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Title:
STATIC ELECTRICITY ELIMINATOR, PARTICULARLY FOR THE TREATMENT OF POLYMERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/122653
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a static electricity eliminator comprising at least one nozzle having a body defining a supersonic tuyere (14) for pressure reduction of a compressed gas, a corona tip (36) located close to the neck (40) of the tuyere and an electric supply circuit (32) connected to the tip of the corona. The latter consists of a surgical needle made of steel with chrome. The tip (38) thereof has a diameter of less than 30 micrometers. The eliminator is used to improve the treatment of polymers.

Inventors:
TAILLET JOSEPH (FR)
Application Number:
PCT/FR2005/001027
Publication Date:
December 22, 2005
Filing Date:
April 26, 2005
Export Citation:
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Assignee:
VALITEC (FR)
TAILLET JOSEPH (FR)
International Classes:
H05F3/04; (IPC1-7): H05F3/04
Domestic Patent References:
WO2000074188A12000-12-07
Foreign References:
US4417293A1983-11-22
US3317790A1967-05-02
US4542434A1985-09-17
Attorney, Agent or Firm:
Bezault, Jean (36 avenue Hoche, Paris, FR)
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Claims:
l'l'l'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 insert métallique (52) de la tuyère (14) est munie à sa partie arrière d'un taraudage intérieur (68) et comporte une paroi extérieure (7(3) 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 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 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 l' 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 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 1'évidement cylindrique (86) par élargissement des parois de l'évidement 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 (HO) 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 tensioncourant 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.
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 électrostati¬ ques 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 entraine 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.

II 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 présen¬ tant un corps limitant une tuyère supersonique pour la détente d'un gaz comprimé, une pointe corona située à l'

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 enseigne¬ ments de ce brevet ne possédait ni l'efficacité ni la fiabilité nécessaire à un outil industriel destiné à travail¬ ler 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 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 l'l'

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 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 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. l'l'l'

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 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 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 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 dévis¬ sage 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 l'l'l'

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 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 I1évidement cylindrique par élargissement des parois de évidement 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 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 l'

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 ;

- 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 ali¬ mentée 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; l'

- 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 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 l'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. l'l'l'l'

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 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 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 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 insert métallique.

Le manchon isolant 48 (figure 4) possède une partie avant filetée 72 adaptée pour se visser dans le taraudage intérieur l'l'l'l'

68 de l'extrémité arrière de 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 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 évidement cylindrique 86 par élargissement des parois de évidement 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 l'l'

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. La bague cylindrique 50 qui entoure insert métallique 52 et l'avant du tube 12 permet de maintenir 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 doaxial 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 -400C. 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 l'

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 -190C. 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 30C. Pour un point de rosée de -4O0C, l'intensité du courant transporté est divisé par deux.

Pour une installation fonctionnant à l'extérieur, c'est-à- dire soumise pendant hiver à des températures bien inférieures à 00C, il est prudent de choisir un point de rosée de - 400C 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 a la phase opposée.

De cette façon, on injecte, à chaque instant, un courant d'intensité totale de valeur très voisine de zéro, ce qui l'l'

évite 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 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.