Brevet FR2244559A1 — publié le 19750418

La présente in vention concerne un filtr e à gaz, notamment à oxygène, du type comportant un corps cylindrique obturé par deux fonds, une tubulure d'entrée du gaz non filtré et une tubulure de sortie du gaz filtré situées à la partie inférieure du corps, une plaque perforée transversale disposée à l'intérieur du corps et supportant des cartouches filtrantes parallèles à llaxe du corps et situéesrespectivement suivant les axes des orifices de cette plaque, et une crépine ou grille de protection des cartouc hes filtrantes. On connait déjà de tels filtres, notamment des filtres àoxNrgène, dont les cartouches filtrantes dcLvent supporter des pressions différentielles égales à la pression de marche de l'ordre de 40 à 60 bars. Le but de la filtration de ltoxygène dans les installations industrielles est de protéger les appareils de mesure, en particulier les compteurs rotatifs dont les jeux sont de l'ordre de- 100 microns entre rotor et stator, dloù la nécessité drune filtration à 100 % jusqulà une dimension des particules de 80 microns.Les particules qui doivent être retenues dans le filtre, sont des résidus grossiers de l'ordre de 2 à 5 mm de diamètre, provenant des soudures de canalisation, ou bien encore des traces de rouille bien plus fines susceptibles de passer dans le Jeu entre rotor et stator des compteurs. Dans les filtres à oxygène connus, la tubulure d'entrée débouche à Ia partie inférieure du corps dans une zone de turbulence non contrôlable du gaz non filtré, à partir de laquelle celui-ci monte vers la partie supérieure du corps de ltappareil où se trouvent les cartouches filtrantes et l e u r crépine ou grille de protection. Cette crépine introduit une certaine perte de charge et arrête les particules les plus grossières véhiculées par le gaz.A ltentrée du gaz non filtré dans Ia zone de turbulence, les particules véhiculées par le gaz se choquent les une les autres avec une grande énergie due au treans- port à haute pression, et ces particules se heurtent ensuite également aux particules arrêtées par la crépine de protection et aux diverses pièces de l'appa- reil rencontré. I1 en résulte un échauffement important de ces particules d'où un risque permanent et grave d'incendie et d'explosion Dans les filtres à oxygène de construction connue, Ia crépine de protection entoure ltensemble des cartouches filtrantes qui sont portées par une plaque perforée r-accordée par un tronc de cône à ltextrémité d'un coude aboutissant à la tubulure de sortie. Cette disposition présente l'incon- vénient d'exiger le démontage de la crépine lorsqu'on veut changer les cartou ches filtrantes et de nécessiter llemploi d'une plaque perforée très épaisse qui doit pouvoir résister à une pression différentielle égale à la pression de marche La présente invention a pour but de pallier ces divers inconvénients en proposant un filtre à gaz présentant toute garantie de sécurité et d'une plus'grande commodité d'emploi. A cet effet, ce filtre à gaz est caractérisé en ce qu'il comprend un organe de contrôle de ltécoulement du gaz à filtrer à partir de la tubulure d'entrée jusqu'à un organe de pré-filtration associé à une tubulure de purge et disposé au-de sus de la plaque perforée séparant le corps du filtre en une chambre supérieure contenant les cartouches filtrantes et une chambre inférieure dans laquelle débouche la tubulure de sortie. Le filtre suivant l'invention présente de nombreux avantages. Les particules véhiculées par le gaz ne sont arrêtées, dans leur entraShe- ment par le flux de gaz, qu'une fois arrivées dans l'organe de pré-filtration. I1 ntexiste pa de zone de turbulence à ltentrée dan le filtre, là où le fluide est encore chargé des particules les plus importantes. Cette zone de tutbu- lence présente dans les filtres connus est remplacée par une zone de turbulence à la sortie du filtre, c'est-à-dire dans la zone où passe le gaz filtré, si bien qu'il n'existe plus de danger d'incendie ou d'explosion. Les particules grossières entraiYlées par le gaz sont retenues au cours d'une première étape-de purification du gaz constituant une préfiltration distincte d'une seconde étape de finition assurant une filtration totale au moyen des cartouches filtrantes. Les particules grossières captées lors de la préfiltration sont collectées par la tubulure de purge qui est vidée périodiquement pour éliminer les particules récupérées. Les cartouches filtrantes sont toujours protégées, par la crépine filtrante, à l'égard des chocs des particules, mais cette crépine n'empêche pas le remplacement des cartouches filtrantes car ces dernières se trouvent à l'extérieur de la crépine. Leur accès est immédiat dès que le couvercle supérieur du filtre est enlevé et il n'est donc pas nécessaire de démonter la crépine. La plaque perforée, qui est solidaire de l'organe de contrôle de l'écoulement constitué par un coude et qui est soudée à la paroi latérale du corps, constitue une console support rigide des cartouches filtrantes et de la crépine ainsi qu'une entretoise renfor,cant le corps du filtre, ce qui permet une réduction de son épaisseur et une augmentation de la résistance de l'appareil qui doit supporter à l'intérieue des pressions importantes. On peut ainsi obtenir un allégement et une réduction de son prix de revient. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé qui est une vue en élévation. avec arrachement partiel, et en coupe axiale et verticale d'un filtre à gaz suivant l'invention Le filtre à gaz, notamment à oxygéne, représenté sur le dessin comporte un corps 1 cylindrique obturé par deux fonds bombés 2, 2a résistant à la pression du gaz à filtrer, le fond inférieur 2a étant soudé au corps 1 tandis que le fond supérieur Z forme un couvercle amovible.A la partie inférieure du corps 1 débouchent deux tubulures à savoir une tubulure d'entrée 3 du gaz à filtrer et une tubulure de sortie 4 du gas filtré, ces deux tubulures étant coaxiales. Une plaque perforée transversale 5 s'étend sensiblement à mi-hauteur du corps 1 et est soudée à sa paroi latérale pour délimiter dans le corps 1 une chambre supérieure 6 et une chambre inférieure 7. Cette plaque transversale et horizontale 5 est percée d'orifices 8 au-dessus desquels s'étendent des cartouches filtrantes verticales 9 dont les volumes internes communiquent avec les orifices 8. La tubulurefd'entrée 3 est prolongée, à ltintérieur du filtre par un coude 10 dirigé vers le haut, sensiblement dans ltaxe du corps 1 et prolongé par une courte tubulure 1I qui traverse la plaque perforée 5 dans sa partie centrale, et fait saillie au-dessus de cette dernière. Le coude 10 et la courte tubulure Il constituent un organe de contrôle de ltécoulement du gaz à filtrer et relié à la tubulure d'entrée 3 La tubulure I1 et son orifice de sortie I2 sont entourés par une crépine 13 slétendant vers la partie supérieure du corps 1. Cette crépine est fermée à son extrémité supérieure, donc à ltopposé de ltorifice 12, par un dôme 14 contre lequel vient buter le flux de gaz La crépine 13 et le dtime 14 constituent donc un premier organe de préfiltration qui retient les particules relativement grossières soit par chocs contre le dme 14 soit par filtration àtlavers les mailles de la crépine 13. Du fait de l'arrivée en biais du courant de gaz au voisinage de la grille constituant la crépine 13, cette dernière fournit une filtration efficace même avec de très grosses nailles. Pour éliminer tous risques dtinscendie ou d'explosion, le dôme 14 et de préférence la crépine 13 sont réalisés en un matériau antiétincelles tel que cuivre, laiton, alliage de cuivre, etc.... Le filtre comporte également une tubulure de purge 15 s'étendant verticalement dans la chambre inférieure 7, sensiblement dans l'axe du corps 1 et de la crépine 13. Cette tubulure se raccorde au coude 10, dans sa partie externe et elle fait saillie à ltextérieur du filtre. Elle est obturée, à san extrémité inférieure, par une bridepleine 16 ouparunevanne de purge rapide, Ainsi, les particules entrainées par le gaz à filtrer viennent frapper le dôme 14 formant plaque d'usure, rebondissent sur ce dernier vers le bas et sont recueillies dans la tubulure de purge 15.Ainsi la crépine 13 et le dme 14 assurent une préfiltration grossière en éliminant les particules les plus grosses qui retombent dans la canalisation de purge 15. On vide pério- diquement cette deffle en ouvrant la brldepleine 16 ou la vanne de purge rapide, On évite,de ce fait, le réentratnement brutal éventuel des particules décantées. A la sortie de la crépine 13, le gaz préfiltré passe dans la chambre supérieure 6 dans laquelle se trouvent les cartouches filtrantes 9 portées par la plaque perforée 5. Le gaz ayant subi la première filtration grossière, passe alors à travers les cartouches filtrantes 9 et s'écoule vers le bas par les orifices 8 pour pénétrer dans la chambre inférieure 7. Le gaz qui arrive dans cette chambre est totalement filtré et il quitte le iltre par la tubulure de sortie 4. Il existe certe une zone de turbulence dasns la chambre infé- rieure 7 mais cette zone ne contient que du gaz totalement dépourvu des particules : il n'existe donc aucun danger d'échauffement et par conséquent d'explosion. Comme on peut le voir d'après la description qui précède, les cartouches filtrantes 9 sont montées à l'extérieur de la crépine 13, entre ceJle-ci et la paroi latérale du corps 1. Des organes 17, tels que boulons, assurent la fixation du -couvercle supérieur 2 sur le corps I. L'étanchéité entre le corps I et le cou. vercle supérieur 2 est assurée par un joint torique. En démontant ces organes et en enlevant le couvercle, on peut avoir aisément accès aux cartouches fil~ trantes 9 sans avoir à démonter la crépine centrale 13. L'ensemble constitué par la plaque perforée transversale 5, le coude I0 et la tubulure de purge 15 qui sont soudés au corps 1 et au fond inférieur 2a, constituent une entretoise du corps 1 du filtre et une console support des car- touches filtrantes 9. La plaque 5 peut être, de ce fait, de plus faible épaisseur, donc plus économique, tout en résistant aux pressions différentielles de marche de l'appareil. REVENDICATIONS 1. Filtre à gaz,notamment à oxygène, comportant un corps cylindrique obturé par deux fonds, une tubulure d'entrée du gaz non filtré et une tubulu- re de sortie du gaz filtré, situées à la partie inférieure du corps, une plaque perforée transversale disposée à l'intérieur du corps et supportant des cartouches filtrantes situées dans l'axe des orifices de cette plaque, et une crépine filtrante de protection des cartouches filtrantes, caractérisé en ce qu'il comprend un organe 10 de contrôle de l'écoulement du gaz à filtrer à partir de la tubulure d'entrée 3 jusqu'a un organe de préfiltration 13, 14 as socié à une tubulure de purge 15 et disposé åu-dessus de la plaque perforée 5, séparant le corps 1 en une chambre supérieure 6 contenant les cartouches filtrantes 9 et une chambre inférieure 7 dans laquelle débouche la tubulure de sortie 4. 2, Filtre suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'organe de contrôle de l'écoulement du gaz à filtrer comprend un coude 10 faisant suite à la tubulure d'entrée 3, dirigé vers la partie supérieure et se prolongeant par une courte tubulure 11 traversant la plaque perforée 5. 3. Filtre suivant la revendication 2 caractérisé en ce que l'organe de préfiltration comprend une crépine 13 à paroi perforée, supportée par la plaque perforée 5, entourant ltorifice de sortie 1Z de la tubulure 11 prolongeant le coude 10 et pourvue, à son extrémité opposée à ltorifice de sortie 12, d'un dme 14 en matériau anti-étincelles. 4. Filtre suivant la revendication 4 caractérisé en ce que la-tubulure de purge 15 est disposée dans la chambre inférieure 7, sensiblement dans l'axe de la crépine 13 et du corps 1, elle débouche dans la partie externe du coude 10 et elle fait saillie à ltextérieur du filtre à travers le fond inférieur 2 dont elle est solidaire. 5. Filtre suivant la revendication 4 caractérisé en ce que la tubulure de purge 15 porte, à son erémité inférieure, un dispositif de fermeture à manoeuvre rapide. 6. Filtre suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le coude 10, la tubulure de purge 15 et la plaque perforée transversale 5 forment un ensemble rigide fixé au corps 1 du filtre et au fond inférieur 2a et constituant une entretoise interne.