FR3082760A1

FR3082760A1 - Dispositif de purification d'un milieu gazeux charge de particules

Info

Publication number: FR3082760A1
Application number: FR1855583A
Authority: FR
Inventors: Daniel Teboul; Emrah Altuglu
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2019-12-27
Also published as: EP3810330A1; MA52956A; MX2020013445A; JP7414819B2; WO2019243715A1; US20210252524A1; JP2021529661A; CA3103358A1; KR20210035184A; CN112512697A

Abstract

L'invention concerne un dispositif de purification d'un milieu gazeux chargé de particules comportant une enveloppe (11) fermée à ses extrémités par une plaque d'extrémité (31) protégée par une coque (70) disjointe, une chambre de filtration électrostatique (20) ayant un passage pour le milieu gazeux chargé de particules; ladite chambre (20) comportant une structure émissive (40) comportant des plaques dentelées (42) formant des pointes (47) dirigées vers une structure collectrice (50) étant de part et d'autre de ladite structure émissive (40) et conçue pour piéger les particules contenues dans le milieu gazeux ; ladite plaque d'extrémité (31) et ladite coque (70) sont chacune portées à un potentiel prédéterminé différent de manière à créer un champ électrique de répulsion au voisinage de ladite plaque d'extrémité (31), dirigé vers ledit passage.

Description

La présente invention a trait à un dispositif de purification d’un milieu gazeux chargé de particules de toutes natures, telles que des particules de poussière, des particules organiques en suspension dans les gaz d’échappement de toutes natures et notamment des chaudières industrielles, des cheminées équipant les fours industriels et des moteurs Diesel, ...

Le demandeur a déjà proposé ce type de dispositif de purification d’un milieu gazeux chargé de particules, destiné plus particulièrement aux gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne (cf. notamment la demande de brevet WO 01/19525).

Ce dispositif de traitement comporte un électro-filtre ou des électrofiltres à effet couronne comportant une enveloppe longitudinale de forme cylindrique dans laquelle s’étend un passage longitudinal pour les gaz à traiter, une structure émissive s’étendant longitudinalement au centre du passage et une structure collectrice (formé par du tricot métallique en inox, appelé cartouche) s’étendant longitudinalement entre le passage et l’enveloppe et comportant une pluralité de cavités formant des logements de piégeage des particules contenues dans le milieu gazeux, la structure émissive comportant une pluralité de plaques dentelées disposées transversalement à la direction longitudinale et formant des pointes dirigées vers la structure collectrice. Ces plaques dentelées sont portées par une tige rigide reliée à un circuit fournissant une haute tension stabilisée et qui est portée à chacune de ses extrémités par un isolateur protégé par une cloche. Les isolateurs, réalisés à partir de céramique vitrifiée (diélectrique), comportent chacun un disque d’extrémité obturant les ouvertures de l’enveloppe à ses deux extrémités longitudinales.

Ce dispositif donne entière satisfaction, cependant il arrive que des particules, telle que des particules de suies chargées, viennent se déposer sur les isolateurs notamment au niveau du disque d’extrémité formant ainsi une couche de suie responsable de la formation d’arcs électriques réduisant l’efficacité du dispositif de filtration et nécessitant parfois d’arrêter le dispositif.

La présente invention vise à proposer un dispositif du même type, présentant des performances améliorées notamment en terme d’efficacité et conduisant en outre à d’autres avantages.

Elle vise également à réaliser un dispositif de purification qui soit commode et facile à entretenir.

Elle propose à cet effet un dispositif de purification d’un milieu gazeux chargé de particules comportant :

une enveloppe fermée à ses extrémités par une plaque d’extrémité protégée par une coque disjointe entourant l’une des extrémités d’une structure émissive et présentant une cavité tournée vers ladite plaque d’extrémité, ladite coque étant disposée à l’intérieur de ladite enveloppe ;

une chambre de filtration électrostatique ayant un passage pour le milieu gazeux chargé de particules s’étendant dans ladite enveloppe entre une entrée de ce milieu dans la chambre et une sortie de cette dernière ; ladite chambre comportant • une structure émissive comportant des plaques dentelées formant des pointes dirigées vers une structure collectrice ; et • ladite structure collectrice étant de part et d’autre de ladite structure émissive et conçue pour piéger les particules contenues dans le milieu gazeux ;

caractérisé en ce que ladite plaque d’extrémité et ladite coque sont chacune portées à un potentiel prédéterminé différent de manière à créer un champ électrique de répulsion au voisinage de ladite plaque d’extrémité, dirigé vers ledit passage.

Le dispositif selon l'invention possède, à chaque extrémité de l’enveloppe, un ensemble plaque d’extrémité / coque qui permet, grâce à son agencement et à la différence de potentiel entre la plaque d’extrémité et la coque de créer un champ électrique de répulsion au voisinage de chaque plaque d’extrémité. Ce champ électrique de répulsion est dirigé vers le passage de la chambre de filtration électrostatique, les particules sont ainsi repoussées de la plaque d’extrémité et elles sont dirigées vers le passage de la chambre de filtration électrostatique.

On observera que, contrairement au dispositif antérieur susmentionné, le dispositif de purification selon l’invention permet d’éviter le dépôt et l’agglomération de particules de suies sur les plaques d’extrémité ; on évite ainsi la formation d’arcs électriques sur les plaques d’extrémité responsable notamment de la baisse d’efficacité du dispositif de purification.

De plus, ces dispositions permettent de réaliser un dispositif facile à entretenir et qui de surcroît permet de réduire les coûts de maintenance du dispositif de purification puisque cela évite de démonter régulièrement le dispositif de purification pour nettoyer les plaques d’extrémité.

Selon des caractéristiques avantageuses du dispositif selon l’invention :

ladite plaque d’extrémité est portée à un potentiel nul et ladite coque est portée à un potentiel négatif compris entre - 10 KV et - 25 KV ;

la différence de potentiel entre ladite plaque d’extrémité et ladite coque est comprise entre -35 KV et 0 KV ;

ladite coque à la forme d’une cloche formée par une paroi circulaire étant fermée à l’une de ses extrémités par un toit ;

ladite enveloppe est de forme circulaire et ladite plaque d’extrémité est formée par un disque d’extrémité d’une pièce cylindrique comportant une première partie tubulaire et une seconde partie tubulaire saillant dudit disque d’extrémité, ladite première partie tubulaire et ladite seconde partie tubulaire étant opposée l’une à l’autre par rapport audit disque d’extrémité avec la première partie tubulaire qui est disposée à l’intérieur de ladite enveloppe et avec la seconde partie tubulaire qui est disposée à l’extérieur de ladite enveloppe, ledit disque d’extrémité comportant en outre une ouverture centrale formant un passage interne dans ladite pièce cylindrique entre ladite première partie tubulaire et ladite seconde partie tubulaire ;

ladite première partie tubulaire pénètre dans ladite coque pour former une chicane pour le flux de gaz ;

lesdites plaques dentelées sont portées par une tige centrale passant par ledit passage interne de ladite pièce cylindrique, ladite tige centrale étant reliée à un circuit fournissant une haute tension stabilisée et étant portée à chacune de ses extrémités par un isolateur entourant ladite tige centrale, ledit isolateur étant disposé dans ladite seconde partie tubulaire de ladite pièce cylindrique pour protéger électriquement ladite pièce cylindrique de ladite tige centrale ;

ladite coque est fixée à ladite tige centrale et ladite coque est portée à la même dite tension stabilisée que ladite tige centrale ;

ladite tension stabilisée de ladite tige centrale est négative préférentiellement entre -10 KV et -25 KV ;

ladite structure émissive comporte au moins un filament conduisant l’électricité et apte à être porté au potentiel de ladite structure émissive, ledit au moins un filament reliant au moins une dite pointe d’au moins deux dites plaques dentelées entre elles ;

ledit au moins un filament relie une dite pointe de toutes lesdites plaques dentelées ;

lesdites plaques dentelées comportent chacune au moins une ouverture par laquelle passe ledit au moins un filament conducteur ;

ledit au moins un filament est relié électriquement à une tige centrale portant lesdites plaques dentelées et étant reliée à un circuit fournissant une haute tension stabilisée ;

ladite structure émissive comporte plusieurs dits filaments parallèles entourant ladite structure émissive de façon circulaire ;

lesdites plaques dentelées comportent autant de dites ouvertures que de dits filaments ;

lesdites plaques dentelées sont en forme d’étoile, c’est-à-dire avec un support central circulaire pourvu à sa périphérie de branches triangulaires dont l’extrémité forme lesdites pointes ;

lesdites plaques dentelées alternent avec des rondelles perforées en forme d’hélice ;

ladite entrée et ladite sortie forment chacune un angle avec l’axe dudit passage générant un effet cyclonique dans ledit passage ;

- ladite entrée et ladite sortie sont diamétralement opposées ; et ladite structure collectrice s’étend jusqu’à chacune desdites plaques d’extrémité de ladite enveloppe.

L'invention propose également l’utilisation d'un dispositif de purification tel que défini ci-dessus pour la purification des gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne.

L’invention vise, sous un deuxième aspect, à fournir un dispositif présentant des performances améliorées notamment en terme d’efficacité, évitant au maximum le dépôt de particules sur les pointes de la structure émissive qui ont pour effet d’amoindrir les performances, et conduisant en outre à d’autres avantages.

L’invention propose à cet effet un dispositif de purification d’un milieu gazeux chargé de particules comportant :

- une enveloppe ;

- une chambre de filtration électrostatique ayant un passage pour le milieu gazeux chargé de particules s’étendant dans ladite enveloppe entre une entrée de ce milieu dans la chambre et une sortie de cette dernière ; ladite chambre comportant • une structure émissive agencée dans le passage et comportant des plaques dentelées formant des pointes dirigées vers une structure collectrice ; et • une structure collectrice conçue pour piéger les particules contenues dans le milieu gazeux, située de part et d’autre de ladite structure émissive ;

caractérisé en ce que ladite structure émissive comporte au moins un filament conduisant l’électricité et apte à être porté au potentiel de ladite structure émissive, ledit au moins un filament reliant au moins une dite pointe d’au moins deux dites plaques dentelées entre elles.

Le dispositif selon l'invention permet, grâce au filament qui est porté au potentiel de la structure émissive entre deux pointes, de former un pont électrique conducteur reliant les deux pointes. D’une manière très simple, ce filament produit un effet couronne additionnel (ionisation du gaz lorsque le champ électrique atteint un gradient de de rupture) à l’effet couronne déjà produit par les pointes des plaques dentelées, ce qui améliore l’efficacité du dispositif de purification.

On observa encore, que le courant électrique traversant le filament dissipe de l’énergie sous forme de chaleur (effet joule) et porte à incandescence le filament ce qui a pour effet de brûler les particules qui viennent se déposer sur les pointes. On évite ainsi le dépôt et l’agglomération de particules sur les pointes de la structure émissive ce qui permet de garder des pointes propres générant un effet couronne optimal.

De plus, ces dispositions permettent de réaliser un dispositif facile à entretenir et qui de surcroît permet de réduire les coûts de maintenance du dispositif de purification puisque cela évite de nettoyer régulièrement les pointes de la structure émissive.

Selon des caractéristiques avantageuses de mise en œuvre : ledit au moins un filament possède un diamètre prédéterminé, préférentiellement 0,5 mm ;

- lesdites plaques dentelées comportent chacune au moins une ouverture par laquelle passe ledit au moins un filament conducteur ;

- ladite au moins une ouverture des plaques dentelées est située à une distance prédéterminée de ladite pointe comprise entre 0,5 mm et 2 mm, préférentiellement 1 mm ;

- ledit passage s’étend longitudinalement et lesdites plaques dentelées sont disposées transversalement et sont portées par une tige centrale reliée à un circuit de haute tension stabilisé, chacune des extrémités dudit au moins un filament étant reliées électriquement à ladite tige centrale ;

- lesdites plaques dentelées sont en forme d’étoiles, c’est-à-dire avec un support central circulaire pourvu à sa périphérie de branches de forme triangulaires dont l’extrémité forme lesdites pointes, lesdites branches comportant chacune une dite ouverture au niveau des pointes apte à recevoir un dit filament ;

- lesdites plaques dentelées alternent avec des rondelles ou couronnes perforées, en forme d’hélice comportant chacune au moins une ouverture par laquelle passe ledit au moins un filament ;

- ladite au moins une ouverture des rondelles ou couronnes perforées est située à une distance prédéterminée de ladite pointe comprise entre 0,5 mm et 2 mm, préférentiellement 1 mm ;

- ledit au moins un filament est un filament en tungstène ou en inox ;

- lesdites plaques dentelées comportent toutes le même nombre de dites pointes et ladite structure émissive comporte autant de filaments que de dites pointes par plaque dentelée ;

- ladite structure émissive comporte plusieurs dits filaments parallèles entourant ladite tige centrale ;

- lesdites plaques dentelées comportent autant de dites ouvertures que de dits filaments ;

- ladite enveloppe est fermée à ses extrémités par une plaque d’extrémité étant protégée par une coque disjointe entourant l’une des extrémités de ladite structure émissive et présentant une cavité tournée vers ladite plaque d’extrémité, ladite coque étant disposée à l’intérieur de ladite enveloppe, ladite plaque d’extrémité et ladite coque étant chacune portées à un potentiel prédéterminé différent de manière à créer un champ électrique de répulsion au voisinage de ladite plaque d’extrémité, dirigé vers ledit passage ;

- ladite coque est portée au même potentiel prédéterminée que ladite structure émissive ;

- ladite entrée et ladite sortie forment chacune un angle avec l’axe dudit passage générant un effet cyclonique dans ledit passage ; et

- ladite entrée et ladite sortie sont diamétralement opposées.

L’exposé de l’invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d’un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ceux-ci :

- la figure 1 est une vue en perspective d’un dispositif de purification d’un milieu gazeux, conforme à la présente invention ;

- la figure 2 est la vue en coupe repérée par ll-ll sur la figure 1 ;

- la figure 3 est une représentation schématique de la figure 2 prise au niveau du côté gauche du dispositif ;

- la figure 4 est une vue éclatée, des principaux éléments du dispositif de purification de la figure 1 ;

- la figure 5 est une représentation schématique d’une vue de face d’une des plaques dentelées en forme d’étoile montrée sur les figures 2 à 4 ;

- la figure 6 est une représentation schématique d’une vue de face d’une des rondelles perforées en force d’hélice montrée sur les figures 2 à 4 ;

- les figures 7 et 8 sont des vues respectivement en perspective et en plan de la pièce cylindrique montrée sur les figures 2 à 4 ; et

- les figures 9 et 10 sont des vues respectivement en perspective et en plan de la coque montrée sur les figures 2 à 4.

Le dispositif de purification 10 d’un milieu gazeux chargé de particules faisant l’objet du mode de réalisation des figures 1 à 10 est utilisé pour la purification des gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne.

Dans un souci de mise en évidence de ses éléments caractéristiques, ce dispositif de purification a été représenté d’une manière très schématique sur certaines figures.

Ce dispositif de purification 10 comporte notamment une enveloppe longitudinale 11 dans laquelle est logée un électrofiltre à effet couronne dont le principe de fonctionnement est connu de l'art antérieur notamment de la demande de brevet WO 01/19525.

Comme illustré sur la figure 1, l'enveloppe 11 est fermée à ses extrémités par une plaque d’extrémité. La plaque d'extrémité est formée ici par un disque d’extrémité 31 (d’une pièce cylindrique 30 également représentée sur les figures 2, 3, 7 et 8) et par un anneau 13.

Deux ouvertures 14 et 15 diamétralement opposées sont pratiquées dans cette enveloppe 11 pour permettre l’entrée et la sortie des gaz de l’enveloppe 11.

L’enveloppe 11 est ici de forme circulaire. Elle est formée ici par trois cages cylindriques 16, 17 et 18 assemblées entre elles. La cage cylindrique centrale 16 est disposée au centre et elle est assemblée, à une de ses extrémités, avec la cage cylindrique 17 et à l’extrémité opposée avec la cage cylindrique 18 grâce à des colliers de serrage 19.

Les cages cylindriques 17 et 18 sont identiques. L’ouverture 14 est formée dans la cage cylindrique 17 et l’ouverture 15 est formée dans la cage cylindrique 18.

Comme illustré sur les figures 2 et 3, le dispositif de purification 10 comporte également une chambre de filtration électrostatique 20 située dans l’enveloppe 11.

Cette chambre de filtration électrostatique 20 forme un passage longitudinal pour le milieu gazeux chargé de particules entre une entrée de celleci et une sortie de celle-ci.

L’entrée de la chambre de filtration électrostatique 20 par lequel pénètre le milieu gazeux chargé de particules est ici l’ouverture 14. La sortie de la chambre de filtration électrostatique 20 par lequel le milieu gazeux débarrassé de ses particules est rejeté est ici l’ouverture 15.

L'entrée 14 et la sortie 15 forment chacune un angle avec l’axe du passage générant un effet cyclonique dans le passage. L’angle est ici de quatrevingt-dix degrés.

Le milieu gazeux chargé de particules pénètre ainsi dans le dispositif de purification 10, selon une direction sensiblement perpendiculaire à celle de l’écoulement dans la chambre et ressort également selon une direction perpendiculaire à celle de l’écoulement dans la chambre.

La chambre de filtration électrostatique 20 comporte une structure émissive 40 agencée dans le passage et une structure collectrice 50, de part et d’autre de la structure émissive 40, conçue pour piéger les particules contenues dans le milieu.

La structure collectrice 50 est formée d’une cartouche réalisée à partir d’un tricot en fil métallique entourant ici la structure émissive 40. Le tricot en fil métallique est ici formé par trois tricots 51,52 et 53 assemblés de façon à réaliser un tricot homogène. Les tricots métalliques 51, 52 et 53 sont ici de forme cylindrique et ils délimitent un espace interne dans lequel est agencé la structure émissive 40.

Les trois tricots 51, 52 et 53 comportent une pluralité de cavités non représentées sur les figures et formant des logements aptes à piéger les particules contenues dans le milieu chargé de particules traversant le passage.

En outre, chaque tricot 51, 52 et 53 permet par sa structure chevronnée, de faciliter la pénétration des particules dans l’épaisseur du tricot.

Deux tricots métalliques identiques 51 et 52 sont agencés respectivement dans la cage cylindrique 17 et dans la cage cylindrique 18. Ces tricots métalliques 51 et 52 s'étendent jusqu'à la plaque d’extrémité et ils forment au niveau des ouvertures 14 et 15, un filtre mécanique des particules.

Un tricot métallique central 53 est agencé dans la cage cylindrique centrale 16. Le tricot métallique central 53 comporte des disques annulaire 54 servant d’entretoise. Ces disques annulaire 54 saillent d’un tube central 55 que comporte le tricot 53.

La structure émissive 40 au centre du passage comporte pour sa part des plaques dentelées 42 portées par une tige centrale 41 et qui alternent avec des rondelles perforées 43.

La tige centrale 41 s’étend axialement et elle est portée à chacune de ses extrémités par un isolateur 44 entourant la tige centrale 41, et qui est disposé dans la pièce cylindrique 30 (figure 3).

La tige centrale 41 est reliée à un circuit 80 fournissant une haute tension stabilisée du type comportant un convertisseur fournissant une haute tension stabilisé ici négative et comprise entre 10 et 25 kV, avec réglage d’un variateur.

Les plaques dentelées 42 et les rondelles perforées 43 forment des pièces émissives métalliques montées sur la tige centrale 41. Les plaques dentelées 42 et les rondelles perforées 43 sont disposées transversalement à la direction longitudinale du passage.

On va maintenant décrire plus en détails à l’appui de la figure 5, une des plaques dentelées 42 représentée sur les figures 2 à 4, les autres plaques dentelées 42 étant identique à la plaque dentelée 42 qui va être décrite par la suite.

La plaque dentelée 42 est ici en forme d’étoile, c’est-à-dire avec un support central circulaire 45 pourvu à sa périphérie de branches triangulaires 46 dont l’extrémité forme une pointe 47.

Lorsque le dispositif 10 est assemblé, ces pointes 47 sont dirigées vers la structure collectrice 50, c’est-à-dire vers les tricots métalliques 51, 52 et 53 (figure 2 et 3).

Le support central circulaire 45 possède une ouverture centrale 48 apte à faire passer la tige centrale 41, ainsi que des ouvertures périphériques 49, ici au nombre de huit. Les ouvertures périphériques 49 sont espacées régulièrement et de façon circulaire autour de l’ouverture centrale 48. Les ouvertures périphériques 49 permettent d’éviter les phénomènes de contrepression.

Les branches triangulaires 46 sont ici au nombre de seize et elles sont agencées régulièrement autour du support central circulaire 45. Chaque branche 46 comporte une ouverture 61, au niveau de la pointe 47, configurée pour laisser passer un filament conducteur 62, ainsi qu’expliqué plus en détail par la suite.

Le diamètre de chaque ouverture 61 est sensiblement égale au diamètre du filament conducteur 62 pour permettre son passage. Chaque ouverture 61 est située à une distance prédéterminée de la pointe 47, ici la distance est comprise entre 0,5 mm et 2 mm, préférentiellement 1 mm.

Ainsi qu’expliqué auparavant, les plaques dentelées 42 alternent avec les rondelles métalliques perforées 43 que l’on va maintenant décrire à l’appui de la figure 6. Une seule rondelle perforée 43 est représentée sur cette figure, les autres rondelles métalliques 43 étant identiques à la rondelle métallique 43 qui va être décrite.

La rondelle perforée 43 représentée sur la figure 6 possède ici le même diamètre extérieur que la plaque dentelée 42. La rondelle perforée 43 se présente ici sous la forme d’une hélice comportant un anneau 63 à partir duquel saille des pales 64, ici au nombre de quatre.

L’anneau 63 possède une ouverture centrale 65 apte à faire passer la tige centrale 41. Chaque pale 64 comporte des ouvertures 66, ici au nombre de trois, apte à faire passer le filament 62 ainsi qu’expliqué plus en détail par la suite.

Le diamètre de chaque ouverture 66 est sensiblement égale au diamètre du fil conducteur pour permettre son passage. De plus, chaque ouverture 66 est située à une distance prédéterminée de l’extrémité de la pâle 64, ici la distance est comprise entre 0,5 mm et 2 mm, préférentiellement 1 mm.

La structure émissive 40 comporte également des filaments 62 conduisant l'électricité et aptes à être portés au potentiel de la structure émissive 40.

On notera que ces filaments 62 sont très fins et ne sont pas visibles sur la coupe de la figure 2. Ces filaments 62 sont en revanche visibles sur les figures 3 et 4.

La structure émissive 40 comporte ici seize filaments 62 (dont huit sont représentés sur la coupe de la figure 3), soit autant de filaments 62 que de pointes 47 par plaque dentelée 42.

Les filaments 62 sont ici réalisés en tungstène, mais ils peuvent également être réalisés en inox et ils possèdent un diamètre prédéterminé préférentiellement de l’ordre de 0,5 mm.

Les filaments 62 sont parallèles. Ils s’étendent longitudinalement dans la direction du passage, parallèlement à la tige centrale 41 et ils entourent la tige centrale 41 de façon circulaire.

Les filaments 62 relient les pointes 47 des plaques dentelées 42 entre elles. Chaque filament 62 relie une pointe 47 d'une plaque dentelée 42 à une pointe 47 d'une autre plaque dentelée 42 à la manière d’un pont et ce, entre toutes les plaques dentelées 42, tout le long de la tige centrale 41.

Les filaments 62 passent ici par les ouvertures 61 des plaques dentelées 42. Les filaments 62 sont situés au niveau des pointes 47.

On remarquera à cet effet que les plaques dentelées 42 comportent autant d'ouvertures 61 qu'il y a de filaments 62, c'est à dire ici seize ouvertures 61 par plaque dentelée 42 et seize filaments 62.

On remarquera également que les plaques dentelées 42 comportent autant de pointes 47 qu'il y a de filaments 62, c'est à dire ici seize pointes 47 et seize filaments 62.

Concernant l’agencement des filaments 62 par rapport aux rondelles perforées, on notera que certains filaments 62 passent par les ouvertures 66 des rondelles perforées 43 et que d’autres filaments 62 passent par l’espace entre les pales 64.

On va maintenant décrire plus en détail l’agencement du filament 62 représenté en haut sur la figure 3.

L’extrémité du filament 62 est relié à la tige centrale 41, le filament 62 passe ensuite par l'ouverture 66 (représenté sur la figure 6) de la rondelle perforée 43 (la plus proche du disque d’extrémité 31), puis par l'ouverture 61 (représenté sur la figure 5) d’une première plaque dentelée 42 puis il passe par l'ouverture 66 (représenté sur la figure 6) d’une seconde rondelle perforée 43 puis par l'ouverture 61 (représenté sur la figure 5) d’une seconde plaque dentelée 42.

Le filament 62 continu ensuite sont chemin de la même manière (non représenté sur la figure 3) jusqu'à la dernière rondelle perforée 43 de la tige centrale 41 (illustré tout à droite sur la figure 2) avant d’être relié de la même manière à la tige centrale 41 par son autre extrémité.

On notera, qu’il en est de même pour les autres filaments 62 si ce n’est que certains filaments 62 ne passent pas par les ouvertures 66 des rondelles perforées 43 mais dans l’espace prévu entre les pales 64 (visible sur la figure 6).

On notera également qu’alternativement les filaments 62 ne passent par les ouvertures 66 des rondelles perforées 43 mais qu'ils passent au-dessus des pales 64.

Chaque extrémité des filaments 62 est reliée électriquement à la tige centrale 41. Les filaments 62 sont ainsi portés à la même tension que la tige centrale 41.

Lors de l’utilisation du dispositif de purification 10, les filaments 62 produisent un effet couronne additionnel à l’effet couronne produit par les pointes 47 ce qui permet une meilleure ionisation du gaz passant dans le passage et une meilleure collecte des particules.

Au surplus, les filaments 62 sont traversés par un courant prédéterminé apte à porter à incandescence les filaments 62. Ces derniers brûlent les particules de suies qui se déposent sur les pointes 47 des plaques dentelées 42. Les pointes 47 restent ainsi propres durant toute la durée de l’utilisation du dispositif 10, l'effet couronne est ainsi optimal pendant toute la durée d’utilisation du dispositif 10.

L'enveloppe 11 est fermée à chacune de ses extrémités par une plaque d’extrémité, formée ici par un disque d’extrémité 31 et par un anneau 13, protégée par une coque disjointe 70 disposée à l’intérieur de l’enveloppe 11 et qui entoure l’une des extrémités de la structure émissive 40 (figures 2 et 3).

On va maintenant décrire la partie gauche du dispositif 10 représentée schématiquement sur la figure 3, la partie droite étant identique à la partie gauche qui va être décrite par la suite.

L’anneau 13 est monté sur le disque d’extrémité 31. Il est maintenu à l’enveloppe 11 par un collier de serrage 19. L’anneau 13 et le collier 19 permettent de démonter facilement la pièce cylindrique 30 pour faciliter le nettoyage du dispositif de filtration 10.

On va maintenant décrire, à l’appui des figures 3, 7 et 8, la pièce cylindre 30.

La pièce cylindrique 30 comporte le disque d’extrémité 31, une première partie tubulaire 32 et une seconde partie tubulaire 33, opposée l’une à l’autre, et qui saillent du disque d’extrémité 31.

La seconde partie tubulaire 33 est disposée à l’extérieure de l’enveloppe 11 et la première partie tubulaire 32 est disposée à l’intérieur de l’enveloppe 11.

L’isolateur 44, ici en céramique, est agencé à l’intérieur de la seconde partie tubulaire 33. L’isolateur 44 porte et entoure la tige centrale 41. Il a pour fonction de protéger électriquement la pièce cylindrique 30 de la tige centrale 41 qui est portée à une haute tension stabilisé (figure 3).

La seconde partie tubulaire comporte en outre deux boulons 35 sur sa face externe qui sont reliés ici à la masse du circuit et plus précisément à la terre (non représenté).

Le disque d’extrémité 31 comporte une ouverture centrale 34 reliant la première partie tubulaire 32 et la seconde partie tubulaire 33 et formant un passage interne pour la tige centrale 41 entre la première partie tubulaire 32 et la seconde partie tubulaire 33.

On remarquera que le disque d’extrémité 31 possède un diamètre externe supérieur au diamètre externe de la première partie tubulaire 32 et au diamètre externe de la seconde partie tubulaire 33.

On remarque également que le diamètre externe de la première partie tubulaire 32 est inférieur au diamètre externe de la seconde partie tubulaire 33.

On va maintenant décrire la coque 70, située sensiblement au niveau de l'ouverture 14, en référence aux figures 3, 9 et 10. La coque 70 située à l'opposée au niveau de l'ouverture 15 est identique à la coque qui va être maintenant décrite.

La coque 70 à la forme d’une cloche. Elle comporte une paroi circulaire 72 fermée à l’une de ses extrémités par un toit 71 ainsi qu'un tube central 73 apte à recevoir la tige centrale 41.

Le toit 71 se présente sous la forme d’un disque disposé transversalement à la direction longitudinale du passage et à partir duquel s’étend longitudinalement, dans la direction du passage vers le disque d’extrémité 31, la paroi circulaire 72.

Le toit 71 et la paroi circulaire 72 délimitent une cavité tournée vers le disque d’extrémité 31 et l’anneau 13.

Le tube central 73 s'étend au centre de la coque 70 et il comprend une extrémité 74 qui s'étend légèrement au-delà du toit 71 et une extrémité opposée 75 qui s'étend légèrement au-delà de de la paroi cylindrique 72.

La coque 70 est fixée à la tige centrale 41 par un boulon (non représenté sur la figure 3) au niveau de l'extrémité 74 qui s'étend légèrement audelà du toit 71. Elle est portée à la même tension stabilisée que la tige centrale 41.

On remarquera que les extrémités des filaments 62 sont reliées à la tige centrale 41 au niveau de l’extrémité 74 du tube central 73. La coque 70, la tige centrale 41 et les filaments 62 sont ainsi portés au même potentiel prédéterminée.

De l'autre côté de la coque 70, la première partie tubulaire 32 pénètre dans la coque 70, et plus particulièrement dans la cavité délimitée par la paroi circulaire 72 et le toit 71, pour former une chicane pour le flux de gaz. Cette chicane protège l’isolant 44 des suies et de l’humidité.

La première partie tubulaire 32 possède un diamètre supérieur au tube centrale 73 qu'elle encercle et la paroi circulaire 72 possède un diamètre supérieur à la première partie tubulaire 32 qu'elle encercle.

L'extrémité opposée 75 du tube central 73 est située sensiblement dans l'ouverture centrale 34 du disque d'extrémité 31 au niveau de l'isolateur 44. L'extrémité de la paroi circulaire 72, opposée à l'extrémité fermée par le toit 71, est quant à elle située à proximité du disque d'extrémité 31.

On remarquera que la coque 70 n'est pas en contact avec la pièce cylindrique 30 si ce n'est au niveau de l'ouverture centrale 34 avec l'isolateur 44 située dans la seconde partie tubulaire 32 qui protège électriquement la coque 70 de la pièce cylindrique 30.

La tige centrale 41 est reliée au circuit 80 fournissant une haute tension stabilisée négative. Elle passe par le passage interne de la pièce cylindrique 30 et elle est portée par l’isolateur 44, située dans la seconde partie tubulaire 33, qui l’entoure.

L’isolateur 44 protège ainsi électriquement la pièce cylindrique 30 de la tige centrale 41.

On remarquera que la tige centrale 41 passe par le passage interne de la pièce cylindrique 30 sans être en contact avec la pièce cylindrique 30 si ce n'est avec l'isolateur 44 qui entoure la tige centrale 41.

La plaque d’extrémité (disque d’extrémité 31 et anneau 13) et la coque 70 possède chacune un potentiel prédéterminée différent. Plus généralement, ici, la pièce cylindrique 30 et l'anneau 13 possède un potentiel prédéterminé différent du potentiel prédéterminé de la coque 70.

La coque 70 est portée ici à un potentiel négatif compris entre - 10 kV et - 25 kV par le circuit 80 de haute tension stabilisé alors que la plaque d'extrémité, relié ici à la masse et plus précisément à la terre par l'intermédiaire des boulons 35, est ici portée à un potentiel nul.

Cette différence de potentiel entre la plaque d’extrémité (plus généralement la pièce cylindrique 30) et la coque 70 crée un champ électrique de répulsion au voisinage de la plaque d’extrémité dirigé vers le passage pour le milieu gazeux chargé de particules.

La différence de potentiel est ici comprise entre - 10 kV et - 25 kV. Généralement cette différence de potentiel est comprise entre - 35 kV et 0 kV.

Les particules de suies chargés sont ainsi repoussées de la plaque d’extrémité (disque d’extrémité 31 et anneau 13) dans la direction du passage. On évite ainsi le dépôt de particules suies sur la plaque d'extrémité.

Les particules de suies arrivant avec une vitesse prédéterminée dans le dispositif 10 au niveau de l’entrée 14 sont ainsi repoussées dans le passage ce qui permet d’éviter le dépôt de particules de suies sur le disque d’extrémité 31 et sur l'anneau 13.

On évite ainsi la formation d'arcs électriques sur la plaque d'extrémité, responsable d'une baisse d'efficacité du dispositif de purification 10. On évite également l’arrêt du dispositif de purification 10 afin de nettoyer la face du disque d'extrémité 31 et de l’anneau 13 disposée en regard du passage.

Dans des variantes non illustrées :

- la pièce cylindrique 30 est isolée de l’enveloppe 11 par exemple grâce à un isolant circulaire et la pièce cylindrique 30 n’est pas reliée à la masse mais à un circuit fournissant une haute tension stabilisée apte à porter la plaque d’extrémité à un potentiel prédéterminé différent de 0 V, par exemple 5 kV.

- l’enveloppe 11 et les tricots métalliques 51, 52 et 53 ne sont pas de forme circulaire mais plutôt carré ;

- le nombre de branche triangulaire 46 des plaques dentelées 42 est différent de seize, par exemple huit ou quatre ou tout autre valeur pouvant convenir ;

- l’entrée de la chambre de filtration électrostatique 20 par lequel pénètre le milieu gazeux chargé de particules n’est pas l’ouverture 14 mais l’ouverture 15 et la sortie de la chambre de filtration électrostatique 20 par lequel le milieu gazeux débarrassé de ses particules est rejeté n’est pas l’ouverture 15 mais l’ouverture 14 ;

- il n’y a pas d’anneau 13, le disque d'extrémité 31 est fixé directement sur l'extrémité de l'enveloppe 11 au moyen du collier de serrage 19

- l’enveloppe 11 n’est pas formée par trois cages 16, 17 et 18 mais par une seule cage cylindrique comportant l’ouverture 14 et l’ouverture 15 ;

- la structure collectrice 50 n'est pas formée par trois tricots métalliques 51, 52 et 53 mais par un seul tricot métallique s'étendant jusqu' à chacune des plaques d'extrémité ;

- les plaques dentelées 42 ne sont pas en forme d’étoile mais en forme de lame pouvant être vrillées ou en forme de plaque présentant de part et d’autre d’une surface centrale de déflexion, des échancrures formant les pointes 47 et la structure collectrice 50 n’est pas formée par des tricots métalliques circulaires 51, 52 et 53 mais par des plaques situées de part et d’autre, c’est-àdire à gauche et à droite, des plaques dentelées 42 ;

- les rondelles perforées 43 sont remplacées par des couronnes perforées comportant les ouvertures 66 ;

- un transformateur haute tension à deux pôles, à savoir un négatif et l'autre positif, fournissant une tension pouvant être réglé de 0 à 20000 volts est utilisé, le pôle négatif capable de générer de l'électricité haute tension négative entre 0 et 20000 volts est connecté à la tige centrale 41 fournissant un effet couronne par l’intermédiaire des plaques dentelées 42 et des filaments 62, la tige centrale 41 étant isolée par une céramique diélectrique, le pôle positif capable de générer de l'électricité haute tension positive entre 0 et 20000 est connecté à la structure collectrice 50 formée d’une cartouche réalisée à partir d’un tricot en fil métallique, la structure collectrice 50 étant isolée de l'enveloppe 11 par un isolant circulaire ; on notera qu’alternativement le pôle positif peut être connecté à la tige centrale et le pôle négatif peut être connecté à la structure collectrice ; on génère ainsi une source d'alimentation haute-tension à différence de potentiel de façon à contrôler la concertation d'ozone tout en ayant une meilleure efficacité.

- le dispositif de purification 10 comporte en amont de l’électrofiltre à effet couronne un autre électrofiltre similaire dans lequel pénètre de l’air propre et ressort de l’air ionisé qui est injecté par l’ouverture 14 dans l’électrofiltre à effet couronne afin d’être mélangé avec les particules des gaz d’échappement, et

- le dispositif de purification 10 n’est pas utilisé pour la purification des gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne mais il est utilisé plus 5 particulièrement dans une installation industrielle, dans une usine thermique ou dans une unité d’incinération ;

De nombreuses autres variantes sont possibles en fonction des circonstances et l’on rappelle à cet égard que l’invention ne se limite pas aux exemples décrits et représentés.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de purification d'un milieu gazeux chargé de particules comportant :

une enveloppe (11) fermée à ses extrémités par une plaque d’extrémité (31) protégée par une coque (70) disjointe entourant l’une des extrémités d’une structure émissive et présentant une cavité tournée vers ladite plaque d’extrémité (31), ladite coque (70) étant disposée à l’intérieur de ladite enveloppe (11) ;

une chambre de filtration électrostatique (20) ayant un passage pour le milieu gazeux chargé de particules s’étendant dans ladite enveloppe (11) entre une entrée (14) de ce milieu dans la chambre et une sortie (15) de cette dernière ; ladite chambre (20) comportant • une structure émissive (40) comportant des plaques dentelées (42) formant des pointes (47) dirigées vers une structure collectrice (50) ; et • ladite structure collectrice (50) étant de part et d’autre de ladite structure émissive (40) et conçue pour piéger les particules contenues dans le milieu gazeux ;

caractérisé en ce que ladite plaque d’extrémité (31) et ladite coque (70) sont chacune portées à un potentiel prédéterminé différent de manière à créer un champ électrique de répulsion au voisinage de ladite plaque d’extrémité (31), dirigé vers ledit passage.
2. Dispositif de purification selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite plaque d’extrémité (31) est portée à un potentiel nul et en ce que ladite coque (70) est portée à un potentiel négatif compris entre - 10 KV et - 25 KV.
3. Dispositif de purification selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la différence de potentiel entre ladite plaque d’extrémité (31) et ladite coque (70) est comprise entre -35 KV et 0 KV.
4. Dispositif de purification selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite coque (70) à la forme d’une cloche formée par une paroi circulaire (72) étant fermée à l’une de ses extrémités par un toit (71).
5. Dispositif de purification selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite enveloppe (11 ) est de forme circulaire et en ce que ladite plaque d’extrémité est formée par un disque d’extrémité (31) d’une pièce cylindrique (30) comportant une première partie tubulaire (32) et une seconde partie tubulaire (33) saillant dudit disque d’extrémité (31), ladite première partie tubulaire (32) et ladite seconde partie tubulaire (33) étant opposée l’une à l’autre par rapport audit disque d’extrémité (31 ) avec la première partie tubulaire (32) qui est disposée à l’intérieur de ladite enveloppe (11) et avec la seconde partie tubulaire (33) qui est disposée à l’extérieur de ladite enveloppe (11 ), ledit disque d’extrémité (31 ) comportant en outre une ouverture centrale (34) formant un passage interne dans ladite pièce cylindrique (30) entre ladite première partie tubulaire (32) et ladite seconde partie tubulaire (33).
6. Dispositif de purification selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite première partie tubulaire (32) pénètre dans ladite coque (70) pour former une chicane (76) pour le flux de gaz.
7. Dispositif de purification selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdites plaques dentelées (42) sont portées par une tige centrale (41 ) passant par ledit passage interne de ladite pièce cylindrique (30), ladite tige centrale (41 ) étant reliée à un circuit fournissant une haute tension stabilisée (80) et étant portée à chacune de ses extrémités par un isolateur (44) entourant ladite tige centrale (41), ledit isolateur (44) étant disposé dans ladite seconde partie tubulaire (33) de ladite pièce cylindrique (30) pour protéger électriquement ladite pièce cylindrique (30) de ladite tige centrale (41).
8. Dispositif de purification selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite coque (70) est fixée à ladite tige centrale (41 ) et en ce que ladite coque (70) est portée à la même dite tension stabilisée que ladite tige centrale (41).
9. Dispositif de purification selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que ladite tension stabilisée de ladite tige centrale (41) est négative préférentiellement entre -10 KV et -25 KV.
10. Dispositif de purification selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite structure émissive (40) comporte au moins un filament (62) conduisant l’électricité et apte à être porté au potentiel de ladite structure émissive (40), ledit au moins un filament (62) reliant au moins une dite pointe (47) d’au moins deux dites plaques dentelées (42) entre elles.
11. Dispositif de purification selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit au moins un filament (62) relie une dite pointe (47) de toutes lesdites plaques dentelées (42).
12. Dispositif de purification selon l’une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que lesdites plaques dentelées (42) comportent chacune au moins une ouverture (61) par laquelle passe ledit au moins un filament conducteur (62).
13. Dispositif de purification selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que ledit au moins un filament (62) est relié électriquement à une tige centrale (41) portant lesdites plaques dentelées (42) et étant reliée à un circuit fournissant une haute tension stabilisée (80).
14. Dispositif de purification selon l’une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que ladite structure émissive (40) comporte plusieurs dits filaments (62) parallèles entourant ladite structure émissive (40) de façon circulaire.
15. Dispositif de purification selon les revendications 12 et 13, caractérisé en ce que lesdites plaques dentelées (42) comportent autant de dites ouvertures (61) que de dits filaments (62).
16. Dispositif de purification selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que lesdites plaques dentelées (42) sont en forme d’étoile, c’est-à-dire avec un support central circulaire (45) pourvu à sa périphérie de branches triangulaires (46) dont l’extrémité forme lesdites pointes (47).
17. Dispositif de purification selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que lesdites plaques dentelées (42) alternent avec des rondelles perforées (43) en forme d’hélice.
18. Dispositif de purification selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que ladite entrée (14) et ladite sortie (15) forment chacune un angle avec l’axe dudit passage générant un effet cyclonique dans ledit passage.
19. Dispositif de purification selon l’une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que ladite entrée (14) et ladite sortie (15) sont diamétralement opposées.
20. Dispositif de purification selon l’une quelconque des

5 revendications 1 à 19, caractérisé en ce que ladite structure collectrice (50) s’étend jusqu’à chacune desdites plaques d’extrémité (31) de ladite enveloppe (11).
21. Utilisation d’un dispositif de purification tel que défini par l’une quelconque des revendications 1 à 20 pour la purification des gaz d’échappement

10 d’un moteur à combustion interne.