EP0658685B1 - Dispositif pour séparer de particules de suie contenues dans le gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne - Google Patents

Dispositif pour séparer de particules de suie contenues dans le gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne Download PDF

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EP0658685B1 EP19940890211 EP94890211A EP0658685B1 EP 0658685 B1 EP0658685 B1 EP 0658685B1 EP 19940890211 EP19940890211 EP 19940890211 EP 94890211 A EP94890211 A EP 94890211A EP 0658685 B1 EP0658685 B1 EP 0658685B1
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Claims (20)

  1. Filtre électrique destiné à extraire les particules de suie des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne, en particulier des moteurs Diesel, dans lequel au moins une couche constituée par un isolant électrique est disposée entre au moins deux couches constituées par des conducteurs électriques, qui font fonction d'électrodes à des potentiels électriques différents, et dans lequel, entre au moins deux couches, il y a toujours un des canaux d'écoulement superposés qui reste dégagé pour la circulation des gaz d'échappement, lesquels sont bordés au moins d'un côté par une couche isolante, et le champ électrique est perpendiculaire au sens d'écoulement des gaz d'échappement, caractérisé en ce que le filtre électrique est formé par des couches (1, 4, 5) de matériaux conducteurs et de matériaux céramiques régulièrement empilées ou enroulées, lesquelles sont écartées les unes des autres par des écarteurs (3) réalisés dans un isolant électrique, et l'on a prévu deux couches électriquement conductrices (4, 5), à des potentiels différents, de part et d'autre de chaque canal d'écoulement (2), la différence de potentiel des potentiels électriques auxquels sont connectées deux couches conductrices électriques (4, 5) contiguës étant suffisante pour garantir dans la section d'écoulement libre une intensité de champ égale à 100 V/mm au moins, et dans chaque canal d'écoulement (2) la surface de jonction négative, traversée par un champ électrique, comporte une surface céramique, les couches conductrices électriques (4, 5) présentent une section constante et la dimension d de la section d'écoulement d'au moins un canal d'écoulement (2) dans le sens du champ électrique obéit à la relation : d [cm] ≤ 500 v [cmsec -1 ] ,
    Figure imgb0006
     dans laquelle v représente la vitesse d'écoulement moyenne des gaz d'échappement à épurer dans la section d'écoulement concernée du filtre électrique.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intensité du champ dans chaque canal d'écoulement est au moins égale à 300 V/mm et la dimension d de la section d'écoulement d'au moins un canal d'écoulement (2) dans le sens du champ électrique obéit à la relation : d [cm] ≤ 200 v [cmsec -1 ] ,
    Figure imgb0007
     dans laquelle v représente la vitesse d'écoulement moyenne des gaz d'échappement à épurer dans la section d'écoulement concernée du filtre électrique.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins une face d'au moins une couche isolante (1) est munie d'écarteurs (3) en forme d'entretoises orientées dans le sens d'écoulement ou en forme de nodules.
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les écarteurs (3) des couches isolantes (1) superposées sont décalés les uns par rapport aux autres.
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la distance entre les écarteurs (3), parallèles les uns aux autres, sur une couche isolante (1) est au moins égale à 10 mm, de préférence 20 mm au moins.
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu de monter deux groupes de couches électriquement conductrices (4, 5) à des potentiels différents, chaque deuxième couche électriquement conductrice (4, 5) étant au même potentiel électrique.
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux couches isolantes (1), céramiques par exemple, dont une face est munie d'écarteurs (3) en forme d'entretoises ou de nodules, dans lesquelles les écarteurs (3) sont orientés les uns vers les autres, s'enclenchent dans ces premières couches électriquement conductrices (4), qui sont par exemple des feuilles métalliques, et ces empilements quant à eux sont reliés électriquement par un montage en parallèle à des deuxièmes couches électriquement conductrices (5), par exemple des feuilles métalliques, en formant avec elles un nouvel empilement alterné, les deuxièmes couches électriquement conductrices (5) étant interconnectées et étant à un potentiel négatif, et toutes les premières couches électriquement conductrices (4) étant interconnectées et étant à un potentiel positif.
  8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le filtre électrique est composé d'écarteurs (3) intercalés, formés par des feuilles métalliques revêtues d'un matériau céramique, chaque deuxième feuille métallique étant au même potentiel.
  9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le filtre électrique est enroulé de manière à former deux couches constitués par des feuilles métalliques isolantes mutuellement, dont au moins une face, de préférence les deux faces, est revêtue d'un matériau céramique et ces deux feuilles sont reliées aux pôles d'une source de courant, des écarteurs (3) étant disposés entre les feuilles métalliques.
  10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les écarteurs (3) incorporés entre les feuilles métalliques enroulées et revêtues d'un matériau céramique, sont des billes en céramique, qui sont fixées dans leur position sous l'effet de la tension et de la déformation élastique des deux feuilles métalliques enroulées.
  11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'épaisseur des couches isolantes (1) en céramique est inférieure à 3 mm, de préférence inférieure à 2 mm, et lesdites couches isolantes contiennent des fibres de renforcement, de préférence en verre de quartz.
  12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les couches isolantes (1) et les écarteurs (3) n'ont pas la même résistivité, la résistivité des écarteurs (3) étant nettement plus élevée que celle des couches isolantes (1), les valeurs de résistivité particulièrement avantageuses étant comprises entre 106 ohm cm et 1010 ohm cm pour les couches isolantes (1) et étant de préférence supérieures à 1011 ohm cm pour les écarteurs (3).
  13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la courbe de température de la tension de fonctionnement correspond à chacune des valeurs de résistivité des couches isolantes (1) et des écarteurs (3).
  14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les couches isolantes sont réalisées dans un matériau avec un coefficient de température électrique positif.
  15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le matériau des couches isolantes (1) présente une résistivité comprise entre 106 ohm cm et 1010 ohm cm, de préférence entre 107 ohm cm et 109 ohm cm.
  16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que la surface du matériau céramique utilisé pour les couches isolantes (1) contient au moins 10 %, de préférence au moins 30 %, de pores ouverts.
  17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le matériau céramique est dopé avec du vanadium et/ou du strontium, de préférence avec du titanate de strontium.
  18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que, dans la couche la plus négative des deux couches électriquement conductrices de chaque canal d'écoulement (2), le bord en regard du sens d'écoulement des gaz d'échappement de la couche conductrice (5) est décalé vers l'arrière, et au moins un fil de décharge est fixé contre les parties latérales de ces couches (4).
  19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que les couches électriquement conductrices (4) sur lesquelles est fixé au moins un fil de décharge (10), sont séparées mécaniquement dans le sens perpendiculaire au sens de l'écoulement, et électriquement de manière amorçable, des autres couches électriquement conductrices (4).
  20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que les couches électriquement conductrices positives (5), dans la zone des fils de décharge (10), sont elles aussi séparées mécaniquement et électriquement des autres couches électriquement conductrices (5) dans le sens perpendiculaire au sens de l'écoulement, et en ce que, de préférence, une certaine catégorie de ces couches électriquement conductrices (4, 5) peut être amorcée à l'aide d'une tension à haute fréquence.
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