FR2841800A1 - Method of collecting soot particles in an electrostatic filter designed for filtration of a gas flow containing electrically charged soot particles - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF POUR COLLECTER DES PARTICULES DE SUIE DANSMETHOD AND DEVICE FOR COLLECTING SOOT PARTICLES IN
UNE ZONE PERMETTANT LEUR ELIMINATION A ZONE ALLOWING THEIR DISPOSAL
Préambule de la descriptionPreamble to the description
Domaine concerné, problème posé La présente invention concerne un procédé et un filtre électrostatique pour collecter, dans une zone permettant leur élimination, les particules de suie contenues dans un flux Field concerned, problem posed The present invention relates to a method and an electrostatic filter for collecting, in an area allowing their elimination, the soot particles contained in a flow
gazeux, notamment à la sortie d'un moteur à explosion. gas, especially at the outlet of an internal combustion engine.
Solution Procédé L'invention concerne un procédé pour collecter des particules de suie dans un filtre électrostatique destiné à la Solution Method The invention relates to a method for collecting soot particles in an electrostatic filter intended for the
filtration d'un flux gazeux contenant les particules de suie. filtration of a gas stream containing the soot particles.
Préalablement à la mise en oeuvre du procédé ou pendant le mise en oeuvre du procédé, l'état électrique des particules de suie a été modifié, de manière connue en soi, notamment selon le procédé décrit dans la demande de brevet française n0 96 0198 ou dans la demande française n0 99 11474. Le procédé comprend l'étape de freiner l'écoulement du flux gazeux dans une zone de collecte des particules de suie. La zone de collecte est distincte d'une zone d'écoulement o le flux gazeux s'écoule de manière nominale. Il résulte de la combinaison des traits techniques que l'on peut distinguer dans le filtre électrostatique deux étages, d'une part un étage o le flux gazeux s'écoule de manière nominale, d'autre part un étage o le flux gazeux contenant les particules de suie est pratiquement stationnaire. Le procédé comprend en outre l'étape d'appliquer un champ électrique, orienté de manière appropriée, dans la zone de collecte o l'écoulement du flux gazeux est ralenti et dans la zone d'écoulement o le flux gazeux s'écoule de manière nominale. Sous l'action du champ électrique appliqué, les particules de suie, dont l'état électrique a été modifié, passent de la zone o l'écoulement nominal vers la zone de collecte à écoulement stationnaire. Les particules de suie électrisées se déposent dans la zone de collecte d'o il est Prior to the implementation of the process or during the implementation of the process, the electrical state of the soot particles has been modified, in a manner known per se, in particular according to the process described in French patent application No. 96 0198 or in French application No. 99 11474. The method comprises the step of slowing down the flow of the gas flow in a zone for collecting soot particles. The collection zone is distinct from a flow zone where the gas flow flows nominally. It results from the combination of technical features which can be distinguished in the two-stage electrostatic filter, on the one hand a stage where the gas flow flows nominally, on the other hand a stage o the gas flow containing the soot particles is practically stationary. The method further comprises the step of applying an appropriately oriented electric field in the collection zone where the flow of the gas flow is slowed down and in the flow zone where the gas flow flows in a slow manner. nominal. Under the action of the applied electric field, the soot particles, whose electrical state has been modified, pass from the zone of nominal flow to the collection zone with stationary flow. Electrified soot particles are deposited in the collection area where it is
possible de les éliminer.possible to eliminate them.
De préférence, selon l'invention, le flux gazeux contenant les particules de suie s'écoule à travers une tubulure de forme allongée. La tubulure de forme allongée comporte une partie centrale et une partie périphérique. Pour freiner l'écoulement du flux gazeux dans la zone de collecte des particules de suie, on place au moins un obstacle sur son parcours. De préférence, selon une première variante de réalisation de l'invention, pour freiner l'écoulement du flux gazeux dans la zone de collecte des particules de suie, on place au moins un obstacle dans la partie centrale. Cet obstacle peut, par exemple, être réalisé en fibre de verre ou prendre la forme d'un tricot métallique du type de celui décrit dans la demande française n0 99 11474. Il résulte de la combinaison des traits techniques que la zone de collecte des particules de suie, située au centre du filtre électrostatique, est de dimension réduite. De préférence, selon l'invention une autre variante de réalisation, pour freiner l'écoulement du flux gazeux dans la zone de collecte des particules de suie, on place au moins un obstacle, notamment en fibre de verre ou du type tricot Preferably, according to the invention, the gas stream containing the soot particles flows through an elongated tube. The elongated tubing has a central portion and a peripheral portion. To slow the flow of the gas flow in the area for collecting soot particles, at least one obstacle is placed along its path. Preferably, according to a first alternative embodiment of the invention, to slow the flow of the gas flow in the area for collecting soot particles, at least one obstacle is placed in the central part. This obstacle can, for example, be made of fiberglass or take the form of a metallic knit of the type described in French application No. 99 11474. It results from the combination of technical features that the particle collection zone of soot, located in the center of the electrostatic filter, is of reduced size. Preferably, according to the invention another alternative embodiment, to slow the flow of the gas flow in the area for collecting soot particles, at least one obstacle is placed, in particular made of fiberglass or of the knitted type.
métallique, dans la partie périphérique. metallic, in the peripheral part.
De préférence, selon une variante de réalisation de l'invention, pour créer et appliquer un champ électrique dans la zone de collecte o l'écoulement du flux gazeux est ralenti et dans la zone d'écoulement o le flux gazeux s'écoule de manière nominale, on crée une différence de potentiel entre: - une électrode centrale située dans la partie centrale, et - une électrode périphérique située dans la partie périphérique. L'électrode centrale et l'électrode périphérique Preferably, according to an alternative embodiment of the invention, to create and apply an electric field in the collection zone where the flow of the gas flow is slowed down and in the flow zone where the gas flow flows so nominal, a potential difference is created between: - a central electrode located in the central part, and - a peripheral electrode located in the peripheral part. The central electrode and the peripheral electrode
forment les parois de la zone de collecte à écoulement quasistationnaire et de la zone d'écoulement à écoulement nominal. form the walls of the quasistationary flow collection zone and the nominal flow flow zone.
L'obstacle, notamment en fibre de verre ou sous forme de tricot métallique, freinant l'écoulement du flux gazeux est disposé The obstacle, in particular in fiberglass or in the form of a metallic knit, slowing down the flow of the gas flow is disposed
entre l'électrode centrale et l'électrode périphérique. between the central electrode and the peripheral electrode.
Selon la variante de réalisation considérée, les particules de suie se déposent dans la zone de collecte: - soit à la périphérie du filtre électrostatique, au voisinage de l'électrode périphérique, According to the embodiment considered, the soot particles are deposited in the collection zone: either at the periphery of the electrostatic filter, in the vicinity of the peripheral electrode,
- soit dans la partie centrale du filtre électrostatique, au voisinage de l'électrode centrale. - either in the central part of the electrostatic filter, in the vicinity of the central electrode.
De préférence, selon l'invention, la différence de potentiel entre l'électrode périphérique et l'électrode centrale est comprise entre 5 kV et 100 kV. La différence de potentiel sera choisie notamment en fonction de la géométrie du filtre Preferably, according to the invention, the potential difference between the peripheral electrode and the central electrode is between 5 kV and 100 kV. The potential difference will be chosen in particular according to the geometry of the filter.
ainsi que de la forme ou la polarité du signal. as well as the shape or polarity of the signal.
De préférence, selon une variante de réalisation de l'invention, pour créer et appliquer un champ électrique dans la zone de collecte o l'écoulement du flux gazeux est ralenti et dans la zone d'écoulement o le flux gazeux s'écoule de manière nominale, on crée: - d'une part, une première différence de potentiel entre une électrode centrale située dans la partie centrale et une électrode intermédiaire située au niveau de l'obstacle freinant l'écoulement du flux gazeux, notamment en constituant une armature conductrices supportant des fibres de verre, - d'autre part, une deuxième différence de potentiel entre une électrode périphérique située dans la partie Preferably, according to an alternative embodiment of the invention, to create and apply an electric field in the collection zone where the flow of the gas flow is slowed down and in the flow zone where the gas flow flows so nominal, we create: - on the one hand, a first potential difference between a central electrode located in the central part and an intermediate electrode located at the level of the obstacle preventing the flow of the gas flow, in particular by constituting a conductive armature supporting glass fibers, - on the other hand, a second potential difference between a peripheral electrode located in the part
périphérique et l'électrode intermédiaire. peripheral and the intermediate electrode.
L'électrode centrale et l'électrode périphérique The central electrode and the peripheral electrode
forment les parois de la zone de collecte à écoulement quasistationnaire et de la zone d'écoulement à écoulement nominal. form the walls of the quasistationary flow collection zone and the nominal flow flow zone.
Selon la variante de réalisation, la zone de collecte est soit au centre du filtre soit à la périphérie du filtre. Il résulte de la combinaison des traits techniques que, selon la variante de réalisation, les particules de suie se déposent: - soit à la périphérie du filtre électrostatique, au voisinage de l'électrode périphérique, According to the variant embodiment, the collection zone is either in the center of the filter or on the periphery of the filter. It results from the combination of technical features that, according to the variant embodiment, the soot particles are deposited: either at the periphery of the electrostatic filter, in the vicinity of the peripheral electrode,
- soit dans la partie centrale du filtre électrostatique, au voisinage de l'électrode centrale. - either in the central part of the electrostatic filter, in the vicinity of the central electrode.
De préférence, selon l'invention, la différence de potentiel entre l'électrode centrale et l'électrode Preferably, according to the invention, the potential difference between the central electrode and the electrode
intermédiaire est comprise entre 5 kV et 100 kV. intermediate is between 5 kV and 100 kV.
De préférence, selon l'invention, la différence de potentiel entre l'électrode intermédiaire et l'électrode Preferably, according to the invention, the potential difference between the intermediate electrode and the electrode
périphérique est comprise entre 5 kV et 100 kV. device is between 5 kV and 100 kV.
De préférence, selon l'invention, l'électrode périphérique est portée à un potentiel voisin de celui de la masse. Il en résulte que les risques d'accidents électriques Preferably, according to the invention, the peripheral electrode is brought to a potential close to that of the ground. As a result, the risk of electrical accidents
sont ainsi réduits.are thus reduced.
De préférence, selon l'invention, le procédé comprend en outre l'étape d'éliminer les particules de suie collectées Preferably, according to the invention, the method further comprises the step of removing the collected soot particles.
dans la zone de collecte.in the collection area.
De préférence, selon l'invention, le procédé est tel que pour éliminer les particules de suie, notamment lorsque la zone de collecte est située au centre du filtre électrostatique, on les dégrade thermiquement avec un apport d'énergie. Dans le cas o la zone de collecte est située au centre du filtre électrostatique, les particules sont collectées dans un volume plus restreint et dégradées avec des déperditions thermiques plus faibles que dans le cas o la zone de collecte est située en périphérie du filtre; dans ce cas il est possible de dégrader thermiquement les particules de suie avec un apport d'énergie réduit, notamment au moyen d'une résistance électrique. De préférence, selon une autre variante de réalisation de l'invention, pour éliminer les particules de suie, notamment lorsque la zone de collecte est située au centre du filtre électrostatique, on extrait la zone de collecte réalisée sous la Preferably, according to the invention, the method is such that to remove the soot particles, in particular when the collection zone is located in the center of the electrostatic filter, they are thermally degraded with an energy supply. In the case where the collection zone is located in the center of the electrostatic filter, the particles are collected in a more restricted volume and degraded with lower heat losses than in the case where the collection zone is situated at the periphery of the filter; in this case it is possible to thermally degrade the soot particles with a reduced energy supply, in particular by means of an electrical resistance. Preferably, according to another alternative embodiment of the invention, to remove the soot particles, in particular when the collection zone is located in the center of the electrostatic filter, the collection zone produced under the
forme d'une cartouche amovible et on la remplace par une neuve. form of a removable cartridge and it is replaced by a new one.
De préférence, selon l'invention, le procédé est tel que pour éliminer les particules de suie, notamment lorsque la zone de collecte située à la périphérie du filtre électrostatique est facilement accessible, on extrait mécaniquement les particules de suie, notamment en créant une dépression. Filtre L'invention concerne également un filtre électrostatique pour filtrer et collecter des particules de suie d'un flux gazeux contenant les particules de suie. L'état électrique des particules de suie a été modifié préalablement à la mise en oeuvre du filtre électrostatique ou pendant la mise en oeuvre du filtre électrostatique. Le filtre électrostatique comprend: - une zone d'écoulement o le flux gazeux s'écoule de manière nominale, - une zone de collecte des particules de suie, distincte de la zone d'écoulement, - des éléments, notamment des obstacles, freinant l'écoulement du flux gazeux dans la zone de collecte des Preferably, according to the invention, the method is such that to remove the soot particles, in particular when the collection zone located at the periphery of the electrostatic filter is easily accessible, the soot particles are mechanically extracted, in particular by creating a vacuum . Filter The invention also relates to an electrostatic filter for filtering and collecting soot particles from a gas flow containing the soot particles. The electrical state of the soot particles was modified prior to the use of the electrostatic filter or during the use of the electrostatic filter. The electrostatic filter comprises: - a flow zone where the gas flow flows in a nominal manner, - a zone for collecting soot particles, distinct from the flow zone, - elements, in particular obstacles, braking the flow of gas flow in the collection area of
particules de suie.soot particles.
Il résulte de la combinaison des traits techniques que l'on peut distinguer dans le filtre électrostatique deux étages, d'une part un étage o le flux gazeux s'écoule de manière nominale, d'autre part un étage o le flux gazeux contenant les particules de suie est pratiquement stationnaire. Le filtre électrostatique comprend en outre des électrodes pour appliquer un champ électrique dans la zone de collecte o l'écoulement du flux gazeux est ralenti et dans la zone d'écoulement o le flux gazeux s'écoule de manière nominale. Sous l'action du champ électrique, les particules de suie électrisées, passent de la zone à écoulement nominal à la zone de collecte à écoulement stationnaire et se déposent dans la zone de collecte d'o il est It results from the combination of technical features which can be distinguished in the two-stage electrostatic filter, on the one hand a stage where the gas flow flows nominally, on the other hand a stage o the gas flow containing the soot particles is practically stationary. The electrostatic filter further comprises electrodes for applying an electric field in the collection zone where the flow of the gas flow is slowed down and in the flow zone where the gas flow flows nominally. Under the action of the electric field, the electrified soot particles pass from the nominal flow zone to the stationary flow collection zone and settle in the collection zone where it is
possible de les éliminer.possible to eliminate them.
De préférence, selon l'invention, le flux gazeux contenant les particules de suie s'écoule à travers une tubulure de forme allongée comportant une partie centrale et une partie périphérique. Le filtre électrostatique est tel que la zone de collecte des particules de suie comporte au moins un obstacle, notamment en fibre de verre ou sous forme d'un tricot Preferably, according to the invention, the gas flow containing the soot particles flows through an elongated tube comprising a central part and a peripheral part. The electrostatic filter is such that the area for collecting soot particles comprises at least one obstacle, in particular made of fiberglass or in the form of a knitted fabric.
métallique, freinant l'écoulement du flux gazeux. metallic, slowing the flow of the gas flow.
De préférence, selon une variante de réalisation de l'invention, la zone de collecte des particules de suie est Preferably, according to an alternative embodiment of the invention, the area for collecting soot particles is
située dans la partie centrale et comporte au moins un obstacle. located in the central part and has at least one obstacle.
Ainsi, la zone de collecte des particules de suie, située au centre du filtre électrostatique, peut être de dimension réduite. De préférence, selon une autre variante de réalisation de l'invention, la zone de collecte des particules de suie est située dans la partie périphérique et comporte au moins un Thus, the soot particle collection zone, located in the center of the electrostatic filter, can be reduced in size. Preferably, according to another alternative embodiment of the invention, the area for collecting soot particles is located in the peripheral part and comprises at least one
obstacle.obstacle.
De préférence, selon l'invention, pour créer un champ électrique dans la zone de collecte o l'écoulement du flux gazeux est ralenti et dans la zone d'écoulement o le flux gazeux s'écoule de manière nominale, on applique une différence de potentiel entre: - une électrode centrale située dans la partie centrale, et - une électrode périphérique située dans la partie périphérique. L'électrode centrale et l'électrode périphérique Preferably, according to the invention, to create an electric field in the collection zone where the flow of the gas flow is slowed down and in the flow zone where the gas flow flows in nominal fashion, a difference of potential between: - a central electrode located in the central part, and - a peripheral electrode located in the peripheral part. The central electrode and the peripheral electrode
forment les parois de la zone de collecte à écoulement quasistationnaire et de la zone d'écoulement à écoulement nominal. form the walls of the quasistationary flow collection zone and the nominal flow flow zone.
L'obstacle, notamment en fibre de verre ou sous forme d'un tricot métallique, est disposé entre l'électrode centrale et l'électrode périphérique. Selon la variante de réalisation, les particules de suie se déposent dans la zone de collecte: - soit à la périphérie du filtre électrostatique, au voisinage de l'électrode périphérique, The obstacle, in particular made of fiberglass or in the form of a metallic knitted fabric, is disposed between the central electrode and the peripheral electrode. According to the variant embodiment, the soot particles are deposited in the collection zone: either at the periphery of the electrostatic filter, in the vicinity of the peripheral electrode,
- soit dans la partie centrale du filtre électro15 statique, au voisinage de l'électrode centrale. - either in the central part of the static electro15 filter, in the vicinity of the central electrode.
De préférence, selon l'invention, le filtre électrostatique est tel que la différence de potentiel entre l'électrode périphérique et l'électrode centrale est comprise Preferably, according to the invention, the electrostatic filter is such that the potential difference between the peripheral electrode and the central electrode is included
entre 5 kV et 100 kV.between 5 kV and 100 kV.
De préférence, selon une autre variante de réalisation de l'invention, pour appliquer et créer un champ électrique dans la zone de collecte o l'écoulement du flux gazeux est ralenti et dans la zone d'écoulement o le flux gazeux s'écoule de manière nominale, on applique: - d'une part, une première différence de potentiel entre une électrode centrale située dans la partie centrale et une électrode intermédiaire située au niveau de l'obstacle freinant l'écoulement du flux gazeux, - d'autre part, une deuxième différence de potentiel entre une électrode périphérique située dans la partie Preferably, according to another alternative embodiment of the invention, for applying and creating an electric field in the collection zone where the flow of the gas flow is slowed down and in the flow zone where the gas flow flows from nominal manner, there is applied: - on the one hand, a first potential difference between a central electrode located in the central part and an intermediate electrode located at the level of the obstacle slowing down the flow of the gas flow, - on the other hand , a second potential difference between a peripheral electrode located in the part
périphérique et l'électrode intermédiaire. peripheral and the intermediate electrode.
L'électrode centrale et l'électrode périphérique The central electrode and the peripheral electrode
forment les parois de la zone de collecte à écoulement quasistationnaire et de la zone d'écoulement à écoulement nominal. form the walls of the quasistationary flow collection zone and the nominal flow flow zone.
Selon la variante de réalisation, les particules de suie se déposent: soit à la périphérie du filtre électrostatique, au voisinage de l'électrode périphérique, - soit dans la partie centrale du filtre According to the variant embodiment, the soot particles are deposited: either on the periphery of the electrostatic filter, in the vicinity of the peripheral electrode, - or in the central part of the filter
électrostatique, au voisinage de l'électrode centrale. electrostatic, in the vicinity of the central electrode.
De préférence, selon l'invention, le filtre électrostatique est tel que la différence de potentiel entre l'électrode centrale et l'électrode intermédiaire est comprise Preferably, according to the invention, the electrostatic filter is such that the potential difference between the central electrode and the intermediate electrode is included
entre 5 kV et 100 kV.between 5 kV and 100 kV.
De préférence, selon l'invention, le filtre électrostatique est tel que la différence de potentiel entre l'électrode intermédiaire et l'électrode périphérique est Preferably, according to the invention, the electrostatic filter is such that the potential difference between the intermediate electrode and the peripheral electrode is
comprise entre 5 kV et 100 kV.between 5 kV and 100 kV.
De préférence, selon l'invention, le filtre électrostatique est tel que l'électrode périphérique est portée à un potentiel voisin de celui de la masse. Ainsi les risques Preferably, according to the invention, the electrostatic filter is such that the peripheral electrode is brought to a potential close to that of the ground. So the risks
d'accidents électriques sont réduits. electrical accidents are reduced.
De préférence, selon l'invention, la zone de collecte comprend en outre une source d'énergie thermique, notamment une résistance électrique, destinée à dégrader les particules de Preferably, according to the invention, the collection zone further comprises a source of thermal energy, in particular an electrical resistance, intended to degrade the particles of
suie situées dans la zone de collecte. soot located in the collection area.
De préférence, selon une variante de réalisation de l'invention, la zone de collecte est située au centre du filtre électrostatique; les particules sont collectées dans un volume plus restreint et dégradées avec des déperditions thermiques plus faibles que dans le cas o la zone de collecte est située à la périphérie du filtre, dans ce cas, il est possible de dégrader thermiquement les particules de suie avec un apport d'énergie réduit, notamment au moyen d'une résistance électrique. De préférence, selon une variante de réalisation de l'invention, la zone de collecte est réalisée sous la forme d'une cartouche amovible susceptible d'être remplacée par une neuve. Ainsi, il est possible d'éliminer de manière ergonomique les particules de suie, notamment lorsque la zone de collecte Preferably, according to an alternative embodiment of the invention, the collection zone is located in the center of the electrostatic filter; the particles are collected in a smaller volume and degraded with lower heat losses than in the case where the collection zone is located on the periphery of the filter, in this case, it is possible to thermally degrade the soot particles with a reduced energy supply, in particular by means of an electrical resistance. Preferably, according to an alternative embodiment of the invention, the collection zone is produced in the form of a removable cartridge capable of being replaced by a new one. Thus, it is possible to ergonomically remove soot particles, especially when the collection area
est située au centre du filtre électrostatique. is located in the center of the electrostatic filter.
De préférence, selon une variante de réalisation de l'invention, le filtre électrostatique comprend en outre ou est susceptible d'être associé à des moyens mécaniques d'élimination des particules de suie de la zone de collecte, notamment à des moyens d'aspiration de celles-ci à travers une ouverture ménagée Preferably, according to an alternative embodiment of the invention, the electrostatic filter further comprises or is capable of being associated with mechanical means for removing soot particles from the collection zone, in particular with suction means. of these through an opening
dans le filtre électrostatique.in the electrostatic filter.
De préférence, selon une variante de réalisation de l'invention, la zone de collecte est située à la périphérie du filtre électrostatique. Ainsi, il est possible d'éliminer de Preferably, according to an alternative embodiment of the invention, the collection zone is located at the periphery of the electrostatic filter. Thus, it is possible to eliminate
manière ergonomique les particules de suie. ergonomically soot particles.
Description détailléedetailed description
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention Other characteristics and advantages of the invention
apparaîtront à la lecture de la description de variantes de will appear on reading the description of variants of
réalisation de l'invention, données à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des figures: - figure 1 qui représente une vue en perspective arrachée d'une première variante de réalisation d'un filtre électrostatique, - figure 2 qui représente une vue en coupe longitudinale de la variante de réalisation représentée sur la figure 1, - figure 3 qui représente une vue en coupe longitudinale d'une deuxième variante de réalisation d'un filtre électrostatique. On va maintenant décrire une première variante de réalisation d'un filtre selon l'invention en se référant aux figures 1 et 2 qui représentent respectivement une vue en perspective arrachée et une vue en coupe longitudinale de cette embodiment of the invention, given by way of non-limiting example, and of the figures: - FIG. 1 which represents a perspective view cut away from a first alternative embodiment of an electrostatic filter, - FIG. 2 which represents a longitudinal section view of the alternative embodiment shown in FIG. 1, FIG. 3 which represents a longitudinal section view of a second alternative embodiment of an electrostatic filter. We will now describe a first alternative embodiment of a filter according to the invention with reference to Figures 1 and 2 which respectively show a perspective view cut away and a view in longitudinal section of this
première variante de réalisation.first variant.
Le filtre électrostatique 2 est destiné à filtrer et collecter les particules de suie 1 présentes dans un flux gazeux 3, notamment dans le flux gazeux sortant du moteur d'un véhicule automobile. L'état électrique des particules de suie 1 a été modifié à l'entrée 21 du filtre de manière connue en soi, notamment en mettant en oeuvre un dispositif à effet tel que celui décrit dans la demande de brevet française n0 96 0198 ou dans la demande française n0 99 11474. Par exemple, ce dispositif peut être constitué par des pointes conductrices effilées 22 portées à un potentiel de plusieurs milliers de volts. Les pointes conductrices effilées 22 sont le siège d'effet corona. Ce dispositif à effet corona peut être placé à l'intérieur du filtre électrostatique 2 ainsi que cela est représenté sur la figure 1, auquel cas l'état électrique des particules de suie est modifié pendant le mise en oeuvre du filtre électrostatique 2. Il peut être également placé en amont du filtre 2 électrostatique, auquel cas l'état électrique des particules de suie est modifié préalablement à la mise en oeuvre du filtre électrostatique 2. Dans ce cas, les particules présentes dans le flux gazeux sont éventuellement à une étape d'agglomération (telle que décrite dans EP 203 928) avant la The electrostatic filter 2 is intended to filter and collect the soot particles 1 present in a gas flow 3, in particular in the gas flow leaving the engine of a motor vehicle. The electrical state of the soot particles 1 has been modified at the input 21 of the filter in a manner known per se, in particular by using an effect device such as that described in French patent application No. 96 0198 or in the French application No. 99 11474. For example, this device can consist of tapered conductive tips 22 brought to a potential of several thousand volts. The tapered conductive tips 22 are the seat of corona effect. This corona effect device can be placed inside the electrostatic filter 2 as shown in FIG. 1, in which case the electrical state of the soot particles is modified during the implementation of the electrostatic filter 2. It can also be placed upstream of the electrostatic filter 2, in which case the electrical state of the soot particles is modified prior to the use of the electrostatic filter 2. In this case, the particles present in the gas flow are optionally at a stage d agglomeration (as described in EP 203 928) before the
mise en oeuvre du filtre électrostatique 2. use of the electrostatic filter 2.
Le flux gazeux 3 pénètre dans le filtre électrostatique 2 par une tubulure d'arrivée 30, il en sort par une tubulure de sortie 31. Le filtre électrostatique 2 comprend: - une zone d'écoulement 5 o le flux gazeux 3 s'écoule de manière nominale - une zone de collecte 4 des particules de suie 1, distincte de la zone d'écoulement 5, - des obstacles 10, se présentant notamment sous la forme d'éléments en fibre de verre ou sous forme d'un tricot métallique, freinant l'écoulement du flux gazeux 3 dans la zone The gas flow 3 enters the electrostatic filter 2 through an inlet pipe 30, it exits therefrom through an outlet pipe 31. The electrostatic filter 2 comprises: - a flow zone 5 o the gas stream 3 flows from nominal manner - a collection area 4 for soot particles 1, distinct from the flow area 5, - obstacles 10, in particular in the form of fiberglass elements or in the form of a metallic knitted fabric, slowing the flow of gas flow 3 in the area
de collecte 4 des particules de suie 1. collecting 4 soot particles 1.
On peut ainsi distinguer dans le filtre électrostatique 2 deux étages, d'une part un étage o le flux gazeux 3 s'écoule de manière nominale, d'autre part un étage o le flux gazeux 3 contenant les particules de suie 1 est pratiquement stationnaire. Le filtre électrostatique 2 comprend en outre des électrodes 12, 13 pour appliquer un champ électrique 6 dans la zone de collecte 4 o l'écoulement du flux gazeux 3 est ralenti et dans la zone d'écoulement 5 o le flux gazeux 3 s'écoule de manière nominale. Sous l'action du champ électrique 6, dont l'intensité et l'orientation sont choisies de manière appropriée, les particules de suie 1 électrisées passent de la zone à écoulement nominal vers la zone de collecte 4 à We can thus distinguish in the electrostatic filter 2 two stages, on the one hand a stage where the gas flow 3 flows nominally, on the other hand a stage where the gas flow 3 containing the soot particles 1 is practically stationary . The electrostatic filter 2 further comprises electrodes 12, 13 for applying an electric field 6 in the collection zone 4 where the flow of the gas flow 3 is slowed down and in the flow zone 5 where the gas flow 3 flows nominally. Under the action of the electric field 6, the intensity and orientation of which are appropriately chosen, the electrified soot particles 1 pass from the nominal flow zone towards the collection zone 4 to
écoulement stationnaire o elles se déposent. stationary flow where they settle.
Géométrie cylindrique du filtre électrostatique 2 Dans le cas de la variante de réalisation représentée sur la figure 1, la géométrie du filtre électrostatique 2 est cylindrique. Le flux gazeux 3 contenant les particules de suie 1 s'écoule à travers une tubulure de forme allongée 7 comportant une partie centrale 8 et une partie périphérique 9 coaxiale à la partie centrale. Une forme cylindrique est bien adaptée à la filtration des flux gazeux à la sortie du tuyau d'échappement d'un moteur à explosion. Toutefois, la forme du filtre Cylindrical geometry of the electrostatic filter 2 In the case of the variant embodiment shown in FIG. 1, the geometry of the electrostatic filter 2 is cylindrical. The gas flow 3 containing the soot particles 1 flows through an elongated tube 7 comprising a central part 8 and a peripheral part 9 coaxial with the central part. A cylindrical shape is well suited to the filtration of gas flows at the outlet of the exhaust pipe of an internal combustion engine. However, the shape of the filter
électrostatique 2 pourrait ne pas être cylindrique. electrostatic 2 may not be cylindrical.
La zone de collecte 4 est centrale Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 1, la zone de collecte 4 des particules de suie 1 est situé dans la partie centrale 8. Cette disposition centrale de la zone de collecte 4 permet de réaliser un filtre électrostatique 2 de dimension réduite. Toutefois, la zone de collecte 4 pourrait être située à la périphérie 9 du filtre électrostatique 2. Dans ce cas, la zone d'écoulement 5 o le flux gazeux 3 s'écoule de manière nominale est située au centre du filtre électrostatique 2 Le filtre électrostatique 2 comporte deux électrodes 12 et 13 Dans le cas de variante de réalisation représentée sur la figure 1, pour appliquer un champ électrique 6 dans la zone de collecte 4 o l'écoulement du flux gazeux 3 est ralenti et dans la zone d'écoulement 5 o le flux gazeux 3 s'écoule de manière nominale, on crée une différence de potentiel 11 entre: - une électrode centrale 12 située dans la partie centrale 8, et - une électrode périphérique 13 située dans la partie The collection zone 4 is central In the variant embodiment shown in FIG. 1, the collection zone 4 for soot particles 1 is located in the central part 8. This central arrangement of the collection zone 4 makes it possible to produce a filter electrostatic 2 of reduced size. However, the collection zone 4 could be located at the periphery 9 of the electrostatic filter 2. In this case, the flow zone 5 o the gas flow 3 flows nominally is located in the center of the electrostatic filter 2 The filter electrostatic 2 has two electrodes 12 and 13 In the case of an alternative embodiment shown in FIG. 1, to apply an electric field 6 in the collection zone 4 where the flow of the gas flow 3 is slowed down and in the flow zone 5 o the gas flow 3 flows nominally, a potential difference 11 is created between: - a central electrode 12 located in the central part 8, and - a peripheral electrode 13 located in the part
périphérique 9.device 9.
L'électrode centrale 12 délimite avec l'obstacle 10 freinant l'écoulement du flux gazeux 3, la zone de collecte 4 à écoulement quasi-stationnaire. L'électrode périphérique 13 délimite avec l'obstacle 10 freinant l'écoulement du flux gazeux 3 la zone d'écoulement 5 à écoulement nominal. L'électrode The central electrode 12 defines, with the obstacle 10 slowing down the flow of the gas flow 3, the collection zone 4 with quasi-stationary flow. The peripheral electrode 13 delimits with the obstacle 10 slowing down the flow of the gas flow 3 the flow zone 5 with nominal flow. The electrode
centrale 12 et l'électrode périphérique 13 sont cylindriques. central 12 and the peripheral electrode 13 are cylindrical.
Elles forment les parois de la zone de collecte 4 à écoulement quasistationnaire et de la zone d'écoulement 5 à écoulement nominal. L'obstacle 10, notamment en fibre de verre ou sous forme d'un tricot métallique, est disposé entre l'électrode They form the walls of the collection zone 4 with quasistationary flow and of the flow zone 5 with nominal flow. The obstacle 10, in particular made of fiberglass or in the form of a metallic knitted fabric, is disposed between the electrode
centrale 12 et l'électrode périphérique 13. central 12 and the peripheral electrode 13.
Dans le cas de la variante de réalisation représentée sur la figure 1, les particules de suie 1 se déposent au voisinage de l'électrode centrale 12, dans la zone de collecte 4 In the case of the alternative embodiment shown in FIG. 1, the soot particles 1 are deposited in the vicinity of the central electrode 12, in the collection zone 4
située dans la partie centrale 8 du filtre électrostatique 2. located in the central part 8 of the electrostatic filter 2.
Dans le cas, non représenté, o la zone de collecte 4 est située à la périphérie du filtre électrostatique 2, les particules de suie 1 se déposent au voisinage de l'électrode In the case, not shown, where the collection zone 4 is located at the periphery of the electrostatic filter 2, the soot particles 1 are deposited in the vicinity of the electrode
périphérique 13.device 13.
Dans le cas de la variante de réalisation représentée sur la figure 1, la différence de potentiel 11 entre l'électrode périphérique 13 et l'électrode centrale 12 est comprise entre kV et 100 kV. Le filtre électrostatique 2 comporte trois électrodes 12, 13 et 15 On va maintenant décrire, en se référant à la figure 3, une deuxième variante de réalisation dans le cas o le filtre électrostatique 2 comporte trois électrodes 12, 13 et 15. On reconnaît sur la figure 3 la plupart des éléments décrits en se référant aux figures 1 et 2. Ils portent les mêmes références In the case of the alternative embodiment shown in FIG. 1, the potential difference 11 between the peripheral electrode 13 and the central electrode 12 is between kV and 100 kV. The electrostatic filter 2 comprises three electrodes 12, 13 and 15 We will now describe, with reference to FIG. 3, a second alternative embodiment in the case where the electrostatic filter 2 comprises three electrodes 12, 13 and 15. We recognize on Figure 3 most of the elements described with reference to Figures 1 and 2. They have the same references
numériques.digital.
Dans le cas de cette deuxième variante de réalisation, pour appliquer un champ électrique 6 dans la zone de collecte 4 o l'écoulement du flux gazeux 3 est ralenti et dans la zone d'écoulement 5 o le flux gazeux 3 s'écoule de manière nominale, on applique: - d'une part, une première différence de potentiel 14 entre une électrode centrale 12 située dans la partie centrale 8 et une électrode intermédiaire 15 située au niveau de l'obstacle freinant l'écoulement du flux gazeux 3, notamment en constituant une armature métallique conductrice porteuse d'un matelas de fibres de verre, - d'autre part, une deuxième différence de potentiel 16 entre une électrode périphérique 13 située dans la partie In the case of this second variant, to apply an electric field 6 in the collection zone 4 o the flow of the gas flow 3 is slowed down and in the flow zone 5 o the gas flow 3 flows nominal, we apply: - on the one hand, a first potential difference 14 between a central electrode 12 located in the central part 8 and an intermediate electrode 15 located at the level of the obstacle preventing the flow of the gas flow 3, in particular by constituting a conductive metal frame carrying a glass fiber mat, - on the other hand, a second potential difference 16 between a peripheral electrode 13 located in the part
périphérique 9 et l'électrode intermédiaire 15. peripheral 9 and the intermediate electrode 15.
L'électrode centrale 12 délimite avec l'obstacle 10 freinant l'écoulement du flux gazeux 3, la zone de collecte 4 à écoulement quasi-stationnaire. L'électrode périphérique 13 délimite avec l'obstacle 10 freinant l'écoulement du flux gazeux 3 la zone d'écoulement 5 à écoulement nominal. L'électrode The central electrode 12 defines, with the obstacle 10 slowing down the flow of the gas flow 3, the collection zone 4 with quasi-stationary flow. The peripheral electrode 13 delimits with the obstacle 10 slowing down the flow of the gas flow 3 the flow zone 5 with nominal flow. The electrode
centrale 12 et l'électrode périphérique 13 sont cylindriques. central 12 and the peripheral electrode 13 are cylindrical.
Elles forment les parois de la zone de collecte 4 à écoulement quasistationnaire et de la zone d'écoulement 5 à écoulement nominal. L'obstacle 10 et l'électrode intermédiaire 15 sont disposés entre l'électrode centrale 12 et l'électrode They form the walls of the collection zone 4 with quasistationary flow and of the flow zone 5 with nominal flow. The obstacle 10 and the intermediate electrode 15 are arranged between the central electrode 12 and the electrode
périphérique 13.device 13.
L'électrode centrale 12 et l'électrode périphérique 13 The central electrode 12 and the peripheral electrode 13
forment les parois de la zone de collecte 4 à écoulement quasistationnaire et de la zone d'écoulement 5 à écoulement nominal. form the walls of the collection zone 4 with quasistationary flow and of the flow zone 5 with nominal flow.
Dans le cas de la variante de réalisation représentée sur la figure 3, les particules de suie 1 se déposent au voisinage de l'électrode centrale 12, dans la zone de collecte 4 In the case of the alternative embodiment shown in FIG. 3, the soot particles 1 are deposited in the vicinity of the central electrode 12, in the collection zone 4
située dans la partie centrale 8 du filtre électrostatique 2. located in the central part 8 of the electrostatic filter 2.
Dans le cas, non représenté, o la zone de collecte 4 est située à la périphérie du filtre électrostatique 2, les particules de suie 1 se déposent au voisinage de l'électrode In the case, not shown, where the collection zone 4 is located at the periphery of the electrostatic filter 2, the soot particles 1 are deposited in the vicinity of the electrode
périphérique 13.device 13.
La différence de potentiel 14 entre l'électrode centrale 12 et l'électrode intermédiaire 15 est comprise entre 5 kV et 100 kV. La différence de potentiel 16 entre l'électrode intermédiaire 15 et l'électrode périphérique 13 est comprise The potential difference 14 between the central electrode 12 and the intermediate electrode 15 is between 5 kV and 100 kV. The potential difference 16 between the intermediate electrode 15 and the peripheral electrode 13 is included
entre 5 kV et 100 kV.between 5 kV and 100 kV.
Dans le cas des variantes de réalisation décrites en se référant aux figures 1 à 3, l'électrode périphérique 13 est portée à un potentiel voisin de celui de la masse. Ainsi, les In the case of the variant embodiments described with reference to FIGS. 1 to 3, the peripheral electrode 13 is brought to a potential close to that of the ground. So the
risques d'accidents électriques sont réduits. risks of electrical accidents are reduced.
Pour la mise en oeuvre du dispositif de l'invention, il est envisagé d'utiliser du courant continu ou du courant alternatif ou encore un courant composé de la superposition d'un For the implementation of the device of the invention, it is envisaged to use direct current or alternating current or else a current composed of the superposition of a
courant continu et d'un courant alternatif. direct current and alternating current.
Processus d'élimination des particules de suie Dans le cas de la variante de réalisation représentée sur la figure 1, la zone de collecte 4 comprend en outre une source d'énergie thermique 19 constituée par une résistance électrique. Cette source d'énergie thermique est destinée à dégrader les particules de suie 1 situées dans la zone de collecte 4. Dans le cas o la zone de collecte 4, située au centre du filtre électrostatique 2, est de petite dimension, il est possible de dégrader thermiquement les particules de suie 1 Process for eliminating soot particles In the case of the alternative embodiment shown in FIG. 1, the collection zone 4 further comprises a source of thermal energy 19 constituted by an electrical resistance. This thermal energy source is intended to degrade the soot particles 1 located in the collection zone 4. In the case where the collection zone 4, located in the center of the electrostatic filter 2, is of small size, it is possible to thermally degrade soot particles 1
avec un apport d'énergie réduit.with reduced energy intake.
La zone de collecte 4 peut être réalisée sous la forme d'une cartouche amovible 17 susceptible d'être remplacée par une neuve. En particulier, cette solution est commode à mettre en oeuvre lorsque la zone de collecte 4 est située au centre du filtre électrostatique 2. Ainsi, il est possible The collection zone 4 can be produced in the form of a removable cartridge 17 capable of being replaced by a new one. In particular, this solution is convenient to implement when the collection zone 4 is located in the center of the electrostatic filter 2. Thus, it is possible
d'éliminer de manière ergonomique les particules de suie 1. ergonomically remove soot particles 1.
Dans le cas d'une autre variante de réalisation, le filtre électrostatique 2 comprend en outre ou est susceptible d'être associé à des moyens mécaniques d'élimination 20 des particules de suie 1 déposées dans la zone de collecte 4. Ces moyens mécaniques peuvent être notamment constitués par des moyens d'aspiration des particules de suie à travers une In the case of another alternative embodiment, the electrostatic filter 2 further comprises or is capable of being associated with mechanical means for removing the soot particles 1 deposited in the collection zone 4. These mechanical means can be constituted in particular by means of suction of the soot particles through a
ouverture ménagée dans le filtre électrostatique 2. opening in the electrostatic filter 2.
Cette solution technique peut en particulier être mise en oeuvre de manière avantageuse dans le cas o la zone de collecte 4 est située à la périphérie du filtre électrostatique 2. Ainsi, il est possible d'éliminer de manière ergonomique les This technical solution can in particular be implemented advantageously in the case where the collection zone 4 is located at the periphery of the electrostatic filter 2. Thus, it is possible to eliminate ergonomically the
particules de suie 1.soot particles 1.
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