FR2983093A1 - Dispositif de collecte electrostatique de particules en suspension dans un milieu gazeux - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) de collecte électrostatique de particules en suspension dans un milieu gaz par effet corona au moyen d'une électrode de décharge (4). Selon l'invention, on prévoit : - au moins une paroi transversale (9) à la paroi de collecte (3) dont une partie (30) forme l'électrode de collecte, la paroi transversale ayant une forme adaptée pour défléchir la trajectoire d'un liquide présent dans le gaz et s'écoulant sur l'électrode de collecte et entraînées jusqu'à ladite paroi transversale de sorte que le liquide contenant les particules collectées s'écoule en aval de la paroi transversale; la paroi transversale (9) délimitant une ouverture (5) reliée à des moyens d'aspiration pour aspirer uniquement le gaz, - une paroi tronconique (7) en aval de l'ouverture (5) et dans la continuité de la paroi de collecte (3) permettant la collecte uniquement desdites particules contenues dans le liquide.

Description

DISPOSITIF DE COLLECTE ELECTROSTATIQUE DE PARTICULES EN SUSPENSION DANS UN MILIEU GAZEUX DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un dispositif de collecte électrostatique de particules en suspension dans un milieu gazeux, plus particulièrement humide voire très humide.

Elle a trait plus particulièrement à une amélioration de solution de collecte des particules en aval de la zone de séparation du gaz. ART ANTÉRIEUR La détection et l'analyse des particules 15 présentes dans l'air ambiant constituent une préoccupation actuelle majeure, que ce soit pour la surveillance de l'environnement avec la présence dans l'air ambiant de nanoparticules produites par l'activité humaine, des problématiques de santé avec un 20 besoin évident de protéger les populations des agents pathogènes aéroportés (légionelles, grippe, etc) et des enjeux de sécurité (détection d'attaques biologiques). Les dispositifs de collecte visés à cette fin doivent idéalement présenter les fonctions 25 suivantes : - permettre la récupération la plus complète possible des particules capturées pour les analyser, - avoir un débit de fonctionnement élevé (d'une dizaine à plusieurs centaines de litres d'air par minute), - ne pas présenter de nuisance sonore, 5 notamment s'ils doivent être mis en oeuvre dans des lieux accueillant du public. De nombreux dispositifs existent pour purifier l'air et/ou collecter les particules aéroportées. Ils sont souvent classés selon le ou les 10 principe(s) physique(s) mis en oeuvre pour extraire les particules de l'air qui les véhiculent. Parmi ces dispositifs, certains reposent sur l'utilisation d'un champ électrique intense pour créer un effet de décharge corona; ils sont couramment 15 appelés électrofiltres ou précipitateurs électrostatiques. Un électrofiltre (Electrostatic Precipitator en anglais, abbréviation ESP) est un appareil qui collecte les particules présentes dans un 20 gaz en appliquant un champ électrique sur une trajectoire des particules en suspension dans ce gaz. Plus exactement, ce champ électrique, élevé (plusieurs dizaines de milliers de volts par centimètre au voisinage de l'électrode de décharge) est induit par 25 deux électrodes disposées à proximité l'une de l'autre: une première électrode polarisée ou électrode de décharge, généralement en forme de fil ou de pointe, étant disposée en regard d'une deuxième électrode, cette dernière se présentant sous la forme d'une 30 contre-électrode, généralement de géométrie cylindrique. Le champ électrique existant entre les deux électrodes ionise le volume de gaz situé dans l'espace inter-électrodes, et notamment une gaine ou couronne de gaz située autour de l'électrode de décharge. Les charges créées, en migrant vers la contre électrode, ionisent les particules à séparer. Les particules chargées ainsi créées migrent alors vers la contre-électrode, sur laquelle elles peuvent être collectées. Cette contre-électrode est usuellement appelée électrode de collecte. Ce phénomène est appelé décharge par effet couronne ou effet corona. Du fait du niveau du champ électrique requis, il est nécessaire d'utiliser une électrode de décharge qui a un très faible rayon de courbure. Les électrodes de décharge rencontrées sont donc généralement soit des pointes soit des fils. La collecte des particules par un électrofiltre est efficace, y compris pour des particules de quelques dizaines à quelques centaines de nanomètres (voir publication [1]).

Récemment, les équipes de M. Yao et G. Mainelis et M. Sillanpaa (voir publication [2]) ont employés le procédé de collecte électrostatique pour collecter des micro-organismes en vue de leur analyse. Ils ont astucieusement substitué à la paroi de collecte un milieu de culture. Les particules collectées sont ainsi directement collectées sur leur milieu d'analyse. L'inconvénient principal de ce procédé est que la méthode d'analyse est restreinte à la culture et qu'elle nécessite une intervention manuelle pour récupérer le milieu de culture après chaque collecte.

L'équipe de Mr.Rahman (voir publication [3]) a employé le même procédé de collecte et présente une méthode pour procéder à des analyses par d'autres techniques. Toutefois, ce procédé nécessite également 5 beaucoup d'interventions manuelles et ne se prête pas à une automatisation. Un procédé, indépendant des techniques d'analyse, consiste à collecter les particules dans un film liquide. Ce procédé possède en outre l'avantage de 10 permettre une récupération sans intervention manuelle. La demande de brevet WO 2004/041440 décrit ainsi un dispositif dans lequel les particules capturées sur l'électrode de capture peuvent être entrainées et récupérées par ruissellement d'un liquide 15 débordant d'un réservoir. Les principaux avantages de cette solution sont que le liquide ruisselant sur l'électrode de capture circule en circuit fermé et il est possible d'augmenter la concentration en particules à analyser. Cependant, les inconvénients sont nombreux. 20 D'une part, à chaque (re)circulation du liquide de rinçage, des particules récupérées peuvent s'accrocher aux parois du circuit fluidique. Ce risque est particulièrement élevé au niveau de la pompe. Ces particules risquent alors de ne pas être analysées et 25 pourraient contaminer les analyses ultérieures notamment s'il s'agit de microorganismes. D'autre part, l'électrode de capture est une pièce nue sous tension. Il faut donc assurer et garantir une bonne isolation électrique du circuit hydraulique. Enfin, le liquide de 30 rinçage débordant d'un réservoir s'écoule depuis le haut de l'électrode de capture jusqu'à une goulotte.

Cette électrode doit être parfaitement verticale sinon le liquide pourrait ne s'écouler que d'un seul côté de l'électrode. La goulotte pourrait également déborder. Si le dispositif est un peu incliné, le liquide de rinçage pourrait également être déversé dans le circuit aéraulique. Autrement dit, l'utilisation du dispositif selon cette demande WO 2004/041440 impose un positionnement vertical très précis. La demande de brevet US 2004/0139853 divulgue un dispositif dans lequel les particules capturées sur un faisceau d'électrode de collecte sont entrainées et récupérées par un liquide projeté par des buses situées au centre du dispositif. Le problème d'isolation électrique que présente le dispositif selon la demande de brevet WO 2004/041440 précitée est résolu dans la mesure où les électrodes de capture sont mises à la terre. En outre, le liquide entrainant les particules capturées étant projeté par des buses, l'ensemble des surfaces de capture est donc correctement rincé même si en fonctionnement le dispositif n'est pas parfaitement disposé à la verticale. L'inconvénient majeur d'un tel dispositif est que le liquide de rinçage est aussi récupéré dans une goulotte. Ainsi après avoir rincé les électrodes de capture, le liquide pourrait donc retomber dans le circuit aéraulique si le dispositif n'est pas disposé à la verticale. La demande de brevet WO 2007/012447 divulgue également un dispositif dans lequel Les 30 particules capturée sur l'électrode de capture peuvent être entrainées et récupérées par ruissellement d'un film d'eau. Le problème d'isolation électrique que présente le dispositif selon la demande de brevet WO 2004/041440 précitée est résolu dans la mesure où le potentiel de l'électrode de capture peut être choisi pour ne présenter aucun risque pour les utilisateurs. Un inconvénient de ce dispositif est que la paroi de capture plonge partiellement dans un réservoir qui pourrait déborder si le dispositif n'est pas placé verticalement.

La demande de brevet WO 00/00291 divulgue un dispositif analogue à celui de la demande US 2004/0139853 précitée avec le même avantage afférent: les particules capturées sur un faisceau d'électrodes de capture sont entrainées et récupérées par un liquide projeté par des buses situées au centre du dispositif ; le liquide entrainant les particules capturées étant projeté par des buses, l'ensemble des surfaces de capture est donc correctement rincé même si en fonctionnement le dispositif n'est pas parfaitement disposé à la verticale. Les inconvénients du dispositif divulgué sont que les particules sont récupérées dans une goulotte avec les mêmes contraintes que celle de la demande US 2004/0139853. En outre, le circuit aéraulique divulgué est constitué de rétrécissements importants qui imposent l'emploi de pompes puissantes. Ce dispositif risque donc de consommer beaucoup d'énergie et d'être bruyant. La demande de brevet WO 2004/041412 divulgue un dispositif dans lequel les particules sont séparées du flux d'air principal par un électrofiltre et capturées en final par un autre procédé comme par exemple un procédé cyclonique. Un tel dispositif a pour avantage de pouvoir être utilisé avec ou sans ajout d'eau. De plus, il présente l'avantage de pouvoir être incliné sans conséquence sur son efficacité de capture.

En revanche, les moyens divulgués impliquent de fortes pertes de charges. Aussi, tout comme pour le dispositif de la demande de brevet WO 00/00291 précitée, il est nécessaire de prévoir des pompes puissantes avec des risques inhérents de consommation importante d'énergie et de génération importante de bruits. Enfin, la demande de brevet FR2929860 divulgue un dispositif avec un récupérateur de gouttelettes pourvu d'une paroi latérale grillagée par des lamelles et ayant une forme convergente en forme de cône vers un orifice d'écoulement, les lamelles de ce cône étant conductrices constituant ainsi la contre électrode du dispositif de capture électrostatique. L'air traité et les gouttelettes à récupérer en vue de leur analyse sont séparés par le dispositif qui est très compact. Ce dispositif présente néanmoins l'inconvénient que l'air traité est susceptible d'entraîner des gouttelettes s'écoulant sur les bords des lamelles en dehors du dispositif. En outre, la jonction entre la paroi de capture et les lamelles conductrices formant l'électrofiltre est discontinue: de fait, une gouttelette s'écoulant sur la paroi de capture peut arriver entre deux lamelles adjacentes et donc dans une fente destinée à l'évacuation de l'air. Enfin, un autre avantage important des 30 dispositifs selon les deux demandes de brevets précitées W02007/012447 et FR 2929860 est que ce sont des dispositifs de collecte électrostatique compacts, c'est-à-dire qui peuvent être transportables voire même portables. Le but général de l'invention est de 5 proposer un dispositif de collecte par effet électrostatique de particules en suspension dans un milieu gazeux le cas échéant à fort taux d'humidité qui pallie tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur précité et donc, qui présente une collecte 10 efficace, sans intervention manuelle, sans contrainte forte d'utilisation en position verticale, sans risque de contamination du circuit aéraulique, et enfin, sans augmentation notable des pertes de charges du circuit aéraulique. 15 EXPOSÉ DE L'INVENTION Pour ce faire, l'invention a pour objet, un dispositif de collecte électrostatique de particules en suspension dans un gaz comprenant une chambre de capture avec une paroi de capture, dont une partie 20 forme une électrode dite de capture, ladite électrode de capture étant disposée en regard d'une électrode de décharge, de façon à créer une décharge couronne entre elle-même et l'électrode de capture, ladite paroi de capture s'étendant à la périphérie de l'électrode de 25 décharge. Selon l'invention, le dispositif comprend en outre : - au moins une paroi transversale faisant saillie par rapport à ladite paroi de récupération, 30 ladite paroi transversale ayant une forme adaptée pour défléchir la trajectoire d'un liquide s'écoulant vers ladite paroi transversale de sorte que le liquide contenant les particules collectées s'écoule en aval de la paroi transversale, - au moins une première ouverture, dans la paroi de récupération, au niveau de l'espace délimité par ladite paroi transversale, ladite première ouverture étant adaptée pour laisser passer le gaz exempt du liquide et des particules, - une paroi en forme de tronc de cône s'étendant en aval de ladite ouverture en continuité de la paroi de collecte avec la grande base du tronc de cône la plus proche de ladite ouverture et la petite base réduite à une deuxième ouverture.

Pour la mise en oeuvre du procédé, le dispositif peut comprendre en outre des premiers moyens d'aspiration pour aspirer le gaz en aval de la chambre de collecte. Le dispositif peut éventuellement comprendre des deuxièmes moyens d'aspiration reliés à la deuxième ouverture pour aspirer le liquide contenant les particules qui s'est écoulé le long de la paroi tronconique. Avantageusement, la paroi transversale fait 25 saillie par rapport à ladite paroi de récupération selon une distance supérieure à la longueur capillaire du liquide dans le gaz. On rappelle ici que la longueur capillaire est une dimension caractéristique d'un liquide sur 30 laquelle les forces capillaires et les forces gravitationnelles sont de même grandeurs. Pour l'eau, la longueur capillaire Lc a pour valeur : Lc X - 2.7 mm p .g dans laquelle À représente la constante de tension superficielle de l'eau (-70-73 mJ/m2); g l'accélération gravitationnelle et p la masse volumique (-lkg/L). D'une façon générale, dans la majorité des cas de figure, la longueur capillaire sera considérée comprise entre 2 et 10mm, et le plus généralement comprise entre 2 et 5 mm. En choisissant judicieusement une paroi transversale s'étendant, par rapport à la paroi de la chambre, d'une distance supérieure à la longueur capillaire de la phase liquide éventuellement présente, on diminue les risques d'apparition d'un pont liquide maintenu par les forces capillaires puisqu'on privilégie les forces gravitationnelles.

Lorsque la paroi transversale est en forme de tube, celui-ci peut être avantageusement biseauté, de telle sorte que la distance entre l'extrémité du tube et la paroi périphérique de capture de la chambre décroit selon la direction d'écoulement du liquide.

Ainsi, selon l'invention, on définit une paroi transversale qui a pour fonction la déflection du liquide qui s'écoule depuis la paroi de capture vers la paroi de récupération proprement dite en forme de tronc de cône. Les gouttelettes contenant les particules initialement en suspension dans l'air à traiter sont ainsi piégées efficacement par l'écoulement et entraînement sur la paroi de capture, puis défléchies par la ou les parois transversale tandis que l'air exempt de liquide et des particules est guidé par la(les) paroi(s) transversale(s) et aspiré par les 5 ouvertures transversales et enfin, le liquide contenant les particules s'écoule sur la paroi en forme de tronc de cône par la deuxième ouverture (un simple orifice). Selon un mode de réalisation, ladite paroi transversale est inclinée, l'axe selon laquelle elle 10 s'étend formant un angle 0 supérieur à 90° par rapport à l'axe selon lequel le liquide s'écoule. Selon un mode de réalisation, ladite paroi transversale forme un tube, de section circulaire ou elliptique. Lorsque la section est elliptique, le grand 15 axe de l'ellipse est dirigé selon le sens d'écoulement du liquide. Une telle configuration permet de minimiser la perturbation de l'écoulement de l'air. Le dispositif comprend de préférence un nombre égal à n parois transversales et premières 20 ouvertures réparties régulièrement et espacées d'un angle de 21J/n. Afin de ne pas augmenter de manière significative les pertes de charges, la section totale des premières ouvertures est avantageusement égale à la 25 section délimitée par la paroi périphérique de capture immédiatement en amont desdites premières ouvertures. On peut ainsi utiliser des moyens d'aspiration pas nécessairement puissants et bruyants. Selon un mode de réalisation, les n parois 30 transversales sont formées chacune d'un tube, chaque tube se rejoignant, en aval de la chambre de collecte, pour former, en leur intersection, une bouche d'aspiration commune à l'ensemble des tubes, de telle sorte que l'air est admis par la bouche avant de gagner les tubes, sous l'effet des premiers moyens d'aspiration. Avantageusement, chaque tube est incliné selon le sens d'écoulement du liquide, comme précédemment décrit. La bouche de collecte est de préférence centrée selon l'axe de la chambre de collecte.

La bouche d'aspiration peut prendre la forme d'une chambre d'admission d'air, dont la surface externe comprend des fentes, chaque fente constituant alors une ouverture pour l'admission d'air à l'intérieur de la chambre d'admission, vers les tubes.

Avantageusement, les fentes sont tangentielles à la paroi de la bouche d'aspiration. Par tangentiel, on entend que la normale à l'ouverture formée par le fente forme un angle non nul avec la normale à la paroi. Une telle configuration permet la création d'un écoulement d'air tournant, qui forme un vortex à l'intérieur de la chambre de capture. Cela augmente le temps de séjour de l'air dans le dispositif. On maximise alors le rendement de capture. Dans une telle configuration, la chambre 25 d'admission peut être cylindrique ou conique Le demi-angle au sommet du tronc de cône est compris entre 10° et 80°, de préférence compris entre 20° et 40°. Avantageusement, la paroi en forme de tronc 30 de cône et les premières ouvertures sont constituées d'une seule pièce, de préférence en matériau hydrophobe, tel que le polytétrafluoroéthylène (code PTFE) tel que le Téflon®, ou le polyfluorure de vinylidène (code PVDF). La pièce comprend de préférence un épaulement annulaire adjacente à l'(aux) ouverture(s) à l'opposé du tronc de cône, l'épaulement annulaire constituant un support de la paroi de capture. On peut ainsi réaliser directement la jonction entre la paroi de capture et la paroi tronconique de récupération en mettant en appui celles-ci l'une contre l'autre. Le(s) tube(s) est (sont) assemblé(s) de préférence individuellement sur l'(les) ouverture(s) de la pièce. L'assemblage peut être réalisé par emboitement avec un collage éventuel.

Avantageusement, ces tubes sont constitués d'un matériau hydrophobe, tel que le polytétrafluoroéthylène (code PTFE) tel que le Téflon®, ou le polyfluorure de vinylidène (code PVDF). Les deuxièmes moyens d'aspiration peuvent être constitués par une pompe péristaltique. La deuxième ouverture peut être soit reliée à un réservoir de collecte soit directement à un système d'analyse des particules. Pour être sûr de ne pas amener de particules vers les moyens d'aspiration, un filtre peut être disposé entre la sortie des premières ouvertures et des premiers moyens d'aspiration. Typiquement, il peut s'agir d'un filtre obtenu à partir d'un substrat plié sur lui-même de manière à présenter la plus grande surface développée possible afin d'introduire un minium de pertes de charge.

L'invention concerne également l'utilisation du dispositif de collecte électrostatique décrit précédemment dans laquelle le gaz est de l'air contenant éventuellement de l'eau sous forme liquide ou vapeur. De préférence, l'utilisation du dispositif est en tant que collecteur de particules. Le dispositif selon l'invention répond parfaitement aux objectifs fixés puisqu'il permet à la fois : - d'avoir une récupération efficace des particules en aval de la chambre de capture grâce à la paroi en forme de tronc de cône, - de s'affranchir d'une contrainte forte sur le positionnement vertical. En effet, l'écart autorisé par rapport à la verticale est directement dicté par le choix de l'angle au sommet de la paroi tronconique que l'on peut aussi désigner par cône de récupération. Ainsi, l'angle au sommet pouvant être faible, l'écart de positionnement autorisé par rapport à la verticale peut être très important pour un dispositif selon l'invention par comparaison aux dispositifs de collecte selon l'état de l'art comprenant une goulotte en tant que moyen de récupération. A titre d'exemple, on peut souligner ici qu'une paroi en forme de cône selon l'invention ayant un demi angle au sommet de l'ordre 30° peut autoriser un écart de positionnement du dispositif jusqu'à presque 60° par rapport à la verticale, - d'éviter tout risque de contamination du 30 circuit aéraulique (premiers moyens d'aspiration) par les particules du fait de la déflection systématique du liquide contenant les particules par la(les) paroi(s) transversale(s), - d'introduire de très faibles pertes de charges et donc de nécessiter des pompes d'aspiration peu puissantes. Il est ainsi possible de réaliser un dispositif relativement silencieux. En outre, l'air circule avantageusement avec une vitesse faible dans la chambre de capture. On peut d'ailleurs adapter les premiers moyens d'aspiration afin que la vitesse de l'air soit faible au point d'avoir un écoulement d'air laminaire. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée de l'invention faite en référence aux figures suivantes parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de collecte électrostatique selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure lA est vue schématique en vue de dessus d'un dispositif selon la figure 1, - la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de collecte électrostatique selon un autre mode de réalisation de l'invention, - les figures 3 et 4 sont des vues schématique en coupe longitudinale du dispositif de collecte selon la figure 2 et selon des variantes 30 différentes, - les figures 5A à 5C sont des vues schématiques en coupe partielle et en perspective d'une pièce et de tubes assemblés à cette pièce pour la mise en oeuvre du dispositif de collecte selon l'invention, - la figure 6 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'un mode particulier de réalisation, - la figure 6A est vue schématique en vue de dessus d'un dispositif selon la figure 6, - la figure 7 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'un mode particulier de réalisation, selon lequel les parois transversales se rejoignent pour former à leur intersection, une bouche d'aspiration, - les figures 7A et 7B sont des vues schématiques, respectivement en vue de coupe longitudinale et en vue de coupe transversale une variante d'une bouche d'aspiration conforme à l'invention, - les figures 8A et 8B sont des vues schématiques, respectivement en vue de coupe longitudinale et en vue de coupe transversale une autre variante d'une bouche d'aspiration conforme à l'invention.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Dans la description qui va suivre les termes « entrée », « sortie » « amont », « aval » sont utilisés par référence avec la direction d'aspiration de l'air qui se fait verticalement du haut vers le bas.

De même, les termes « supérieur », « inférieur », « au dessus », « au dessous » sont utilisés par référence à l'orientation physique verticale du dispositif de collecte électrostatique selon l'invention. Le dispositif 1 selon l'invention constitue un dispositif de collecte de particules en suspension dans un fluide contenant de l'air en tant que phase gazeuse et donc est un électrofiltre d'épuration de l'air. Dans un tel dispositif, un liquide, par exemple de l'eau ou une solution aqueuse, peut être admis : - soit de façon simultanée au gaz traité par le dispositif (par exemple sous la forme de vapeur d'eau ou de gouttelettes), et l'on parle alors d'un électrofiltre humide (injection de gouttelettes) ou semi-humide (injection de vapeur), - soit suite au traitement d'un gaz, et, dans ce cas, le long de la paroi de capture, afin de recueillir les particules capturées, - soit préalablement au traitement d'un gaz et, dans ce cas, le long de la paroi de capture, afin 20 de nettoyer le dispositif avant ou après son utilisation. Ces différents types d'admission de liquide dans le dispositif (avant traitement, en cours de traitement, suite au traitement) peuvent être cumulés. 25 Dans tous ces cas de figure, des gouttelettes de liquide, se forment et/ou s'écoulent le long de la paroi de capture. Il faut éviter que ces gouttelettes ne s'accumulent et forment un film continu le long de la paroi transversale, car cela pourrait 30 conduire à une aspiration du liquide par les premiers moyens d'aspiration de l'air, décrits ci-après. Il en résulterait une moindre récupération du liquide et, partant, une moindre récupération des particules extraites. Par gaz, on entend un milieu fluide comportant un gaz ou un mélange gazeux, sachant que ce milieu peut également comporter des particules solides ainsi qu'un liquide dispersé sous la forme de gouttelettes ou de vapeur. Par traitement d'un gaz, on entend 10 l'extraction électrostatique de particules entraînées par ce gaz et leur capture à l'aide de l'électrode de décharge et de l'électrode de capture. Le dispositif 1 comprend tout d'abord une chambre de capture 2 avec une ouverture d'entrée 20 en 15 partie supérieure par laquelle de l'air contenant des particules en suspension à collecter pénètre par aspiration depuis une ouverture de sortie 21 en partie inférieure de la chambre. La chambre de capture 2 est délimitée par une paroi de capture 3, incluant une 20 première électrode 30 dite électrode de capture. Lors du fonctionnement du dispositif, cette électrode de capture 30 peut être mise à la terre. Tel qu'illustré, la paroi de capture 3 comporte l'électrode de capture 30 sur toute sa hauteur, mais peut également s'étendre 25 en amont et/ou en aval de cette électrode. A l'intérieur de la chambre de capture 2 est agencée une deuxième électrode 4 dite électrode de décharge sous la forme d'un fil. Dans cet exemple, l'électrode de décharge 4 s'étend selon l'axe de 30 l'électrode de capture 3. La surface de l'électrode de capture 30 faisant face à la deuxième électrode 4 fait partie de la surface de capture, car elle est destinée à recevoir les particules séparées par le champ électrique établi entre l'électrode de décharge 4 et l'électrode de capture annulaire 30. Dans cet exemple, l'électrode de capture 30 entoure totalement l'électrode de décharge 4, afin d'obtenir une surface de capture optimale. L'électrode de capture 30 peut aussi n'entourer que partiellement l'électrode de décharge 4, 10 en définissant non pas un cylindre mais une portion de cylindre ou des portions de cylindre. L'électrode de capture 30 peut également être plane, et située en regard de l'électrode de décharge 4. 15 L'électrode de décharge 4 est typiquement un fil conducteur de diamètre compris entre 10 et quelques centaines de microns (um): Elle est adaptée pour créer une décharge couronne entre elle-même et l'électrode de capture 30 lorsqu'alimentée sous une 20 tension électrique comprise entre quelques kV et quelques dizaines de kV. Par exemple, le dispositif représenté peut être un électrofiltre de type humide ou semi-humide dans lequel le gaz à traiter comporte de la vapeur 25 et/ou une phase liquide, par exemple sous forme de gouttelettes. Dans ces différents cas, des gouttelettes sont susceptibles de se former sur la paroi de capture. Ainsi, lorsque le dispositif est en fonctionnement le gaz contenant des particules en suspension, ainsi que 30 la vapeur et/ou et le liquide employé pour faciliter la capture des particules, pénètre dans la chambre 2 par l'entrée 20 entre l'électrode de décharge 4 et l'électrode de capture 30. Les particules en suspension dans l'air sont alors capturées sur l'électrode de capture 30, par une décharge couronne et le gaz est évacué, en aval de la chambre de capture, par les ouvertures de sortie 5 en communication avec la sortie 21 de la chambre 2 comme détaillé ci-après. Comme précédemment décrit, par ajout d'un liquide dispersé sous la forme de gouttelettes ou en phase vapeur, simultanément au gaz, on recueille des gouttelettes, entraînant les particules à extraire, sur la paroi de capture 3. Les gouttelettes ruissèlent le long de la paroi de capture 3, entraînant les particules extraites. En recueillant ces gouttelettes, on recueille alors ces particules. On peut également injecter un liquide à la suite du traitement du gaz, afin de former des gouttelettes à la surface de la paroi de capture, ces gouttelettes entraînant alors les particules extraites lors du traitement. Comme illustré en figure 1, on peut agencer des buses 6 au centre du dispositif afin qu'elles éjectent un liquide de rinçage, typiquement de l'eau directement sur la paroi de capture 3. Les particules sont alors récupérées par l'écoulement d'un film liquide sur la paroi de capture 3 qui ruisselle par gravité et peut aussi être entrainer par l'air. De manière alternative, comme illustré en figures 2, 3 et 4, on peut prévoir d'amener le liquide, non pas par écoulement sur la paroi de capture par l'intermédiaire de buses d'éjection, mais par condensation en amont de la paroi de capture par l'intermédiaire d'un générateur de vapeur 6'. La vapeur d'eau injectée condense à la fois sur les particules à capturer et sur la paroi de capture 3. Les gouttes formées sur cette surface ruissellent et sont capturées comme expliqué en détail ci-après. Selon l'invention, on prévoit tout d'abord des parois transversales 9, de préférence un tube, ou une portion de tube, de section circulaire, elliptique ou polygonale, qui ont chacune une forme adaptée pour défléchir la trajectoire des gouttelettes s'écoulant le long de l'électrode de collecte 30, entraînées par gravité et par l'effet d'aspiration jusqu'à ladite paroi transversale 9 de sorte qu'elles ne puissent pas venir directement pénétrer dans chacune des ouvertures 5. Chaque paroi transversale, en forme de tube ou de portion de tube, fait saillie de la paroi de capture, selon une longueur d supérieure ou égale à la longueur capillaire du liquide au sein du fluide. Lorsque les parois transversales 9 sont agencées sous la forme d'un tube de section elliptique, le grand axe de l'ellipse est orienté selon la direction d'écoulement des gouttelettes. De préférence, comme illustré en figures 6 et 6A, lorsque les parois transversales 9 ont la forme d'un tube ou d'une portion de tube, elles s'étendent vers l'axe central de la chambre de capture 2, en s'inclinant vers la direction d'écoulement du liquide. Autrement dit, selon ce mode de réalisation, les parois transversales s'étendent parallèlement à un axe, ce dernier formant un angle 0 supérieur à 90° avec l'axe d'écoulement des gouttelettes. Cette inclinaison des parois transversales 9 est préférée quel que soit le mode de réalisation. La figure 7 représente un mode de réalisation selon lequel les parois transversales 9 forment chacune un tube, chaque tube se rejoignant, de préférence en aval de la chambre de capture 2, pour former, en leur intersection, une bouche d'aspiration 9.1 commune à l'ensemble des tubes. Ainsi, l'air est admis par la bouche 9.1 avant de gagner l'intérieur des tubes, sous l'effet des premiers moyens d'aspiration d'air, ces derniers permettant l'aspiration d'air par les tubes 9. Avantageusement, chaque tube 9 est incliné selon le sens d'écoulement du liquide. La bouche de d'aspiration 9.1 est de préférence centrée selon l'axe de la chambre de capture 2. Une telle configuration permet d'éviter la formation de recirculations en aval de la bouche d'aspiration. La bouche de d'aspiration 9.1 peut prendre la forme d'une chambre d'admission d'air, dont la surface externe comprend des fentes 9.2, chaque fente constituant alors une ouverture pour l'admission d'air à l'intérieur de la chambre d'admission 9.1, vers les tubes 9. Une telle configuration permet la création d'un écoulement d'air tournant, qui forme un vortex à l'intérieur de la chambre de capture 2. Cela augmente le temps de séjour de l'air dans le dispositif. Ainsi, le rendement de capture est augmenté. De préférence, la bouche d'aspiration est agencée en aval des tubes 9, de telle sorte que l'air est dévié par les tubes 9 avant de gagner les fentes 9.2 de la bouche 9.1. La bouche peut par exemple être disposée cône 7. en regard de la paroi en forme de tronc de chambre Dans une telle configuration, la bouche, ou d'admission 9.1 peut être cylindrique, ou conique. Les figures 7A-7B et 8A-8B illustrent deux variantes distinctes de géométries de la bouche d'admission 9.1. Comme on peut le voir, les fentes 9.2 par lesquelles l'air est admis dans la chambre d'admission 9.1 peuvent être disposées sur la paroi latérale de cette chambre. La variante de réalisation représentée par les figures 8A et 8B est préféré car selon cette variante, la disposition des fentes est telle qu'elle facilite la formation d'un vortex d'air en amont de la fente. Pour cela, chaque fente 9.2 définit une surface dont la normale forme un angle non nul avec un vecteur passant par le centre de la chambre et par le centre de la fente. Immédiatement en aval des parois transversales 9, on prévoit une paroi en forme de tronc de cône 7 dont l'extrémité supérieure 70 vient supporter la paroi de capture 3, sa section correspondant à la section d'ouverture de sortie 20 de la chambre de capture 2. Le tronc de cône représenté a par exemple un angle au sommet d'environ 60°. L'extrémité inférieure du tronc de cône 7 se termine par une deuxième ouverture réduite à un simple orifice de récupération 8. De préférence, et quel que soit le mode de réalisation, la paroi en forme de tronc de cône 7 et la chambre de capture 2 sont coaxiales.

L'orifice de récupération 8 peut être soit relié à un réservoir de collecte adéquat soit directement à un système d'analyse des particules. En fonctionnement du dispositif, l'air épuré ou exempt des particules initialement en suspension est aspiré par les ouvertures de sortie 5 délimités par les parois transversales avantageusement des tubes 9 reliés à des moyens de pompage, dits premiers moyens d'aspiration, ou de ventilation, non représentés. Afin de limiter la puissance de ceux-ci et incidemment leur niveau de bruit émis, on veille avantageusement à ce que la surface totale des ouvertures de sortie 5 soit suffisamment grande pour ne pas créer une trop grande résistance à l'écoulement de l'air. De préférence, cette surface est égale à celle de l'ouverture de sortie 21 de la chambre de collecte 2. Outre la réduction du niveau de bruit, cela permet de réduire les turbulences de l'écoulement d'air. L'écoulement entraine les particules contenues dans le liquide dans le cône de récupération 7 et une pompe de préférence péristaltique, aspire le liquide contenant les particules depuis l'orifice 8 pour l'entrainer vers un réservoir ou directement vers un système d'analyse.

Ainsi, selon l'invention, le liquide (sous forme de film ou de gouttelettes) contenant les particules collectées s'écoule en restant plaqué sur la paroi tronconique 7 par inertie. Les parois transversales 9 formant des jupes autour des ouvertures 5 défléchissent le liquide ou autrement dit l'empêchent de suivre l'écoulement d'air et ainsi de pénétrer dans le circuit aéraulique au-delà de la chambre de capture 2. Lorsque la paroi transversale 9 est en forme de tube, celui-ci peut être avantageusement biseauté, de telle sorte que la distance entre l'extrémité du tube et la paroi périphérique de capture de la chambre 2 décroit selon la direction d'écoulement du liquide. Dans le mode de réalisation illustré des figures 5.A à 5C, la paroi 7 de récupération en forme de tronc de cône et les ouvertures 5 d'aspiration de l'air sont usinés dans une même pièce. Cette pièce unique peut avantageusement s'emboiter sur une base qui intègre des moyens d'aspiration comme un ventilateur ou une pompe. Cette pièce intègre également avantageusement un épaulement annulaire usiné au dessus au-dessus des ouvertures 5 pour servir de bord d'appui à la paroi de capture 3. Pour réaliser ainsi la partie avale de collecte selon l'invention, on peut avantageusement assembler par emboitement et éventuellement collage des tubes 9 biseautés 90 dans les ouvertures 5 de la pièce unique. En disposant d'une telle pièce unique, on évite la présence de joints. Du fait que le liquide est généralement de l'eau, on prévoit, pour favoriser l'écoulement de ce liquide, de réaliser la paroi de collecte 3, la paroi de récupération 7, et les parois transversales 9 dans un matériau hydrophobe comme par exemple le Téflon ou selon un mode de réalisation préféré en PVFD.

Dans un mode de réalisation préféré, comme montré en figures 3 et 4, et afin d'être sûr de ne pas évacuer de particules à travers les ouvertures 5 vers en aval vers les moyens d'aspiration, un filtre 10 est disposé entre la sortie des ouvertures 5 et lesdits Moyens d'aspiration. Ce filtre est par exemple un filtre cylindrique obtenu à partir d'un matériau plissé afin de présenter une surface développée la plus grande possible et ainsi peu de pertes de charges. La figure 3 montre un agencement avantageux selon lequel l'air aspiré en aval des ouvertures 5 s'écoule tout d'abord radialement à l'axe du dispositif puis au travers d'un filtre 10 disposé autour du cône 7 puis dans l'axe longitudinal du dispositif selon une ouverture 11 de section égale à celle de la chambre de capture 2.

LÉ figure 4 montre un autre agencement avantageux selon lequel l'air aspiré en aval des ouvertures 5 s'écoule tout d'abord radialement à l'axe de dispositif puis au travers d'un filtre 10 disposé autour du cône 7 puis radialement selon -une ouverture 20 11 de section égale à celle de la chambre de capture 2. D'une manière générale, chaque paroi transversale peut être constituée d'un tube de rayon intérieur supérieur à la longueur capillaire de -la phase liquide au sein du gaz.

Références citées [1]: Jaworek, A. Krupa, T. Czech, "Modern electrostatic devices and methods for exhaust gas cleaning": A brief review, Journal of Electrostatics 65 (2006) pp 133-155; [2]: M. Sillanp, M. D. Geller, H. C. Phuleria, C. Sioutas, "High collection efficiency electrostatic precipitator for in vitro cell exposure to concentrated ambient particulate matter (PM)", Aerosol Science 39 (2007) pp. 335-347; [3]: M. Rahman, M. Tanino, M. Hashimoto, M. Nakano, H. Yasuda, K. Takashima, A. Mizuno, "Fundamental study on quasi-real-time detection of airborne bio-particles using discharge plasma", Thin Solid Films 516 (2008) pp. 6699-6703.

Claims (19)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de collecte électrostatique de particules en suspension dans un gaz comprenant : - une chambre de capture (2) avec une paroi de capture (3), dont une partie (30) forme une électrode dite de capture, ladite électrode de capture étant disposée en regard d'une électrode de décharge (4), de façon à créer une décharge couronne entre elle- même et l'électrode de capture, ladite paroi de capture (3) s'étendant à la périphérie de la l'électrode de décharge (4), caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - au moins une paroi transversale (9) faisant saillie par rapport à ladite paroi périphérique, ladite paroi transversale (9) ayant une forme adaptée pour défléchir la trajectoire d'un liquide présent dans le gaz et s'écoulant sur la paroi de collecte vers ladite paroi transversale de sorte que le liquide contenant les particules capturées s'écoule en aval de la paroi transversale, - au moins une première ouverture (5), dans la paroi de capture, au niveau de l'espace délimité par ladite paroi transversale, ladite première ouverture étant adaptée pour laisser passer le gaz exempt du liquide et des particules, - une paroi en forme de tronc de cône s'étendant en aval de ladite première ouverture (5) en continuité de la paroi de capture (3) avec la grande base du tronc de cône la plus proche de laditeouverture (5) et la petite base réduite à une deuxième ouverture.
2. 2. Dispositif de collecte électrostatique 5 selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des premier moyens d'aspiration pour aspirer le gaz en aval de la chambre de capture.
3. 3. Dispositif de collecte électrostatique 10 selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des deuxièmes moyens d'aspiration reliés à la deuxième ouverture pour aspirer le liquide contenant les particules qui s'est écoulé le long de la paroi tronconique. 15
4. 4. Dispositif de collecte électrostatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi transversale (9) fait saillie par rapport à ladite paroi de capture (3) selon une distance 20 supérieure à la longueur capillaire du liquide dans le gaz.
5. 5. Dispositif de collecte électrostatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé 25 en ce qu'il comprend un nombre égal à n parois transversales (9) et premières ouvertures (5) réparties et régulièrement espacées de 21-1/n.
6. 6. Dispositif de collecte électrostatique 30 selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque paroi transversale est constituée d'untube (9) de rayon intérieur supérieur à la longueur capillaire de la phase liquide au sein du gaz.
7. 7. Dispositif de collecte électrostatique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tube (9) est biseauté, de telle sorte que la distance entre l'extrémité du tube et la paroi périphérique de la chambre de capture décroit selon la direction d'écoulement du liquide.
8. 8. Dispositif de collecte électrostatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section totale des premières ouvertures (5) est égale à la section délimitée par la paroi périphérique de capturée immédiatement en amont desdites premières ouvertures (5).
9. 9. Dispositif de collecte électrostatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le demi-angle au sommet du tronc de cône est compris entre 10 et 80°, de préférence compris entre 20° et 40°.
10. 10. Dispositif de collecte électrostatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi en forme de tronc de cône et les premières ouvertures sont constituées d'une seule pièce.
11. 11. Dispositif de collecte électrostatique selon la revendication 10, caractérisé en ce que lapièce est en matériau hydrophobe tel que le PTFE ou le PvDF.
12. 12. Dispositif de collecte électrostatique selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que la pièce comprend un épaulement annulaire adjacente à l'(aux) ouverture(s) à l'opposé du tronc de cône, l'épaulement annulaire constituant un support de la paroi de capture.
13. 13. Dispositif de collecte électrostatique selon la combinaison d'une des revendications 6 à 9 avec l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le(s) tube(s) est (sont) assemblé(s) individuellement sur l'(les) ouverture(s) de la pièce.
14. 14. Dispositif de collecte électrostatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens d'aspiration sont constitués par une pompe péristaltique.
15. 15. Dispositif de collecte électrostatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième ouverture est reliée à un réservoir de collecte.
16. 16. Dispositif de collecte électrostatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième ouverture est reliée à un système d'analyse des particules.
17. 17. Dispositif de collecte électrostatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un filtre disposé entre la sortie des premières ouvertures (5) et des premiers moyens d'aspiration.
18. 18. Utilisation du dispositif de collecte électrostatique selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le gaz est de 10 l'air contenant éventuellement de l'eau sous forme liquide ou vapeur.
19. 19. Utilisation du dispositif de collecte électrostatique selon la revendication précédente en 15 tant que collecteur de particules.