Brevet FR2010703A1 — publié le 19700220

Ô4166 1 2010703 L1invention a essentiellement pour objet un filtreunidirectionnel en plaque à charbon actif. I1utilisation de charbon actif en vue d'éliminer les substances désagréables ou nocives charriées par un courant de 5 gaz est en soi connue dans le secteur technique des filtres à air. le charbon actif granulé est entassé dans des éléments en caisson ou en plaque, de forme circulaire ou cylindrique. Pour pouvoir faire passer le courant de gaz à travers, le charbon actif, contenu dans l'élément filtrant, leurs parois disposées transver-10 salement par rapport au flux de gaz sont constituées dans un matériau poreux, comme par exemple des tamis métalliques ou des tôles perforées. En raison de son faible poids spécifique (densité apparente) le charbon actif contenu dans l1élément tend à se tasser pendant le fonctionnement du filtre, de sorte que son 15 remplissage s'effectue par effet vibratoire pour éviter la formation d'intervalles trop grands entre les grains, ce qui permettrait au gaz de passer à travers le filtre sans entrer en contact direct avec le charbon actif. Dans ces conditions il sera bien entendu possible de réduire le tassement pendant le 20 fonctionnement bien qu'il ne puisse pas être complètement supprimé, car il se produit inévitablement en raison du frottement des grains de charbon actif qui est cependant très minime. Pour éviter que ce tassement ne se répercute de façon négative sur le rendement du filtre, on est oblige de former et d'agencer 25 les filtres de manière que le tassement du charbon actif puisse seulement s'effectuer parallèlement au flux de gaz. Dans ce cas les cloisons perméables à l'air de l'élément filtrant devront être situées dans le plan horizontal, ce qui obligera à faire passer le flux de gaz à purifier dans le sehs vertical. Mais 30 du fait que les conduits servant de logement aux éléments filtrant sont généralement du type horizontal ou presque, l'utilisation de filtres à charbon actif se heurte en principe à des difficultés, du fait que les éléments filtrant en plaque peuvent seulement être disposés verticalement ou en cas d'agencement 35 en Y ou en zig-zag placés obliquement par rapport au courant d'air qui s'écoule dans uh plan horizontal ou presque. Pour pouvoir agencer le filtre de cette manière, on a déjà disposé des garnitures entre les cloisons perméables à l'air et diagonalement à ces dernières, garnitures qui sont juxtaposées et écartées entre 40 elles. Nonobstant le fait que l'exécution de ces éléments est 69 04166 2 2010703 onéreuse, il apparaît que l'épaisseur de la couche de filtration qui doit être constante pour obtenir un rendement maximum dû filtre, s'altère pendant le fonctionnement en raison du tasseitfent ultérieur du charbon actif se trouvant dans chacun des compartiments formés 5 par les garnitures. r Après saturation de la couche de filtration il faut ouvrir l'élément filtrant pour pouvoir enlever le charbon actif saturé et le remplacer par une nouvelle couche. Lorsque le charbon aotif est saturé de substances à odeurs pénétrantes ou de particules 10 toxiques, il n'est pas possible de remplacer la couche de charbon actif desorte qu'il s'avère nécessaire d'utiliser des filtres en plaque qui pourront être jetés après usage. Les filtres unidirectionnels à charbon actif doivent satia-£dr» à certaines conditions. En premier lieu il faut que le prix 15 de revient des éléments servant de logement au charbon actif soit aussi bas que possible, pour que son utilisation unique puisse se justifier. A cet effet les éléments devront être constitués dans un matériau anti-corrosif et résistant aux acides et posséder avant tout une résistance à la flexion suffisante notamment pour 20 les plaques de grandes dimensions, car les unités du type courant ont des côtés d'une longueur de 600 mm et davantage* La réalisation d'une résistance à la flexion suffisante sur les plaques de grandes dimensions représente: en raison de 1 ' exigenoeU^cn prix de revient faible un problème particulier. D'autre part il faut assurer me 25 faible chute dé pression à travers les cloisons perméables au gaz même en cas de couche de filtration très épaisse. Une autre condition essentielle consiste à empêcher la formation d'air parasite et d'éviter un tassement important de la couche de charbon actif pendant le fonctionnement. En outre pour faciliter 50 la manipulation, il faut que la plaque soit aussi légère que possible et contienne le plus grand volume possible de charbon actif. Finalement les filtres unidirectionnels devront pouvoir être détruits aisément par incinération. En outre le charbon actif 3 , ne doit pas laisser échapper de poussière de frottement vers le 35 côté d'air pur de la plaque du filtre car sinon il se pose un deuxième problème de filtration à côté de ■ celui consistant à éliminer les substances désagréables. - ' -- ; Le filtre unidirectionnel % charbon-actif faisant' l'objet de cette invention répond avantageusement à toutes ces exigences; il 40 se caractérise en ce qu'il est • constitué par uii cadre ouvert de ' 69 04166 20 î 07 03 chaque côté, sa hauteur correspondant à l'épaisseur de la couche de charbon actif, cadre qui est subdivisé en une multitude de petits compartiments au moyen de cloisons mitoyennes disposées en croix sous forme d'un grillage, les deux côtés ouverts avec 5 les côtés frontaux des cloisons extérieures et intermédiaires du cadre étant recouverts par les feuilles fibreuses ou un voile de verre perméable à l'air et au gaz. La présente invention se caractérise en outre par le fait que les compartiments sont de préférence de forme carré et que la 10 longueur des côtés est égale à l'épaisseur de la couche de filtration. L'autre caractéristique essentielle de la présente invention consiste en ce que la section des cloisons mitoyennes présente une forme conique vers le milieu. Finalement il est encore à noter que le cadre est de préférence réalise en polys-15 tyrène. D'autres formes préférentielles ressortent des revendications auxiliaires. Selon la présente invention cette subdivision en forme de grillage, par exemple en forme de carré,. rhombique ou en nid 20 d'abeilles en une multitude de compartiments carrés, le cadre correspondant à 1'épaisseur de la couche de filtration, présente un double avantage du fait que cette subdivision formée par les cloisons en forme de croix assure une rigidité à la flexion suffisante aijfeadre et réduit au minimum de tassement du charbon 25 actif du fait que celui-ci est subdivisé en une multitude de petites quantités indépendantes. Pour une plaque de dimension courante comme par exemple 600 x 600 mm et pour une épaisseur de couche de 20 mm les compartiments ont une longueur de 20 mm, de sorte que la plaque filtrante est subdivisée en 900 compartiments 30 indépendants. G-râce à cette subdivision au moyen d'une multitude de cloisons disposées en croix le filtre a une résistance à la flexion tellement élevée qu'on peut utiliser pour les côtés ouverts du cadre des feuilles de tissu fibreux ou des toiles de verre perméables à l'air. Ces feuilles fibreuses perméables à l'air 35 sont reliées selon cette invention aux côtés frontaux des cloisons extérieures et intermédiaires du cadre soit par chauffage soit par collage, le charbon actif étant maintenu de façon immobile dans chacun des compartiments. Le faible entassement du charbon actif dans les petits compartiments n'a aucune conséquence néfaste 40 car en raison de la forme conique de la section des cloisons 69 04166 4 2010703 intermédiaires l'air ne pourra pas passer à travers le filtre, même en cas de tassement, sans entrer en contact avec le charbon actif, que le filtre soit disposé dans le sens vertical, horizontal ou en diagonale. - - 5 Pour fabriquer un filtre unidirectionnel de ce,type, on fixe d'abord une feuille fibreuse perméable à l'air sur un côté ouvert du cadre, puis le charbon actif est placé par vibration dans le cadre par le côté ouvert. Puis on égalise la couche de charbon actif sur le côté du cadre resté ouvert, et on recouvre celui-ci 10 par une deuxième feuille fibreuse perméable à l'air. Du fait que la feuille de recouvrement est reliée des deux côtés avec les côtés frontaux dés cloisons longitudinales et transversales le charbon actif se trouvant dans les. compartiments est maintenu en place sans que la feuille de recouvrement puisse subir une flexion 15 quelconque. Du fait que le cadré possède en raison dé sa forme une rigidité suffisante, il sera possible d'obtenir une étanchéi-fication suffisante entre le filtre et le conduit en recouvrant le bord circulaire d'un joint. On utilisera de préférence du polystyrène pour le cadre du 20 filtre car ce matériau permet par- un procédé d'injection de fiurnir la forme nécessaire du cadre. Les feuilles de recouvrement en fibres perméables à l'air qui peuvent également être réalisées dans' une matière plastique appropriée, pourront être reliées de manière très simple aux surfaces frontales des cloisons extérieures 25 et intermédiaires du cadre par scellage à chaud ou par collage. Les filtres unidirectionnels à charbon actif faisant l'objet • de la présente invention pourront être agencés dans des conduits dans le sens horizontal, vertical ou oblique, car en raison de la subdivision de la couche de charbon actif dans une multitude 30 de petits compartiments et en raison de la section des cloisons intermédiaires aucun passage libre ne pourra se former par lequel le courant dgfeaz à épurer pourrait passer sans entrer en contact intime avec le charbon actif. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéris-35 tiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description qui va suivre en se reportant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d1exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lequel : - la figure 1 est une vue en perspective d'un filtre unidirec— 40 tionnel à charbon actif selon la présente invention, BAD ORiGim 69 04166 5 2010703 - la figure 2 représente l'agencement d'un filtre à charbon actif selon la figure 1 à l'intérieur d'un corps horizontal, - la figure 3 est une coupe agrandie d'une partie du filtre. Ainsi qu'il ressort de la figure 1 le fLltre est constitué d'un 5 cadre 1 et de deux feuilles 2 et 3 perméables à l'air recouvrant le cadre, la figure 1 représente le cadre 1 qui est subdivisé par des cloisons 4 et 5 disposées perpendiculairement les unes aux autres formant une multitude de compartiment s ouverts de chaque côté, la feuille inférieure 2 perméable à l'air est d'abord fixée 10 sur le cadre| elle est reliée aux côtés frontaux inférieurs des cloisons extérieures et intermédiaires 4 et 5 soit par scellage à chaud et/ou-par collage, de sorte qu'elle constitue malgré sa minceur un fond solide du cadre 1 • les compartiments formés par les cloisons intermédiaires 4 et 5 sont alors remplis avec du . 15 charbon actif 6 par vibration? après avoir égalisé la . couche dans le cadre 1 la feuille supérieure 3 est fixée de la même manière que la feuille 2 sur le cadre 1 de sorte que le charbon actif 6 est maintenu en place dans les petits compartiments entre les feuilles 2 et 3 et les cloisons 4 et 5 des compartiments, la figure 20 2 représente un corps de filtre 7 dans lequel de nombreux éléments filtrant à charbon actif sont disposés en zig-zag, les côtés frontaux des éléments filtrant contigus étant reliés entre eux au moyen de listels de recouvrement étanches à l'air, le courant de gaz à épurer pénètre à l'intérieur entre deux filtres, les 25 traverse dans le sens oblique et ressort à l'autre extrémité du conduit 7 par la fente foimée de • deux filtres opaques après avoir passé la couche de charbon actif, la figure 3 représente en coupe une vue agrandie de la section des cloisons intermédiaires 4 et 5 disposées en croix. Grâce à l'élargissement conique de 30 chaque côté des cloisons intermédiaires le milieu de la section des cloisons présente une surépaisseur, ce qui rétrécit le passage d'air entre "deux cloisons intermédiaires qui sont remplies de charbon actif, lorsque le charbon actif se tasse pendant le fonctionnement, l'air libre ne peut traverser le filtre sans entrer 35 en contact avec la couche de charbon actif en raison du rétrécissé-ment du passage que le filtre soit disposé dans le sens horizontal, vertical ou oblique. ■* Bien entendu l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre 40 d'exemple. En particulier elle comprend tous les moyens .constituant 2010703 des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. 69 04166 BAD origine 69 04166 7 2010703 REVENDICATIONS 1- Un filtre unidirectionnel en plaque à charbon actif caractérisé en ce qu'il est constitué par un corps en forme de cadre ouvert de chaque côté correspondant à l'épaisseur de la 5 couche de charbon actif, cadre qui est subdivisé par des cloisons intermédiaires en forme de croix en une multitude de petits compartiments, chacun des côtés ouverts étant recouvert par des feuilles fibreuses ou tout autre recouvrement d'un matériau fibreux perméable à l'air et qui sont reliées aux côtés frontaux 10 des cloisons extérieures et intermédiaires du cadre. 2- Filtre selon la revendication 1 caractérisé en ce que les compartiments sont de forme carré et que leurs côtés correspondent à l'épaisseur de la couche. 3- Filtre selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce 15 que la section des cloisons intermédiaires s'élargit de façon conique vers le milieu» 4- Filtre selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le cadre est constitué de préférence en polystyrène. 5- Filtre selon les revendications 1 à 4 caractérisé .en ce 20 que les Êuilles de recouvrement perméables à l'air sont collées ou scellées à chaud sur le quadrillage du cadre. 6- Filtre selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le pourtour du filtre en plaque est recouvert d'un caoutchouc creux en forme de U ou d'un joint en mousse assurant une haute 25 étanchéification à la plaque de charbon actif. 7- Filtre selon les revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le cadre en forme de grillage présente une forme rhombique ou en nid d'abeilles et que le matériau est du carton hydrophobe ou du papier imbibé de résine.