WO2005122653A1 - Eliminateur d'electricite statique, notamment pour le traitement de polymeres - Google Patents

Eliminateur d'electricite statique, notamment pour le traitement de polymeres Download PDF

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WO2005122653A1
WO2005122653A1 PCT/FR2005/001027 FR2005001027W WO2005122653A1 WO 2005122653 A1 WO2005122653 A1 WO 2005122653A1 FR 2005001027 W FR2005001027 W FR 2005001027W WO 2005122653 A1 WO2005122653 A1 WO 2005122653A1
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nozzle
needle
eliminator according
metal
tip
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PCT/FR2005/001027
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English (en)
Inventor
Joseph Taillet
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Valitec
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05F—STATIC ELECTRICITY; NATURALLY-OCCURRING ELECTRICITY
    • H05F3/00—Carrying-off electrostatic charges
    • H05F3/04—Carrying-off electrostatic charges by means of spark gaps or other discharge devices

Definitions

  • the invention relates to a static eliminator intended in particular to improve the treatment of polymers.
  • polymers are very insulating products from the electrical point of view and they can retain static electricity on their surface for periods of several weeks.
  • the generation of electrostatic charges by friction always accompanies the operations " necessary for the production of these polymers, and in particular the pneumatic transport. This latter operation is made necessary because the polymerization reactors are, for safety reasons, away from staff workstations, the polymer comes out in the form of granules and is conveyed, most often by pneumatic transport, to bagging stations or bulk filling of containers.
  • This transport produces a partial abrasion of the granules, which produces fines, and a partial fusion, by heating, of granules entrained along the walls.
  • the streaks left by the molten product solidify in the form of filaments called "angel hair" which have a diameter of the order of a tenth of a millimeter and a length of a few centimeters, or in the form of strands which have a diameter of several millimeters and a length of more than 10cm.
  • Fine, angel hair and tow are waste products which degrade the quality of the product and which should, in principle, be separated from the granules by ventilation devices. But, the friction of the products on the walls of the installation generate electrostatic charges both on the granules and on the waste.
  • a static eliminator comprising at least one nozzle having a body limiting a supersonic nozzle for the expansion of a compressed gas, a corona tip located at near the nozzle neck and an electrical supply circuit connected to the corona tip.
  • the eliminator object of French patent n ° 80 21 977, repeats previously known arrangements, and in particular the creation, in the vicinity of the neck of a supersonic nozzle, of nanometric aerosols of ice formed by condensation of water vapor. on ions produced by a corona discharge, as well as the entrainment of these aerosols by a supersonic jet.
  • the essential characteristic of the aforementioned patent resides in the process which makes it possible to obtain in the jet, in the case where the metal tip which produces the corona discharge is supplied with alternating current, equal positive and negative currents, which ensures electrical neutrality. of the mixture of ions supplied by the nozzle. This neutrality is ensured, on the one hand thanks to the insulating coating of the throat of the nozzle and of the part of the nozzle external to the nozzle, and on the other hand by the insertion of a capacitor in the supply circuit of The point.
  • the invention provides for this purpose a static eliminator of the type defined in the introduction, which incorporates basic characteristics of the invention of French patent No. 80 21 977, but adds essential characteristics to achieve the goals mentioned above above and allow an application, in particular in the field of treatment or production of polymers.
  • the corona tip (or crown tip) is constituted by a surgical needle made of chrome steel, the tip of which has a diameter of less than 30 micrometers.
  • such a surgical needle has the advantage of being readily available commercially and of being able to be replaced easily for maintenance.
  • the supersonic nozzle is composed of a metal insert comprising a hollow cylindrical part extended towards the front by a conical part ending in a bead oriented inwards, the assembly being molded in a epoxy insulation so as to cover the conical part and its bead with insulation, both outside and inside, and the front of the cylindrical inner part.
  • the hollow cylindrical part composing the metal insert of the nozzle is provided at its rear part with an internal thread and has an external wall having the same diameter as a cylindrical metal tube which protects a front part of the nozzle. and which is located adjacent to the metal insert.
  • the needle is advantageously supported by an insulating tube or sleeve having a threaded front part adapted to be screwed into the internal thread of the rear end of the metal insert of the nozzle.
  • the eliminator advantageously comprises a metal ring arranged to slide with gentle friction over the rear part of the nozzle and on the cylindrical metal tube and to be fixed there in a position chosen so as to ensure conductive contact between the metal insert of the nozzle and metal tube.
  • the insulating tube or sleeve is internally provided with a fixing device which is formed by two metal rings pierced with an opening to allow the passage of compressed gas, at least one of these metal rings being provided with a thread.
  • the needle is then fixed in a threaded support arranged to be screwed or unscrewed in the fixing device in order to effect an approximate adjustment of the position of the point of the needle relative to the neck of the nozzle.
  • the relative position of the needle tip and the nozzle neck can be adjusted quickly and precisely, without disassembly of the nozzle, by screwing or unscrewing the nozzle on the front end of the insulating tube or sleeve. defined above, which surrounds the support of the needle.
  • the needle advantageously comprises a conical recess fitted at a rear end opposite the point.
  • the rear end of the needle can be engaged inside a hollow cylinder-shaped recess arranged at the front of this metal support in the form of a cylinder, this recess having a diameter greater than a few hundredths of a millimeter to that of the needle, the rear end of the needle being fixed in the cylindrical recess by widening the walls of the conical recess of the needle due to the crushing of its walls between the inner wall of the holder and a ball of ballpoint pen of appropriate diameter.
  • the device comprises a metal T-connector allowing the introduction of the compressed gas into the nozzle, this connector being interposed between the metal tube which protects the front of the nozzle and another metal tube. which protects one rear of the nozzle, so as to make contact with the tubes to ensure the continuity of the conductive connection between the front and the rear of the nozzle.
  • the metal tube which protects the rear of the nozzle is in contact with a metal fixing device intended to anchor a coaxial cable to bring it from a high voltage to the needle, this metallic fixing device being in contact itself with a metallic shielding of this cable, which is connected to earth.
  • the electrical supply circuit of the corona needle comprises two components in series between the needle and the secondary of a transformer which supplies it with high voltage, namely a capacitor with a value between 20 pF and 200 pF, and a resistance of value between 1 M ⁇ and 100 M ⁇ ;
  • the capacitor and the resistor are located in an insulating envelope comprising openings made for the passage of input and output connections which are covered with an insulating thermosetting polymer to prevent the penetration of humid air into the envelope;
  • the coaxial cable bringing the high voltage is terminated on the side of an electrical supply circuit by a high voltage plug, passes through the central opening of a metallic piece of revolution, called a plug, which has a flat side located in vis-à-vis the high-voltage device, with a milled housing adapted to the installation of an O-ring around this central opening, this part of revolution having an outside diameter larger than that of the high-voltage plug, then that the central opening has a diameter smaller than that of this plug;
  • the eliminator comprises a waterproof plastic conduit arranged around the coaxial cable bringing the high voltage to the nozzles, the sealing being completed by the installation of two cable glands, one of which is placed around the inlet cable in the nozzle and the other is placed at one entrance to the part of revolution;
  • the part of revolution has a cylindrical extension threaded on the side facing the supply device, this extension penetrating, through an opening of diameter greater than that of the high-voltage plug, into a cabinet which encloses the electrical supply, the seal O-ring being applied in leaktight manner to an outer wall of this cabinet by screwing a threaded ring on this threaded extension;
  • the electrical supply circuit of the nozzle (s) includes high voltage transformers whose primary is connected to the output of a synchronous static relay powered by an AC voltage source, for example from the mains;
  • the application of the primary voltage to the static relay is controlled by a time relay whose coil is supplied from a pressure switch connected to the compressed gas distribution network supplied to the nozzle (s);
  • the nozzle (s) is (are) supplied with compressed air of pressure between 12 and 5 bars, at a dew point between -19 "C and -40 'C.
  • the eliminator comprises an even number of nozzles, each group of two nozzles being formed of nozzles having voltage-current characteristics as similar as possible, each of the two nozzles being connected to an opposite polarity of an alternating supply; and for each group of two nozzles, the primary of the high voltage transformer supplying a first nozzle and the primary of the high voltage transformer supplying a second nozzle are in phase opposition.
  • FIG. 1 is a side view of a static eliminator according to the invention showing more particularly the structure of the nozzle ;
  • FIG. 2 is a partial sectional view showing the nozzle, the insulating sleeve cooperating with the nozzle, as well as the needle and its support arranged inside the sleeve;
  • FIG. 3 is a sectional view of the nozzle of Figure 2;
  • - Figure 4 is a sectional view of the insulating sleeve of Figure 2;
  • FIG. 5 is a sectional view of the support and the needle of Figure 2;
  • FIG. 6 is an enlarged view of the tip of the needle
  • FIG. 7 is a sectional view on an enlarged scale, of the rear end of the needle and of a ball;
  • FIG. 9 shows two envelopes for receiving respectively an electrical resistance and a capacitor forming part of the power supply of the tip
  • FIG. 10 illustrates means for connecting the nozzle to a power supply and control cabinet
  • FIG. 11 is a block diagram of the power supply and control cabinet of Figure 10; and Figure 12 schematically illustrates the power supply of two nozzles according to the invention.
  • FIG. 1 shows a static eliminator designated as a whole by the reference 10.
  • This eliminator comprises a generally elongated nozzle body comprising a metal tube 12 which constitutes the front of the body nozzle and which ends in a nozzle 14 through which the aerosol is ejected under the effect of a supersonic jet as designated by the reference 16.
  • the metal tube 12 is connected to its rear part, by by means of a demountable conductive assembly 18, to a T-shaped connector 20 which has a lateral tube 22 for the supply of a gas under pressure, here compressed air from a compressed air source 24.
  • the connector 20 is connected to a metal tube 26 which constitutes the rear of the nozzle body and which is connected to a fixing device 28.
  • the latter is connected to a coaxial cable 30 serving for the supply of the tip (described below) that houses the nozzle, from a high-voltage power source 32.
  • the metal part of the nozzle body is connected to earth as shown by the reference 34.
  • the nozzle 14 internally houses a needle 36 terminated by a tip 38, also called “corona tip” located near an inner neck 40 which defines the nozzle.
  • the rear end of the needle 36 is connected to a threaded support 42 which is itself connected to a resistor 44 and a capacitor 46, both housed inside the metal tube 26 ( Figure 1). These two components are connected to the coaxial tube 30 mentioned above.
  • the support 42 is mounted inside an insulating sleeve 48 which is itself housed inside the tube 12.
  • a cylindrical ring 50 (FIG. 1) is arranged to slide with gentle friction over the rear part of the nozzle 14 and on the cylindrical metal tube 12 to be fixed in a chosen position so as to ensure conductive contact between the nozzle and the metal tube. This conductive contact is effected with a metal insert 52 (FIGS. 2 and 3) which comprises the nozzle 14 and which will be described later.
  • the corona tip is constituted by a surgical needle 36 made of chrome steel, the tip 38 of which has a diameter of less than 30 micrometers (FIG. 6).
  • the radius of curvature of the tip 38 is advantageously between 10 and 20 micrometers.
  • the needle ends in a circular base carrying a conical opening 54 (FIG. 7) used for mounting the needle in the support 42, as will be seen below.
  • the metal insert 52 comprises a hollow cylindrical part 56 extended forwards by a conical part 58 terminated by a bead 60 oriented inwards. .
  • the assembly is molded in a cylindrical shape 62 of insulating material, in the example of epoxy material, so as to cover with insulation the conical part 58 and the bead 60, both outside and inside , and the front of the cylindrical inner part.
  • the shape of the mold must be such that this insulator covers the converging part 64 of the nozzle and its neck 60, the diverging part 66 of the nozzle being formed in a cylindrical epoxy extension having the same outside diameter D as the metal insert 42
  • the appropriate shapes of the converging part and of the diverging part of the nozzle are obtained during molding by the choice of the shape of the mold.
  • a rectification of the insulating material by means of cutters can possibly improve the profile of the supersonic nozzle.
  • the thicknesses of insulation inside the nozzle 14 are chosen so that the maximum voltage applied to the needle is less than the breakdown voltage of the insulation.
  • the nozzle 14 has a flat outer face 67 obtained by milling the cylindrical shape 62 obtained by molding.
  • the hollow cylindrical part 56 constituting the metal insert 42 of the nozzle is provided at its rear part with an internal thread 68 and has an external wall 70 having the same diameter D as the metal tube 12 (FIG. 1) which protects the part front of the nozzle and which is located adjacent to the metal insert.
  • the insulating sleeve 48 (FIG. 4) has a threaded front part 72 adapted to be screwed into the internal thread 68 of the rear end of the metal insert. This insulating sleeve thus makes it possible to electrically isolate the needle from the body of the nozzle. As already indicated, the insulating sleeve 48 is surrounded by the metal tube 12, the ring 50 sliding with gentle friction on the insert 52 of the nozzle and on the metal tube 12.
  • the insulating sleeve 48 has an internal thread 74 into which are screwed two metal rings 76 and 78 intended to carry the metal support 42 of the needle.
  • the ring 76 has a passage 80 for the metal support, while the ring 78 includes a threaded passage 82 to cooperate with the external thread 84 ( Figure 5) of the metal support 42.
  • the two metal rings are pierced with openings (not shown) to allow the passage of compressed gas.
  • the threaded support 42 which carries the needle 36 is arranged to be screwed or unscrewed in the fixing device formed by the rings 76 and 78 in order to effect an approximate adjustment of the position of the point 38 of the needle 36 relative to at the neck 40 of the nozzle. Furthermore, the relative position of the tip of the needle and the neck of the nozzle can be adjusted quickly and precisely, without dismantling the nozzle, by screwing or unscrewing the threaded part 72 of the insulating sleeve 48.
  • FIG. 7 the rear end of the needle 36 is engaged inside a recess 86 in the form of a hollow cylinder arranged at the front of the metal support 42, this recess having a diameter a few hundredths of a millimeter greater than that of the needle.
  • the rear end of the needle is fixed in the cylindrical recess 86 by widening the walls of the conical recess 54 of the needle as a result of the crushing of these walls between the inner wall of the support and a ball 88 of ballpoint pen, diameter appropriate.
  • This assembly is carried out by crimping in the following manner. The needle is held vertically in a vice with the tip down.
  • the ball 88 is placed on the needle and the support 42 is pressed onto the assembly so as to surround the ball and the needle.
  • the support is then struck vertically with a light hammer blow, so that the ball sinks into the housing and crushes the walls of the conical part 54 of the needle against the interior walls of the support 42. This process allows '' obtain a light and undeformable whole.
  • the capacitor 46 ( Figure 2) must be able to withstand a DC voltage of 16 kilovolts across the terminals while the protective resistor 44 must have a value between 1 M ⁇ and 100 M ⁇ .
  • These two components are arranged in series in two insulating envelopes (FIG. 9), the insulating envelope 90 of the capacitor 46 and the insulating envelope 92 of the resistor 44 being assembled end to end.
  • the assembly is sealed at passages 94 and 96 of the connections by insulating varnish so as to protect these components against the humidity of the air circulating in the nozzle.
  • the two envelopes 90 and 92 are housed inside the metal tube 26 shown in FIG. 1.
  • the connector 20 (FIG. 1) makes electrical contact with the tubes 12 and 26 to ensure the continuity of the conductive connection between the front and the rear of the nozzle.
  • the cylindrical ring 50 which surrounds the metal insert 52 and the front of the tube 12 makes it possible to maintain the insert at the potential of the mass of the nozzle, that is to say at the potential of the earth, although the nozzle is screwed on the insulating sleeve.
  • the body of the nozzle is connected by the removable assembly 18 to the connector 20 by which the compressed air is introduced.
  • the metal tube 26 is a cylindrical tube of sufficient diameter to contain the resistor and the capacitor and their respective envelopes.
  • the tube 26 is in electrical contact with the T-connector 20.
  • the metal tube 26 which protects the rear of the nozzle is in contact with the fixing device 28 which is used for anchoring the coaxial cable 30.
  • This metal device is itself in contact with a metal shield (not shown) of the cable that is connected to earth.
  • the coaxial cable 30 is terminated, on the side of the high voltage electrical supply circuit 32, by a high voltage plug 100 capable of fitting to a high voltage base 102 (FIG. 10).
  • the cable is surrounded by a waterproof plastic conduit 104, here a corrugated conduit, fixed to the nozzle by means of a cable gland 106 to seal the assembly (FIG. 1).
  • the cable 30 passes through the central opening 107 of a metallic piece of revolution 108 (called a "plug"), for example made of stainless steel, which has a flat side 110 located opposite a wall 112 of a high voltage device 114, for example a high voltage cabinet (FIG. 10).
  • the flat side 110 comprises a milled housing 116 in the form of a circular groove suitable for the installation of an O-ring 118 around the central opening.
  • This piece of revolution 108 has a larger outside diameter than that of the high-voltage plug 100, while the central opening 107 has a diameter smaller than that of the plug.
  • the tightness of the conduit 104 disposed around the coaxial cable 30 is completed by the installation of a second cable gland 120 placed at the entrance to the part of revolution 108.
  • the part of revolution 108 has a cylindrical threaded extension 122 of the side facing the feeder 114, this extension penetrating through an opening 124 of diameter greater than that of the high-voltage plug 100 in the wall 112 of the cabinet 114 which encloses the electrical supply.
  • the seal 118 is applied in leaktight manner to the external wall of this cabinet by screwing a threaded ring 126 on this threaded extension.
  • the electrical supply circuit of the nozzle (s) includes high voltage transformers 128 whose primary is connected to the output of a synchronous static relay 130 supplied by a voltage source alternative for example by the sector.
  • the application of the primary voltage to the static relay 130 is controlled by a time relay 132, the coil of which is supplied from a pressure switch 134 connected to the compressed gas distribution network supplied to the nozzle (s).
  • each nozzle is supplied with compressed air from the source 24 and through a supply valve 136 which controls a conduit 138 connected to the tube 22 of the T-connector 20.
  • the needle of the or the nozzles is supplied with high voltage of between 6000 and 9000 volts by a box containing the transformers 128 which raise the voltage from the network voltage.
  • Each nozzle is connected to a transformer fully enclosed in an appropriate insulator. The voltage is brought to the nozzle via the coaxial cable 30 which ends with the plug 100 adaptable on the base 102.
  • the output connections of the transformers are connected one to earth, the other to the base assigned to the corresponding nozzle.
  • the nozzles are protected against overcurrents by fuses inserted in the circuit connected to the primary of the transformers 128.
  • the synchronous static relay 130 plays a predominant role. Indeed, the coaxial cable connected to the nozzle behaves like a delay line for fast signals, so that these signals undergo a reflection at the end of the line. The impedance corresponding to a corona tip being very high (open line), this reflection is carried out without change of sign.
  • a step of 10,500 volts is applied to the level of the base / plug assembly, a reflected signal of 10,500 volts is superimposed almost instantaneously on this step, the set plug / receptacle being then subjected to a voltage of 21,000 volts, which causes a bypass arc and a short circuit to ground.
  • the synchronous static relay 130 makes it possible to close the primary circuit which supplies the transformer only when the mains voltage crosses zero. This avoids the random closing produced by a mechanical switch, closing which can occur at any moment of the cycle and which produces a step of input voltage in the coaxial line, step which can possibly correspond to the secondary to the voltage peak (i.e. 10,500 volts for a secondary supplying 7,000 volts in effective value).
  • the presence of this static relay is essential to ensure the safety and reliability of the operation of the installation.
  • the time relay 132 plays an essential role. Because the nozzle is located in an explosion risk zone, it must in no way present risks of initiation of electric shocks at the nozzle. However, this is defined to work without priming under normal pressure conditions which correspond to the nominal flow regime. Consequently, if these conditions are not established, the relay 132 is closed, which applies the mains voltage to the primary of the transformers.
  • the pressure switch 134 records the nominal pressure before this pressure is obtained at the nozzles, the relay 132 is timed, which makes it possible to apply the voltage to the nozzles only after obtaining the nominal flow rate of the compressed air.
  • the choice of the corresponding delay is evaluated according to the structure of the pneumatic circuit associated with the eliminator, but it is not very constraining to choose a delay much greater than the few seconds which correspond to the time of establishment of the permanent regime of the flow d compressed air in the pneumatic circuit associated with the eliminator.
  • the assembly shown in FIG. 10 makes it possible to connect the coaxial cable 30 (plug 100 and base 102) inside the cabinet 114, which is protected against dust and water jets.
  • This cabinet is advantageously made of composite material or stainless steel.
  • the arrangement of the part of revolution 108 with the seal 118 and the ring 126 allows easy removal of the nozzle.
  • the part 108 closes the opening 124, the seal 118 being strongly supported on the outside wall of the cabinet by screwing the ring 126 on the threaded cylinder 122 which penetrates inside the wardrobe.
  • the assembly is therefore sealed by the seal 118, and by the two cable glands 106 and 120.
  • To disassemble the nozzle it suffices to separate the plug 100 from the base 102 and unscrew the ring 126, which frees the part 108 and leaves a large passage to the plug 100 connected to the end of the coaxial cable.
  • the or each nozzle is supplied with compressed air of pressure between 12 and 5 bars, at a dew point between -19 ° C and -40 ° C.
  • the compressed air used must, once it is relaxed, contain neither too much nor too little moisture. Too humid air leads to the condensation of a film of water on the insulating parts which support the needle holder and causes a short circuit to the corona peak earth. Too dry air does not achieve the expected performance of the process, since the transport of electrical charges by the supersonic jet requires a sufficient number of carriers formed by the condensation of ice on the ions by the corona discharge, and this number decreases very quickly below a certain humidity.
  • the optimal conditions of current transported through the nozzle by the aerosols correspond to a dew point of -19 "C. These conditions are obtained for example in a refrigeration dryer fed by compressed compressed air at a pressure of 6 bars, the coil of which is traversed by water at a temperature of 3 ° C. For a dew point of -40 ° C., the intensity of the current transported is halved.
  • the eliminator comprises at least one group of two nozzles 10A and 10B supplied from two transformers 128A and 128B. These two transformers have respective primaries 140A and 140B supplied in phase opposition.
  • the simplest method consists in using an even number of paired nozzles so as to have emission characteristics (currents depending on the high voltage applied) as similar as possible. This is achieved by connecting, for each group of nozzles, a first nozzle to a phase of the AC high voltage supply and the second nozzle to the opposite phase.
  • each group of nozzles being formed of nozzles having voltage-current characteristics as similar as possible, each of the two nozzles being connected to an opposite polarity of an alternating supply.
  • the invention finds a very particular application in the treatment of polymers.

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  • Elimination Of Static Electricity (AREA)
  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)

Abstract

L'invention concerne un éliminateur d'électricité statique comportant au moins une buse présentant un corps limitant une tuyère supersonique (14) pour la détente d'un gaz comprimé, une pointe corona (36) située à proximité du col (40) de la tuyère et un circuit d'alimentation électrique (32) relié à la pointe corona. Cette dernière est constituée par une aiguille chirurgicale en acier au chrome, dont la pointe (38) présente un diamètre inférieur à 30 micromètres. Cet éliminateur est destiné notamment à améliorer le traitement de polymères.

Description

Eliminateur d'électricité statique, notamment pour le traitement de polymères
L'invention concerne un éliminateur d'électricité statique destiné notamment à améliorer le traitement de polymères.
Le problème de l'élimination des charges électrostatiques revêt une grande importance dans divers domaines, et notamment dans celui de la production des polymères.
En effet, les polymères sont des produits très isolants au point de vue électrique et ils peuvent retenir l'électricité statique à leur surface pendant des périodes de plusieurs semaines. La génération de charges électrostatiques par frottement accompagne toujours les opérations "nécessaires à la production de ces polymères, et en particulier le trans- port pneumatique. Cette dernière opération est rendue nécessaire du fait que les réacteurs de polymérisation sont, pour des raisons de sécurité, éloignés des postes de travail du personnel. Le polymère en sort sous forme de granules et est convoyé, le plus souvent par transport pneumatique, vers des stations d'ensachage ou de remplissage en vrac de containers .
Ce transport produit une abrasion partielle des granules, ce qui produit des fines, et une fusion partielle, par réchauffement, de granules entraînés le long des parois. Les traînées laissées par le produit fondu se solidifient sous la forme de filaments appelés "cheveux d'ange" qui ont un diamètre de l'ordre du lOème de millimètre et une longueur de quelques centimètres, ou sous la forme de filasses qui ont un diamètre de plusieurs millimètres et une longueur de plus de 10cm. Les fines, les cheveux d'ange et les filasses sont des déchets qui dégradent la qualité du produit et qui devraient, en principe, être séparés des granules par des dispositifs aérauliques. Mais, les frottements des produits sur les parois de l'installation engendrent des charges électrostatiques aussi bien sur les granules que sur les déchets.
L'existence de charges électrostatiques sur ces matériaux isolants produit des forces de cohésion qui ont pour effet de réduire fortement et, dans certains cas, d'annuler l'efficacité des dispositifs aérauliques de séparation des granules et des déchets. L'existence de ces charges électrostatiques entraîne des effets pervers qui se traduisent, pour le producteur, par trois conséquences très contraignantes :
1°) Les déchets se retrouvent dans le produit livré à la clientèle, d'où de nombreux retours de lots refusés par l'acheteur.
2°) Les déchets s'agglomèrent, bouchent les tamis et les dispositifs de filtration, et obturent les canalisations, d'où il résulte des arrêts de production pour le nettoyage de l'installation, une maintenance rendue difficile par la nécessité de démontage et de nettoyage des pièces démontées, puis de remontage, ce qui entraîne une augmentation du coût de production.
3°) Le débouchage des conduits par soufflage d'air comprimé entraîne la dispersion puis l'accumulation des déchets sur les sols de l'usine, ce qui entraîne une pollution de l'environnement, des dangers d'incendie et des risques de chutes pour le personnel.
Il est donc très important, pour la rentabilité de la production, d'éliminer l'électricité statique produite au cours de la production des polymères .
On connaît par ailleurs, d'après le brevet français n°80 21. 977 (n° de publication 2 492 212), un éliminateur d'électricité statique comportant au moins une buse présentant un corps limitant une tuyère supersonique pour la détente d'un gaz comprimé, une pointe corona située à proximité du col de la tuyère et un circuit d'alimentation électrique relié à la pointe corona.
L'éliminateur, objet du brevet français n°80 21 977, reprend des dispositions connues antérieurement, et en particulier la création, au voisinage du col d'une tuyère supersonique, d'aérosols nanométriques de glace formés par condensation de vapeur d'eau sur des ions produits par une décharge couronne, ainsi que l'entraînement de ces aérosols par un jet supersonique. La particularité essentielle du brevet précité réside dans le procédé qui permet d'obtenir dans le jet, dans le cas où la pointe métallique qui produit la décharge couronne est alimentée en courant alternatif, des courants positifs et négatifs égaux, ce qui assure la neutralité électrique du mélange d'ions fournis par la buse. Cette neutralité est assurée, d'une part grâce au revêtement isolant du col de la tuyère et de la partie de la tuyère extérieure à la buse, et d'autre part par l'insertion d'un condensateur dans le circuit d'alimentation de la pointe.
La mise en œuvre de l'invention, objet du brevet français n°80 21 977, a été tentée à plusieurs reprises sans succès. En effet, le matériel construit conformément aux enseignements de ce brevet ne possédait ni l'efficacité ni la fiabilité nécessaire à un outil industriel destiné à travailler jour et nuit dans des unités de production de l'industrie pétrochimique.
De plus, l'invention, objet du brevet français précité, n'a à l'évidence pas été conçue pour une application particulière aux polymères. La description du brevet ne mentionne d'ailleurs pas cette application particulière.
C ' est en conséquence un but de 1 ' invention de proposer un éliminateur d'électricité statique qui est destiné notamment à améliorer le traitement des polymères.
C'est encore un but de l'invention de procurer un tel éliminateur d'électricité statique qui peut être mis en oeuvre de manière efficace et fiable dans des unités de production de l'industrie pétrochimique.
L'invention propose à cet effet un éliminateur d'électricité statique du type défini en introduction, qui reprend des caractéristiques de base de 1 ' invention du brevet français N°80 21 977, mais y ajoute des caractéristiques essentielles pour atteindre les buts mentionnés ci-dessus et permettre une application, notamment dans le domaine du traitement ou de la production des polymères.
Selon une particularité essentielle de l'invention, la pointe corona (ou pointe couronne) est constituée par une aiguille chirurgicale en acier au chrome, dont la pointe présente un diamètre inférieur à 30 micromètres. Après de nombreuses recherches, il est apparu que l'utilisation d'une telle pointe permettait d'obtenir un aérosol tout particulièrement approprié au traitement des polymères.
En outre, une telle aiguille chirurgicale offre l'avantage d'être facilement disponible dans le commerce et de pouvoir être remplacée facilement pour la maintenance.
Enfin, une définition précise de la matière et de la struc- ture de la pointe qui engendre la décharge couronne est également importante pour obtenir la permanence des réglages et de l'efficacité du procédé sur de longues périodes, qualité indispensable pour son adoption dans les usines des producteurs de polymères .
Selon une autre caractéristique de l'invention, la tuyère supersonique est composée d'un insert métallique comportant une partie cylindrique creuse prolongée vers 1 ' avant par une partie conique terminée par un bourrelet orienté vers l'intérieur, l'ensemble étant moulé dans un isolant en époxy de façon à recouvrir d'isolant la partie conique et son bourrelet, aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur, et l'avant de la partie intérieure cylindrique. De façon avantageuse, la partie cylindrique creuse composant 1 ' insert métallique de la tuyère est munie à sa partie arrière d'un taraudage intérieur et comporte une paroi extérieure ayant le même diamètre qu'un tube métallique cylindrique qui protège une partie avant de la buse et qui est situé adjacent à l' insert métallique.
L ' aiguille est avantageusement supportée par un tube ou manchon isolant ayant une partie avant filetée adaptée pour se visser dans le taraudage intérieur de l'extrémité arrière de l' insert métallique de la tuyère.
L ' éliminateur comprend avantageusement une bague métallique agencée pour glisser à frottement doux sur la partie arrière de la tuyère et sur le tube métallique cylindrique et pour y être fixée en une position choisie de façon à assurer un contact conducteur entre l' insert métallique de la tuyère et le tube métallique.
Le tube ou manchon isolant, est muni intérieurement d'un dispositif de fixation qui est formé par deux bagues métalliques percées d'ouverture pour permettre le passage du gaz comprimé, l'une au moins de ces bagues métalliques étant munie d'un taraudage.
L'aiguille est alors fixée dans un support fileté agencé pour être vissé ou dévissé dans le dispositif de fixation afin d'effectuer un réglage approximatif de la position de la pointe de l'aiguille par rapport au col de la tuyère.
Par ailleurs, la position relative de la pointe de l'aiguille et du col de la tuyère peut être réglée rapidement et avec précision, sans démontage de la buse, par vissage ou dévissage de la tuyère sur l'extrémité avant du tube ou manchon isolant défini précédemment, qui entoure le support de 1 ' aiguille.
Pour permettre la fixation de l'aiguille à son support, celle-ci comporte avantageusement un évidement conique aménagé à une extrémité arrière située à l'opposé de la pointe .
Grâce à cette caractéristique, l'extrémité arrière de l'aiguille peut être engagée à l'intérieur d'un évidement en forme de cylindre creux aménagé à 1 ' avant de ce support métallique en forme de cylindre, cet évidement possédant un diamètre supérieur de quelques centièmes de millimètres à celui de l'aiguille, l'extrémité arrière de l'aiguille étant fixée dans l'evidement cylindrique par élargissement des parois de l'evidement conique de l'aiguille par suite de 1 ' écrasement de ses parois entre la paroi intérieure du support et une bille de stylo à bille de diamètre approprié.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend un raccord métallique en T permettant l'introduction du gaz comprimé dans la buse, ce raccord étant interposé entre le tube métallique qui protège l'avant de la buse et un autre tube métallique qui protège 1 ' arrière de la buse, de manière à réaliser un contact avec les tubes pour assurer la continuité de la liaison conductrice entre l'avant et l'arrière de la buse.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le tube métallique qui protège l'arrière de la buse est en contact avec un dispositif métallique de fixation destiné à ancrer un câble coaxial pour l'amener d'une haute tension à l'aiguille, ce dispositif métallique de fixation étant en contact lui-même avec un blindage métallique de ce câble, qui est connecté à la terre.
D'autres caractéristiques complémentaires ou alternatives de l'invention sont indiquées ci-après :
- le circuit d'alimentation électrique de l'aiguille corona comprend deux composants en série entre l'aiguille et le secondaire d'un transformateur qui lui fournit la haute tension, à savoir un condensateur de valeur comprise entre 20 pF et 200 pF, et une résistance de valeur comprise entre 1 MΩ et 100 MΩ ;
- le condensateur et la résistance sont situés dans une enveloppe isolante comportant des ouvertures ménagées pour le passage de connexions d'entrée et de sortie qui sont recouvertes d'un polymère thermodurcissable isolant pour éviter la pénétration d'air humide dans l'enveloppe ;
- le câble coaxial amenant la haute tension est terminé du côté d'un circuit d'alimentation électrique par une fiche haute tension, passe par l'ouverture centrale d'une pièce métallique de révolution, appelée bouchon, qui possède un côté plat situé en vis-à-vis du dispositif haute tension, avec un logement fraisé adapté à la mise en place d'un joint torique autour de cette ouverture centrale, cette pièce de révolution ayant un diamètre extérieur plus grand que celui de la fiche haute tension, alors que l'ouverture centrale a un diamètre inférieur à celui de cette fiche ;
- 1 ' éliminateur comprend un conduit en matière plastique imperméable disposé autour du câble coaxial amenant la haute tension aux buses, l'étanchéité étant complétée par la mise en place de deux presse-étoupes, dont l'un est placé autour de l'entrée du câble dans la buse et l'autre est placé à 1 ' entrée de la pièce de révolution ;
- la pièce de révolution possède un prolongement cylindrique fileté du côté orienté vers le dispositif d'alimentation, ce prolongement pénétrant, par une ouverture de diamètre supérieur à celui de la fiche haute tension, dans une armoire qui renferme l'alimentation électrique, le joint torique étant appliqué de façon étanche sur une paroi extérieure de cette armoire par vissage d'une bague taraudée sur ce prolongement fileté ;
- le circuit d'alimentation électrique de la ou des buses comprend des transformateurs haute tension dont le primaire est connecté à la sortie d'un relais statique synchrone alimenté par une source de tension alternative, par exemple par le secteur ;
- l'application de la tension primaire au relais statique est commandée par un relais temporisé dont la bobine est alimentée à partir d'un pressostat relié au réseau de distribution de gaz comprimé fourni à la ou aux buses ;
- la (les) buse(s) est (sont) alimentée(s) en air comprimé de pression comprise entre 12 et 5 bars, à un point de rosée compris entre -19 "C et -40 'C.
- l'éliminateur comprend un nombre pair de buses, chaque groupe de deux buses étant formé de buses ayant des caractéristiques tension-courant aussi semblables que possible, chacune des deux buses étant connectée à une polarité opposée d'une alimentation alternative ; et pour chaque groupe de deux buses, le primaire du transformateur haute tension alimentant une première buse et le primaire du transformateur haute tension alimentant une seconde buse sont en opposition de phase.
Dans la descrition qui suit donnée à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue de côté d'un éliminateur d'électricité statique selon l'invention montrant plus particulièrement la structure de la buse;
- la figure 2 est une vue partielle en coupe montrant la tuyère, le manchon isolant coopérant avec la tuyère, ainsi que l'aiguille et son support disposés à l'intérieur du manchon;
- la figure 3 est une vue en coupe de la tuyère de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe du manchon isolant de la figure 2 ;
- la figure 5 est une vue en coupe du support et de l'aiguille de la figure 2 ;
- la figure 6 est une vue à échelle agrandie de la pointe de l'aiguille ;
- la figure 7 est une vue en coupe à échelle agrandie, de l'extrémité arrière de l'aiguille et d'une bille ;
- la figure 8 illustre le montage de l'extrémité arrière de l'aiguille dans le support par l'intermédiaire de la bille ;
- la figure 9 montre deux enveloppes destinées à recevoir respectivement une résistance électrique et un condensateur faisant partie de l'alimentation de la pointe ;
- la figure 10 illustre des moyens de connexion de la buse à une armoire d ' alimentation et de commande ;
- la figure 11 est un schéma de principe de l'armoire d'alimentation et de commande de la figure 10 ; et la figure 12 illustre schématiquement l'alimentation électrique de deux buses selon l'invention.
On se réfère d'abord à la figure 1 qui montre un éliminateur d'électricité statique désigné dans son ensemble par la référence 10. Cet éliminateur comprend un corps de buse de forme générale allongée comportant un tube métallique 12 qui constitue 1 ' avant du corps de buse et qui se termine par une tuyère 14 par laquelle s'effectue l'éjection d'un aérosol sous l'effet d'un jet supersonique comme désigné par la référence 16. Le tube métallique 12 est relié à sa partie arrière, par l'intermédiaire d'un assemblage démontable conducteur 18, à un raccord 20 en forme de T qui présente une tubulure latérale 22 pour l'amenée d'un gaz sous pression, ici de l'air comprimé en provenance d'une source d'air comprimé 24.
A son autre extrémité, le raccord 20 est relié à un tube métallique 26 qui constitue l'arrière du corps de buse et qui est relié à un dispositif de fixation 28. Ce dernier est relié à un câble coaxial 30 servant à l'alimentation de la pointe (décrite plus loin) que loge la tuyère, à partir d'une source d'alimentation haute tension 32. Par ailleurs, la partie métallique du corps de buse est reliée à la terre comme montré par la référence 34.
Comme on peut le voir sur la figure 2, la tuyère 14 loge intérieurement une aiguille 36 terminée par une pointe 38, appelée aussi "pointe corona" située à proximité d'un col intérieur 40 que délimite la tuyère. L'extrémité arrière de l'aiguille 36 est reliée à un support fileté 42 qui est lui- même relié à une résistance 44 et un condensateur 46, tous deux logés à 1 ' intérieur du tube métallique 26 (figure 1). Ces deux composants sont reliés au tube coaxial 30 mentionné précédemment.
Le support 42 est monté à l'intérieur d'un manchon isolant 48 qui est lui-même logé à l'intérieur du tube 12. Une bague cylindrique 50 (figure 1) est agencée pour glisser à frottement doux sur la partie arrière de la tuyère 14 et sur le tube métallique cylindrique 12 pour y être fixée en une position choisie de façon à assurer un contact conducteur entre la tuyère et le tube métallique. Ce contact conducteur s'effectue avec un insert métallique 52 (figures 2 et 3) que comporte la tuyère 14 et qui sera décrit plus loin.
Selon l'invention, la pointe corona est constituée par une aiguille chirurgicale 36 en acier au chrome, dont la pointe 38 présente un diamètre inférieur à 30 micromètres (figure 6). Le rayon de courbure de la pointe 38 est avantageusement compris entre 10 et 20 micromètres. Du côté opposé à la pointe, l'aiguille se termine par une base circulaire portant une ouverture conique 54 (figure 7) servant au montage de l'aiguille dans le support 42, comme on le verra plus loin.
On se réfère maintenant plus particulièrement à la figure 3 pour décrire la structure de la tuyère 14. L' insert métallique 52 comporte une partie cylindrique creuse 56 prolongée vers l'avant par une partie conique 58 terminée par un bourrelet 60 orienté vers l'intérieur. L'ensemble est moulé dans une forme cylindrique 62 en matériau isolant, dans l'exemple en matériau époxy, de façon à recouvrir d'isolant la partie conique 58 et le bourrelet 60, aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur, et l'avant de la partie intérieure cylindrique. La forme du moule doit être telle que cet isolant recouvre la partie convergente 64 de la tuyère et son col 60, la partie divergente 66 de la tuyère étant ménagée dans un prolongement cylindrique en époxy présentant le même diamètre extérieur D que l' insert métallique 42. Les formes appropriées de la partie convergente et de la partie divergente de la tuyère sont obtenues au moulage par le choix de la forme du moule. Une rectification du matériau isolant au moyen de fraises de forme peut éventuellement améliorer le profil de la tuyère supersonique. Les épaisseurs d'isolant à l'intérieur de la tuyère 14 sont choisies de façon à ce que la tension maximale appliquée à 1 ' aiguille soit inférieure à la tension de claquage de l'isolant.
La tuyère 14 présente une face extérieure plate 67 obtenue par fraisage de la forme cylindrique 62 obtenue par moulage. La partie cylindrique creuse 56 composant 1 ' insert métallique 42 de la tuyère est munie à sa partie arrière d'un taraudage intérieur 68 et comporte une paroi extérieure 70 ayant le même diamètre D que le tube métallique 12 (figure 1) qui protège la partie avant de la buse et qui est situé adjacent à l' insert métallique.
Le manchon isolant 48 (figure 4) possède une partie avant filetée 72 adaptée pour se visser dans le taraudage intérieur 68 de l'extrémité arrière de l' insert métallique. Ce manchon isolant permet ainsi d'isoler électriquement l'aiguille du corps de la buse. Comme déjà indiqué, le manchon isolant 48 est entouré par le tube métallique 12, la bague 50 venant glisser à frottement doux sur l' insert 52 de la tuyère et sur le tube métallique 12.
Le manchon isolant 48 comporte un taraudage intérieur 74 dans lequel sont vissées deux bagues métalliques 76 et 78 destinées à porter le support métallique 42 de l'aiguille. La bague 76 comporte un passage 80 pour le support métallique, tandis que la bague 78 comprend un passage taraudé 82 pour coopérer avec le filetage extérieur 84 (figure 5) du support métallique 42. Par ailleurs, les deux bagues métalliques sont percées d'ouvertures (non représentées) pour permettre le passage du gaz comprimé.
Le support fileté 42 qui porte l'aiguille 36 est agencé pour être vissé ou dévissé dans le dispositif de fixation formé par les bagues 76 et 78 afin d'effectuer un réglage approximatif de la position de la pointe 38 de l'aiguille 36 par rapport au col 40 de la tuyère. Par ailleurs, la position relative de la pointe de l'aiguille et du col de la tuyère peut être réglée rapidement et avec précision, sans démontage de la buse, par vissage ou dévissage de la partie filetée 72 du manchon isolant 48.
On se réfère maintenant aux figures 7 et 8 pour décrire le montage de l'extrémité arrière de l'aiguille 36 dans le support métallique 42. Comme le montre la figure 8, l'extrémité arrière de l'aiguille est engagée à l'intérieur d'un évidement 86 en forme de cylindre creux aménagé à l'avant du support métallique 42, cet évidement possédant un diamètre supérieur de quelques centièmes de millimètres à celui de l'aiguille. L'extrémité arrière de l'aiguille est fixée dans l'evidement cylindrique 86 par élargissement des parois de l'evidement conique 54 de l'aiguille par suite de l'écrasement de ces parois entre la paroi intérieure du support et une bille 88 de stylo à bille, de diamètre approprié. Ce montage est effectué par sertissage de la manière suivante. L'aiguille est tenue verticalement dans un étau la pointe vers le bas. On pose sur l'aiguille la bille 88 et l'on enfonce le support 42 sur l'ensemble de façon à entourer la bille et l'aiguille. On frappe ensuite verticalement le support d'un léger coup de marteau, si bien que la bille s'enfonce dans le logement et écrase les parois de la partie conique 54 de l'aiguille contre les parois intérieures du support 42. Ce procédé permet d'obtenir un ensemble léger et indéformable.
Le condensateur 46 (figure 2) doit être capable de supporter une tension continue de 16 kilovolts aux bornes tandis que la résistance de protection 44 doit avoir une valeur comprise entre 1 MΩ et 100 MΩ. Ces deux composants sont disposés en série dans deux enveloppes isolantes (figure 9), l'enveloppe isolante 90 du condensateur 46 et l'enveloppe isolante 92 de la résistance 44 étant assemblées bout à bout. L'ensemble est rendu étanche aux passages 94 et 96 des connexions par du vernis isolant de façon à protéger ces composants contre l'humidité de l'air circulant dans la buse. Les deux enveloppes 90 et 92 sont logées à l'intérieur du tube métallique 26 représenté à la figure 1.
Le raccord 20 (figure 1) réalise un contact électrique avec les tubes 12 et 26 pour assurer la continuité de la liaison conductrice entre l'avant et l'arrière de la buse. L bague cylindrique 50 qui entoure 1 ' insert métallique 52 et l'avant du tube 12 permet de maintenir 1 ' insert au potentiel de la masse de la buse, c'est à dire au potentiel de la terre, bien que la tuyère soit vissée sur le manchon isolant.
Dans sa partie médiane, le corps de la buse est relié par l'assemblage démontable 18 au raccord 20 par lequel l'air comprimé est introduit. Une liaison électrique constituée par un fil souple 98 (figure 2) connectant la résistance 44 à l'aiguille 36 traverse d'arrière en avant cette partie de la buse. Des pièces isolantes (non représentées) sont disposées intérieurement dans cette région pour renforcer la tenue à la tension des composants et des pièces métalliques reliées à la haute tension.
Le tube métallique 26 est un tube cylindrique de diamètre suffisant pour contenir la résistance et le condensateur et leurs enveloppes respectives. Le tube 26 est en contact électrique avec le raccord en T 20.
Le tube métallique 26 qui protège l'arrière de la buse est en contact avec le dispositif de fixation 28 qui sert à l'ancrage du câble coaxial 30. Ce dispositif métallique est lui-même en contact avec un blindage métallique (non représenté) du câble qui est connecté à la terre.
Le câble Coaxial 30 est terminé, du côté du circuit d'alimentation électrique 32 en haute tension, par une fiche haute tension 100 susceptible de s'adapter sur une embase haute tension 102 (figure 10). Le câble est entouré d'un conduit en matière plastique imperméable 104, ici un conduit annelé, fixé à la buse par l'intermédiaire d'un presse-étoupe 106 pour assurer l'étanchéité de l'ensemble (figure 1).
Le câble 30 passe par l'ouverture centrale 107 d'une pièce métallique de révolution 108 (appelée "bouchon"), par exemple en acier inoxydable, qui possède un côté plat 110 situé en vis à vis d'une paroi 112 d'un dispositif haute tension 114, par exemple une armoire haute tension (figure 10). Le côté plat 110 comporte un logement fraisé 116 en forme de rainure circulaire adapté à la mise en place d'un joint torique 118 autour de l'ouverture centrale. Cette pièce de révolution 108 a un diamètre extérieur plus grand que celui de la fiche haute tension 100, alors que l'ouverture centrale 107 a un diamètre inférieur à celui de la fiche.
L'étanchéité du conduit 104 disposé autour du câble coaxial 30 est complétée par la mise en place d'un deuxième presse étoupe 120 placé à l'entrée de la pièce de révolution 108. La pièce de révolution 108 possède un prolongement cylindrique fileté 122 du côté orienté vers le dispositif d'alimentation 114, ce prolongement pénétrant par une ouverture 124 de diamètre supérieur à celui de la fiche haute tension 100 dans la paroi 112 de l'armoire 114 qui renferme l'alimentation électrique. Le joint 118 est appliqué de façon étanche sur la paroi extérieure de cette armoire par vissage d'une bague taraudée 126 sur ce prolongement fileté.
Dans la configuration ainsi obtenue, la pièce de révolution
108 est indissociable du câble coaxial puisqu'elle est retenue d'un côté par la buse et de l'autre par la fiche 100.
Comme montré sur la figure 11, le circuit d'alimentation électrique de la ou des buse, (s) comprend des transformateurs à haute tension 128 dont le primaire est connecté à la sortie d'un relais statique synchrone 130 alimenté par une source de tension alternative par exemple par le secteur. L'application de la tension primaire au relais statique 130 est commandée par un relais temporisé 132 dont la bobine est alimentée à partir d'un pressostat 134 relié au réseau de distribution de gaz comprimé fourni à la ou aux buses.
Dans l'exemple, chaque buse est alimentée en air comprimé à partir de la source 24 et au travers d'une vanne d'alimentation 136 qui contrôle un conduit 138 relié à la tubulure 22 du raccord en T 20. L'aiguille de la ou des buses est alimentée en haute tension comprise entre 6000 et 9000 volts par un coffret contenant les transformateurs 128 qui élèvent la tension à partir de la tension du réseau. Chaque buse est reliée à un transformateur entièrement enrobé dans un isolant approprié. La tension est amenée à la buse par l'intermédiaire du câble coaxial 30 qui se termine par la fiche 100 adaptable sur l'embase 102. Les connexions de sortie des transformateurs sont reliées l'une à la terre, l'autre à l'embase affectée à la buse correspondante. Les buses sont protégées contre les sur-intensités par des fusibles insérés sur le circuit connecté au primaire des transformateurs 128. Ceux-ci sont protégés contre 1 ' échauffement par un relais thermique inséré dans leur enrobage . Le relais statique synchrone 130 joue un rôle prépondérant. En effet, le câble coaxial connecté à la buse se comporte comme une ligne à retard pour les signaux rapides, si bien que ces signaux subissent une réflexion à l'extrémité de la ligne. L'impédance correspondant à une pointe corona étant très élevée (ligne ouverte), cette réflexion s'effectue sans changement de signe. Par exemple, si, à la fermeture du circuit primaire du transformateur, un échelon de 10 500 volts est appliqué au niveau de l'ensemble embase/fiche, un signal réfléchi de 10 500 volts se superpose quasi instantanément à cet échelon, l'ensemble fiche/embase étant alors soumis à une tension de 21 000 volts, ce qui provoque un arc de contournement et un court-circuit à la terre.
Le relais statique synchrone 130 permet de fermer le circuit primaire qui alimente le transformateur seulement au passage par zéro de la tension du secteur. Ceci évite la fermeture aléatoire produite à partir d'un interrupteur mécanique, fermeture qui peut se produire à un moment quelconque du cycle et qui produit un échelon de tension d'entrée dans la ligne coaxiale, échelon qui peut éventuellement correspondre au secondaire à la tension de crête, (c'est-à-dire 10 500 volts pour un secondaire fournissant 7000 volts en valeur efficace). La présence de ce relais statique est essentielle pour assurer la sécurité et la fiabilité du fonctionnement de 1 ' installation.
Le relais temporisé 132 joue un rôle essentiel. Du fait que la buse est située dans une zone à risques d'explosion, elle ne doit en aucune façon présenter des risques d'amorçage de décharges électriques au niveau de la tuyère. Or, celle-ci est définie pour travailler sans amorçage dans les conditions normales de pression qui correspondent au régime d'écoulement nominal. Par conséquent, si ces conditions ne sont pas établies, le relais 132 est fermé, ce qui applique la tension du secteur sur le primaire des transformateurs.
De plus, comme à l'ouverture de la vanne d'alimentation en air comprimé 136, il est possible que le pressostat 134 enregistre la pression nominale avant que cette pression soit obtenue au niveau des buses, le relais 132 est temporisé, ce qui permet d'appliquer la tension aux buses seulement après l'obtention du régime nominal d'écoulement de l'air comprimé. Le choix du délai correspondant est évalué en fonction de la structure du circuit pneumatique associé à l'éliminateur, mais il est peu contraignant de choisir un délai très supérieur aux quelques secondes qui correspondent au temps d'établissement du régime permanent de l'écoulement d'air comprimé dans le circuit pneumatique associé à l'éliminateur.
Le montage montré à la figure 10 permet de raccorder le câble coaxial 30 (fiche 100 et embase 102) à l'intérieur de l'armoire 114, qui est protégée contre les poussières et les jets d'eau. Cette armoire est avantageusement réalisée en matériau composite ou en acier inoxydable. L'agencement de la pièce de révolution 108 avec le joint 118 et la bague 126 permet un démontage facile de la buse. Lorsque le dispositif est monté, la pièce 108 vient obturer l'ouverture 124, le joint 118 étant fortement appuyé sur la paroi extérieure de l'armoire par vissage de la bague 126 sur le cylindre fileté 122 qui pénètre à l'intérieur de l'armoire. En phase de fonctionnement, l'étanchéité de l'ensemble est donc assuré par le joint 118, et par les deux presse étoupes 106 et 120. Pour démonter la buse, il suffit de séparer la fiche 100 de l'embase 102 et de dévisser la bague 126, ce qui libère la pièce 108 et laisse un large passage à la fiche 100 connectée à l'extrémité du câble coaxial.
Dans l'invention, la ou chaque buse est alimentée en air comprimé de pression comprise entre 12 et 5 bars, à un point de rosée compris entre -19°C et -40°C. En effet, l'air comprimé utilisé doit, une fois détendu, ne comporter ni trop, ni trop peu d'humidité. Un air trop humide conduit à la condensation d'un film d'eau sur les pièces isolantes qui supportent le porte-aiguille et provoque un court-circuit à la terre de pointe corona. Un air trop sec ne permet pas d'atteindre les performances attendues du procédé, puisque le transport de charges électriques par le jet supersonique nécessite un nombre suffisant de porteurs formés par la condensation de glace sur les ions par la décharge corona, et ce nombre décroît très vite au-dessous d'une certaine humidité .
Pour une installation fonctionnant à l'intérieur de l'usine de production, les conditions optimales de courant transportées à travers la tuyère par les aérosols correspondent à un point de rosée de -19 "C. Ces conditions sont obtenues par exemple dans un sécheur frigorifique alimenté par de l'air comprimé humide à la pression de 6 bars, dont le serpentin est parcouru par de l'eau à la température de 3°C. Pour un point de rosée de -40°C, l'intensité du courant transporté est divisé par deux.
Pour une installation fonctionnant à l'extérieur, c'est-à- dire soumise pendant 1 ' hiver à des températures bien inférieures à 0°C, il est prudent de choisir un point de rosée de - 40°C pour éviter les condensations au niveau de la tuyère.
Dans le cas de la figure 12, l'éliminateur comprend au moins un groupe de deux buses 10A et 10B alimentées à partir de deux transformateurs 128A et 128B. Ces deux transformateurs ont des primaires respectifs 140A et 140B alimentés en opposition de phase.
En effet, pour obtenir la meilleure approche de la neutralité du mélange d'ions négatifs et positifs résultant de la sublimation des aérosols, le procédé le plus simple consiste à utiliser un nombre pair de buses appareillées de façon à avoir des caractéristiques d'émissions (courants en fonction de la haute tension appliquée) aussi semblables que possible. Ceci est obtenu en connectant, pour chaque groupe de buses, une première buse à une phase de l'alimentation à haute tension alternative et la seconde buse à la phase opposée.
De cette façon, on injecte, à chaque instant, un courant d'intensité totale de valeur très voisine de zéro, ce qui évite 1 ' apparition d ' une charge d ' espace importante pouvant donner lieu à l'expulsion vers les parois d'une partie des ions produits et, éventuellement, de porter à un potentiel élevé tout objet métallique situé dans l'installation et qui, par suite d'une négligence des installateurs, n'aurait pas été connectée à la terre.
On utilise ainsi un nombre pair de buses, chaque groupe de buses étant formé de buses ayant des caractéristiques tension-courant aussi semblables que possibles, chacune des deux buses étant connectée à une polarité opposée d'une alimentation alternative.
Cette dernière situation pouvant donner lieu à 1 ' apparition d'arcs électriques susceptibles de produire une explosion, il est impératif que l'injection d'aérosols chargés dans l'enceinte où se trouve le produit à traiter, ne puisse engendrer des élévations de potentiels sur des objets métalliques isolés de la terre, ce qui est garanti précisément par l'équilibrage des courants instantanés, positifs et négatifs, injectés par l'éliminateur et qui résulte des dispositions précitées.
L ' invention trouve une application toute particulière au traitement de polymères.

Claims

Revendications
1. Eliminateur d'électricité statique destiné notamment à améliorer le traitement de polymères et comportant au moins une buse présentant un corps limitant une tuyère supersonique (14) pour la détente d'un gaz comprimé, une pointe corona (36) située à proximité du col (40) de la tuyère et un circuit d'alimentation électrique (32) relié à la pointe corona, caractérisé en ce que la pointe corona est constituée par une aiguille chirurgicale (36) en acier au chrome, dont la pointe (38) présente un diamètre inférieur à 30 micromètres.
2. Eliminateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tuyère supersonique (14) est composée d'un insert métallique (42) comportant une partie cylindrique creuse (56) prolongée vers l'avant par une partie conique (58) terminée par un bourrelet (60) orienté vers l'intérieur, l'ensemble étant moulé dans un isolant en époxy (62) de façon a recouvrir d'isolant la partie conique (58) et son bourrelet (60), aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur, et l'avant de la partie intérieure cylindrique.
3. Eliminateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie cylindrique creuse composant l' insert métallique (52) de la tuyère (14) est munie à sa partie arrière d'un taraudage intérieur (68) et comporte une paroi extérieure (70) ayant le même diamètre (D) qu'un tube métallique cylindrique (12) qui protège une partie avant de la buse et qui est situé adjacent à l' insert métallique.
4. Eliminateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'aiguille (36) est supportée par un manchon isolant (48) ayant une partie avant filetée (72) adaptée pour se visser dans le taraudage intérieur (68) de 1 ' extrémité arrière de 1 ' insert métallique (52) de la tuyère.
5. Eliminateur selon les revendications 3 et 4, prises en combinaison, caractérisé en ce qu'il comprend une bague métallique (50) agencée pour glisser à frottement doux sur la partie arrière de la tuyère (14) et sur le tube métallique cylindrique (12) et pour y être fixée en une position choisie de façon à assurer un contact conducteur entre 1 ' insert métallique (52) de la tuyère et le tube métallique.
6. Eliminateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le manchon isolant (48) est muni intérieurement d'un dispositif de fixation formé par deux bagues métalliques (76, 78) percées d'ouvertures pour permettre le passage du gaz comprimé, et dont l'une au moins (78) est munie d'un taraudage.
7. Eliminateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'aiguille (36) est portée par un support fileté (42) agencé pour être vissé ou dévissé dans le dispositif de fixation (76, 78) afin d'effectuer un réglage approximatif de la position de la pointe (38) de l'aiguille (36) par rapport au col (40) de la tuyère (14).
8. Eliminateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la position relative de la pointe (38) de l'aiguille (36) et du col (40) de la tuyère (14) peut être réglée rapidement et avec précision, sans démontage de la buse, par vissage ou dévissage de la tuyère (14) sur l'extrémité avant filetée (72) du manchon isolant (48), défini à la revendication 4, qui entoure le support de l'aiguille.
9. Eliminateur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'aiguille (36) comporte un évidement conique (54) aménagé à une extrémité arrière située à l'opposé de la pointe (38).
10. Eliminateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'extrémité arrière de l'aiguille (36) est engagée à l'intérieur d'un évidement (86) en forme de cylindre creux aménagé à l'avant d'un support métallique (42.) en forme de cylindre, cet évidement possédant un diamètre supérieur de quelques centièmes de millimètre à celui de l'aiguille, et en ce que l'extrémité arrière de l'aiguille est fixée dans l'evidement cylindrique (86) par élargissement des parois de l'evidement conique (54) de l'aiguille par suite de 1 ' écrasement de ces parois entre la paroi intérieure du support et une bille (88) de stylo à bille de diamètre approprié .
11. Eliminateur selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un raccord métallique en T (20) permettant l'introduction du gaz comprimé dans la buse et interposé entre le tube métallique (12) qui protège l'avant de la buse et un autre tube métallique (26) qui protège l'arrière de la buse de manière à réaliser un contact avec les tubes (12, 26) pour assurer la continuité de la liaison conductrice entre l'avant et l'arrière de la buse.
12. Eliminateur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le tube métallique (26) qui protège l'arrière de la buse est en contact avec un dispositif métallique de fixation (28) destiné à ancrer un câble coaxial (30) pour l'amenée d'une haute tension à l'aiguille, ce dispositif métallique de fixation étant en contact lui même avec un blindage métallique de ce câble, qui est connecté à la terre.
13. Eliminateur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation électrique (32) de l'aiguille corona (36) comprend deux composants en série entre l'aiguille (36) et le secondaire d'un transformateur (128) qui lui fournit la haute tension, à savoir un condensateur (46) de valeur comprise entre 20 pF et 200 pF, et une résistance (44) de valeur comprise entre 1 MΩ et 100 MΩ.
14. Eliminateur selon la revendication 13, caractérisé en ce que le condensateur (46) et la résistance (44) sont situés dans une enveloppe isolante (92, 90) comportant des ouvertures (94, 96) ménagées pour le passage de connexions d ' entrée et de sortie qui sont recouvertes d ' un polymère thermodurcissable isolant pour éviter la pénétration d'air humide dans l'enveloppe.
15. Eliminateur selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le câble coaxial (30) amenant la haute tension est terminé du côté d'un circuit d'alimentation électrique (32) par une fiche haute tension (100), passe par l'ouverture centrale (107) d'une pièce métallique de révolution (108), appelée "bouchon", qui possède un côté plat (110) situé en vis à vis du dispositif haute tension, avec un logement fraisé (116) adapté à la mise en place d'un joint torique (118) autour de cette ouverture centrale (107), cette pièce de révolution (108) ayant un diamètre extérieur plus grand que celui de la fiche haute tension (100), alors que l'ouverture centrale (107) a un diamètre inférieur à celui de cette fiche.
16. Eliminateur selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit en matière plastique imperméable (104) disposé autour du câble coaxial (30) amenant la haute tension aux buses, l'étanchéité étant complétée par la mise en place de deux presse étoupes (106, 120), dont l'un est placé autour de l'entrée du câble (30) dans la buse et l'autre est placé à l'entrée de la pièce de révolution (108).
17. Eliminateur selon les revendications 15 et 16, prises en combinaison, caractérisé en ce que la pièce de révolution (108) possède un prolongement cylindrique fileté (122) du côté orienté vers le dispositif d'alimentation, ce prolongement pénétrant, par une ouverture (124) de diamètre supérieur à celui de la fiche haute tension (100), dans une armoire (114) qui renferme l'alimentation électrique, le joint torique (118) étant appliqué de façon étanche sur une paroi extérieure (112) de cette armoire par vissage d'une bague taraudée (126) sur ce prolongement fileté (122).
18. Eliminateur selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation électrique de la ou des buses comprend des transformateurs haute tension (128) dont le primaire est connecté à la sortie d'un relais statique synchrone (130) alimenté par une source de tension alternative, par exemple par le secteur.
19. Eliminateur selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'application de la tension primaire au relais statique (130) est commandée par un relais temporisé (132) dont la bobine est alimentée à partir d'un pressostat (134) relié au réseau de distribution de gaz comprimé (24) fourni à la ou aux buses.
20. Eliminateur selon la revendication 19, caractérisé en ce que la ou les buses est (sont) alimentée(s) en air comprimé de pression comprise entre 12 et 5 bars, à un point de rosée compris entre -19 'C et -40 "C.
21. Eliminateur selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce qu'il comprend un nombre pair de buses, chaque groupe de deux buses étant formé de buses ayant des caractéristiques tension-courant aussi semblables que possible, chacune des deux buses étant connectée à une polarité opposée d'une alimentation alternative.
22. Eliminateur selon la 21, caractérisé en ce que, pour chaque groupe de deux buses, le primaire (140A) du transformateur haute tension alimentant une première buse (10A) et le primaire (140B) du transformateur haute tension alimentant une seconde buse (10B) sont en opposition de phase.
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