ensuite à une analyse chi- mique .
Afin d'obtenir une répartition régulière du courant de décharge de
Townsend lors de défaut d'uniformité dans les écartements des électrodes, lors- que celles-ci sont grandes, il est particulièrement avantageux de réaliser 1' électrode essentiellement en une matière d'une résistivité de 1010 à 1014 ohms cm, dans laquelle'est incluse au moins une couche d'une matière conductrice de l'électricité présentant une résistivité très réduite cette couche étant reliée au fil de connexion de telle sorte que la résistance spécifique superficielle de l'électrode considéré en bloc soit d'au moins 10 ohms. Quand ladite couche in- cluse est, en outre transparentes elle ne constitue pas un obstacle à la mesure dudit degré d'encrassement.
On a déjà proposé, afin d'éviter l'amorçage d'arcs, de revêtir les électrodes métalliques d'un épurateur d'une souche de matière isolante d'une rigidité diélectrique élevée et à résistance élevée mais on n'a pas encore obte- nu ainsi de garantie totale contre le risque d'amorçage d'arcs, parce que cette coudhe isolante, tout en présentant une résistance élevée, est soumise à des dé- charges disruptives et que déjà une légère altération mécanique peut conduire à un claquage.
Par contre, avec l'électrode selon l'invention, la densité de cola- tant ne peut atteindre nulle part la valeur nécessaire pour provoquer l'amorçage d'un arc, car elle est limitée par la résistance superficielle de la couche con- stituant cette électrode et par la résistance de cete dernière.
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On a déjà employé également dans des épurateurs électrostatiques à électrodes centrales à effluve des électrodes de condensation en verre ou en cé- ramique, lorsqu'il s'agissait, de condenser des brouillards l'acides ne devant pas attaquer lesdites électrodes de condensation. Dans ce cas, il se forme, avec le vent d'ions, sur les. électrodes non-conductrices au départ, un film adhérent cons- titué par un électrolyte qui rend ces électrodes faiblement résistantes. Avec de tels dispositifs, on ne pouvait, cependant, séparer que les gouttelettes conduc- trices des gaz traversant ces dispositifs, pendant leur fonctionnement prolongé, et sans obtenir la stàbilisation décrite ci-dessus, à l'égard de la formation
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d'étincelles ou des oscillations de tension du réseau.
A cela, il faut ajouter qu'avec de tels dispositifs, on est exposé à tous les incidents imaginables en fonction de la nature même de la matière qui se dépose, sans possibilités.,-de contrôle. Par contre, l'électrode selon l'invention présente des propriétés élec- triques et physiques réglables et mesurables, exactement définies, grâce auxquel- les on est assuré de la stabilisation du champ électrique dans un système à élec- trodes de séparation non altéré à l'égard de décharges par effluves ou étincelles, ou de variation de tension du réseau d'alimentation.
Il suffit, pour stabiliser l'effet de décharge de Townsend, que l'une au moins des deux électrodes de polarités différentes présente une résistance spécifique superficielle de 106 ohms au moins.
Ainsi qu'il a déjà été mentionné, on doit apporter un soin tout par- ticulier à la disposition des jonctions des fils d'amenée du courant aux électro- des de telle façon, qu'il ne risque pas de se produire dans leur voisinage immédiat, des décharges gazeuses susceptibles d'amorcer des arcs. A cet effet, l'électrode semi-conductrice en question peut avantageusement... comporter une partie extérieure à l'espace de séparation d'une longueur telle que ses jonctions avec les conduc- teurs d'amenée du courant, à l'extérieur du champ séparateur, présentent un écar- tement de sécurité suffisant vis-à-vis des parties conductrices métalliques des électrodes de polarité opposée.
De cette façon, on est également sûr que les densité de courant dans les: parties de l'espace de séparation voisines de cette jonction ne seront pas trop élevées par suite de la résistance suffisamment gran- de intercalée.
Une telle garantie de sécurité est toutefois obtenue également si les conducteurs d'amenée du courant aux deux électrodes de polarité opposée et d'une résistance spécifique superficielle de 106 ohms au moins sont connectées à des zones marginales opposées de ces électrodes.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la descrip- tion suivante, en référence au dessin annexé, sur lequel :
La figure 1 représente un système d'électrodes de séparateur dont l'une est réalisée selon l'invention;
La figure 2 représente un système analogue d'électrodes qui sont toutes réalisées selon l'invention.
Le système d'électrodes de la figure 1 est constitué par les deux électrodes extérieures 1 et 2 qui sont portées au mime potentiel. Entre celles-ci se trouve une électrode intermédiaire 3 qui est reliée à ces électrodes par 1' intermédiaire d'un générateur 4 de tension continue, de sorte qu'un champ électri- que intense règne dans les zones 5 délimitées par les deux ensembles d'électrodes en question et par les sections A et B. Si maintenant le gaz à purifier est in- troduit dans lesdites zones 5 suivant le sens des flèches, les particules en- traînées parle courant gazeux, qui sont-chargées électriquement, d'en séparent pour se déposer sur les électrodes.
Etant donné que ledites particules ne présentent de préférence qu'une seule polarité, leur séparation s'effectue en général par dépôt sur l'une des deux électrodes.
Dans cet exemple de réalisation, les électrodes 1 et 2 doivent être métalliques tandis que l'électrode 3 doit,par contre;, être faite en verre'ou en matière synthétique. On sait que le verre présente une résistivité de l'ordre de 80 1011 à 3.1014 ohms.cm. Ainsi, on peut fabriquer sans difficultés, des électro- 'des lamellaires qui présentent une résistance spécifique superficielle de 10 ohms au moins.
Cependant, afin d'éviter que la chte de tension dans l'électrode 3 ne devienne trop élevée, on inclut une couche 6 très résistante, telle que, par exemple, une mince couche métallique transparente ou une couche semi-conductrice.
La dite couche est reliée dans la portion d'électrode 10 située à l'extérieur du
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champ de séparation, par l'intermédiaire d'une couche conductrice 13 en métal au conducteur 7 venant du générateur de courant 4, tandis que les électrodes métal- liques 11 et 12 sont reliées à la seconde borne de ce générateur 4 par les con- ducteurs 8 et 9, du côté de l'admission du gaz.
Lorsque toutes les électrodes sont constituées par du verre conte- nant une couche incluse métallique ou semi-conductrice, tilanspadèntee on peut mesurer le degré d'encrassement de l'appareil le cas échéant au moyen d'une source lumineuse, de l'extérieur, sans difficulté. Un tel dispositif est représenté à la figure 2. Chacune des électrodes 14,15 et 16 satisfait à la condition spé- cifiée par l'invention, c'est-à-dire qu'elle présente une résistance spécifique superficielle de 10 ohms au moins. Chacune de ces électrodes contient une couche
17 qui est faite en une matière relativement plus conductrice que la matière con- stituant la partie restante de l'électrode. Les fils de connexion 19,20 et 21 relient le générateur 18 de tension aux bandes conductrices métalliques 22,23 et
24.
Dans le cas présent, la jonction des fils de connexion à des bords opposés des électrodes de polarité différente est réalisée de telle façon que la résis- tance globale soit sensiblement la même en chaque endroit pour les courants traversant les champs électriques, résistance qui résulte donc essentiellement des résistances,,. individuelles des deux portions d'électrodes traversées par le courant.
On peut fabriquer les{électrodes 13, 14 , 15 et 16 à partir d'une seule couche fortement résistante en une matière semi-conductrice ayant une ré- sistance spécifique appropriée. Du chlorure de polyvinyle ayant une certaine teneur pondérale en'suie ou en graphite, peut convenir, par exemple, à cet effet.
Evidemment, on peut également assembler en un seul bloc plus de deux électrodes de même polarité, de façon à obtenir une surface de séparation aussi grande que possible. Les électrodes lamellaires en question peuvent avoir une for- me arbitraire qui peut être non seulement plane, mais également cylindrique, conique ,etc...