Brevet FR2530162A1 — publié le 19840120

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de nettoyage de tissus de filtration Pour enle- ver les agents-de contamination en poudre sèche des tissus relativement délicats ou des matériaux sans consistance res- semblant à un tissu, tel que ceux qui sont utilisés dans les filtres à poussière, il est devenu d'usage courant -de faire appel à un jet d'air continu ayant une pression rela- tivement élevée Dans le cas des installations de filtrage de grandes dimensions et de prix élevé, telles que celles utilisées dans les chaudières de centrales alimentées en combustible fossile pour enlever la poussière des gaz de la cheminée, et dans certaines autres applications indus- trielles, il est de-pratique courante qu'un opérateur net- toie les filtres avec un tuyau d'air qu'il doit utiliser pendant de nombreuses heures Un sérieux endommagement du matériau filtrant peut être provoqué par ce procédé de net- toyage d'utilisation courante, et il est fréquent qu'on ne puisse procéder qu'à un seul nettoyage avant d'avoir à je- ter le filtre. L'objet général de la présente invention est un procédé et un dispositif perfectionnés grâce auxquels des opérations aussi difficiles de nettoyage peuvent être exécu- tées avec un très faible, voire aucun, endommagement du ma- tériau à nettoyer, et d'une manière beaucoup plus rapide et 2. économique. Un objet annexe est de prévoir un moyen perfec- tionné pour déloger les agents contaminants secs des tis- sus sans consistance, o des impulsions d'air à des fré- quences soniques et subsoniques sont appliquées sous de faibles pressions, mais avec une intensité suffisante et à des fréquences telles qu'il y a battement du matériau. Un autre objet est de prévoir une technique et un dispositif perfectionnés de nettoyage o la fréquence des impulsions correspond à une ou plusieurs fréquences pro- pres d'oscillation du matériau, ou à des harmoniques de ces fréquences. Un autre objet est de prévoir un procédé et un dispositif perfectionnés,o la pression maximum des impul- sions est concentrée dans la région ou dans une partie de la région de l'article à nettoyer, o l'article ou le matériau en cours de nettoyage sont déplacés en formant un certain angle par rapport au trajet des impulsions de manière à permettre aux impulsions de pression uximuim de frapper des parties différentes de l'article, et o on fait varier la fréquence de manière à provoquer un battement ou des vibra- tions à des résonances et/ou des harmoniques de résonance différents. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels La figure 1 est une vue en plan d'un ensemble selon la présente invention; La figure 2 est une vue en élévation en coupe pri- se sensiblement le long de la ligne Il-II de la figure 1 et dans le sens des flèches, le pavillon étant partiellement en crevé; La figure 3 est une vue en élévation, en coupe diamétrique axiale, à grande échelle du générateur d'impul- sions, représentant une partie du moteur, le long de la li- gne et suivant les flèches III III de la figure 1; et La figure 4 est une projection développée de la paroi d'obturation du rotor du générateur d'impulsion 253 C 162 3, Les tissus qui sont utilisés dans les filtres à poussière des gaz de cheminée finissent par être étroi- tement imprégnés de particules sèches qui, comme indiqué précédemment, sont si difficiles à extraire par projec- tion d'air que l'enlèvement par un procédé courant ne peut très souvent être obtenu de manière satisfaisante qu'en détruisant le matériau filtrant Par conséquent, la pré- sente invention concerne une application préférée de la présente invention pour effectuer cette opération si dif- ficile de nettoyage, c'est-à-dire le nettoyage des filtres typiques à poussières des installations de filtration des gaz de cheminée Néanmoins, on notera que la présente in- vention permet facilement de déloger des particules sèches dans n'importe quel matériau constitué d'un tissu relati- vement sans consistance ou ressemblant à un tissu. Les figures 1 à 4 représentent un dispositif pré- féré selon-la présente invention L'article à nettoyer est représenté par un filtre à poussière F généralement cylin- drique,d'un type utilisé dans le filtrage des gaz de cheminée L'élément filtrant comprend un manchon en tissu quiestmonté sur un châssis métallique de support à structu- re maillée Le ch Assis n'est pas représenté Les caracté- ristiques de l'article à nettoyer ne constituent pas en elles-mêmes une partie de la présente invention, mais dans de tels filtres, dont un grand nombre sont en service dans des installations typiques de filtration de centrales, la poussière a tendance à s'-y tasser, et les filtres sont dif- ficiles, parfois impossibles, à nettoyer sans endommage- ment lorsqu'on fait appel aux procédés classiques Typique- 3.0 ment, le châssis comporte des parties auxquelles le filtre est suspendu de manière amovible, par exemple un support fixé à un arbre rotatif 12 qui est monté dans la paroi supérieure 14 d'un logement métallique en tôle représenté par la référence 15 Un volant 18 monté sur l'arbre au- dessus de la paroi supérieure 14 permet de faire tourner le support 10 et sa charge pendant l'opération de nettoya- ge Evidemment,une commande par moteur pourrait être uti- lisée, le cas échéant, pour faire tourner le support 10 et 4 2530162 sa charge Le logement constitue une enceinte étanche aux poussières à l'exception de la partie inférieure 20 de sa trémie, et comporte une porte d'accès 22 permettant l'insertion et l'enlèvement du filtre ou de l'article à nettoyer Une fenêtre transparente d'observation 24 est pré- vue dans la porte 22, comme représenté, ou dans toute au- tre partie commode du logement. Un générateur d'impulsions d'air et une conduite d'acheminement d'impulsions sont prévus, qui sont consti- tués d'un générateur d'impulsions représenté en 25 et d'un pavillon, représenté dans ses grandes lignes en 26 Le pa- villon est du type replié, dans l'intérêt de la compacité, ayant son embouchure accouplée étroitement à une ouverture 28 pratiquée dans une partie médiane de l'une des parois latérales du logement en un endroit o les impulsions se- ront projetées directement dans le filtre ou autre charge. L'embouchure du pavillon a un diamètre d'environ 30 cm, et la forme du pavillon est de préférence sensiblement exponentielle, le pavillon étant disposé de manière à pro- jeter une succession d'impulsions en forme de faisceau sur le matériau à nettoyer, le trajet défini par le faisceau ayant une surface en coupe inférieure à celle du matériau qu'il vient frapper, Le générateur d'impulsions 25 est constitué d'un logement cylindrique 30 comportant un arbre axial 32 qui est monté de façon à être entraîné par un moteur électri- que 33 Une entrée d'air 34 pratiquée dans une paroi du logement 30 est destinée à être reliée à une source (non représentée) d'air pressurisé, L'air est fourni à l'ensemble sous un débit d'environ 8 m 3 pendant le fonctionnement du système L'orifice de sortie 35 pratiqué dans l'autre paroi du logement 30 est accouplé au pavillon 26 Un rotor 36 fixé à l'arbre 32 comporte une paroi cylindrique d'obtu- ration 41, dont la longueur axiale varie sensiblement de manière sinusoïdale de manière à définir deux lobes 38, 39, qui, pendant la rotation du rotor, ouvrent et ferment al- ternativement l'orifice de sortie 35 La paroi 41 suit pré- cisément le contour de la paroi cylindrique intérieure du 2530162 logement 30 et tourne en étant très proche de cette pa- roi Dans le mode de réalisation représenté, o un rotor à deux lobes est utilisé ayant le profil représenté en f igu- re 4, le moteur est un moteur électrique monophasé à in- duction classique ayant une vitesse nominale de 1800 tours par minute, de sorte que le rotor à deux lobes, pour des vitesses de fonctionnement réelles normales, crée des im- pulsions ayant une fréquence comprise entre 55 et 60 Hertz. Un dispositif classique de commande de vitesse continûment variables réglable manuellement, représenté schématique- ment en 40, est incorporé dans le circuit électrique du moteur 33 de manière à permettre l'entraînement du rotor à une vitesse plus faible et à faire varier cette vitesse à volonté. Le matériau à nettoyer est mis en rotation au mo- yen du volant 18 alors qu'il est soumis à des impulsions d'air qui ont une intensité insuffisante pour provoquer une oscillation importante du matériau sauf aux fréquences de résonance En utilisant le dispositif décrit, on a trouvé que le réglage de la vitesse du rotor vers des valeurs supérieures et inférieures permettait d'obtenir une plura- lité de fréquences de résonance auxquelles le matériau vi- bre Ces vibrations par résonance n'ont pas une sévérité ou une amplitude telle qu'il y a endommagement du matériau des unités de-filtrage, mais à une telle résonance, la poussière enfouie est secouée effectivement pour être détachée Bien que l'air circulant dans le logement soit insuffisant pour nettoyer le matériau en l'absence de tel- les vibrations par résonance, l'air facilite le délogement de la poussière pour que celle-ci se dirige vers le bas et sorte de la trémie pour être rejetée. Si des vibrations par résonance se produisent à environ 20, 40 et 60 Hertz, par exemple, et que l'ensemble est réglé pour fonctionner tour à tour à chacune de ces fréquences de résonance, il est souhaitable de provoquer une pose et de maintenir chacune de ces fréquences pendant un certain laps de temps jusqu'à ce qu'il n'y ait plus ap- parition de la poussière qui est délogée Après extraction 6. de toute la poussière qu'il est possible d'enlever à cha- cune de ces fréquences, et cela à la suite les unes des autres, on préfère réajuster la fréquence à une ou plu- sieurs des fréquences de résonance utilisées précédemment ou à une valeur proche de celles-ci Ce "retour" peut être effectué plusieurs fois et provoque un délogement supplémentaire des poussières La raison de ce phénomène n'est pas totalement appréhendée, mais on suppose que le matériau en cours de nettoyage vibre à des fréquences à la fois fondamentales et harmoniques, et que l'enlèvement de la poussière se produisant à chaque pose, qui pour des raisons de commodité est dit se produisant à une fréquence dite résonance ou fondamentale, provoque une variation de la masse et de la rigidité du matériau et donc une va- riation de la fréquence réelle de résonance ou fondamen- tale et de ses harmoniques, Le changement du profil des vi- brations fondamentale et harmonique peut expliquer le fait qu'il est possible de revenir de manière répétée à des fréquences proches des fréquences précédemment utilisées et par conséquent de déloger du matériau supplémentaire qui n'avait pu l'être antérieurement. On doit reconnaître que la poussière a des carac- téristiques physiques qui varient énormément, par exem- ple, les dimensions de particules,la forme,la nature glissan- te, la charge statique, etc, et que les tissus et les ma- tériaux ressemblant à des tissus devant être nettoyés sont également très variables Ainsi, bien que le mode de réa- lisation de la présente invention qui a été ainsi construit et testé fonctionne avec une grande efficacité lorsqu'il est utilisé de la manière décrite pour nettoyer des fil- tres colmatés d'installations de filtration utilisées dans des centrales électriques ayant à faire face à de sérieux problèmes de nettoyage de filtres, on croit que les fré- quences des impulsions de nettoyage les plus efficaces peuvent être sensiblement différentes et, par exemple, être comprises entre 10 et 100 Hertz, lorsqu'on a affai- re à des matériaux de colmatage et des objets à nettoyer différents De même, alors que l'air était introduit avec 7 ? 530162 un débit de 8 m dans un pavillon dont l'embouchure avait un diamètre de 30 cm, et que le nettoyage des filtres d'installations de filtration était très efficace, on peut également faire varier le débit d'air optimum en fonction des matériaux et des conditions On prévoiera de préféren- ce un moyen de commande du débit d'air sous forme d'une vanne manuelle 44, de manière à faire varier le débit d'air et par conséquent l'intensité des impulsions. L'appréciation de certaines des valeurs de mesu- res indiquées ci-dessus doit tenir compte du fait qu'elles proviennent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en unités métriques. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art, REVENDICATIONS 1 Dispositif de nettoyage de filtres en forme de tambour constitués de tissu sans consistance ou analo- gue, caractérisé en ce qu'il comprend un logement compor- tant une paroi latérale, un-moyen pour supporter en rota- tion un tel filtre dans le logement en une position oppo- sée à la paroi, un générateur de sons capable de produi- re des impulsions dans une plage variable continûment en- tre 10 et 100 Hertz et ayant une partie de décharge pré- io sentant une surface en coupe limitée qui est dirigée vers l'intérieur à partir de la paroi latérale dans la direc- tion de l'endroit o le filtre est supporté, d'o il ré- sulte que le fonctionnement du générateur de sons alors qu'il y a rotation du filtre soumet différentes parties du filtre à, des impulsions qui sont dirigées vers elles. 2 Procédé de nettoyage d'un matériau poreux sans consistance, caractérisé en ce qu'il comprend la sou- mission du matériau à des impulsions d'air de fréquences différentes situées à l'intérieur d'une plage comprise en- tre 10 et 100 Hertz. 3 Procédé de nettoyage d'un matériau poreux sans consistance, ayant des parties qui peuvent osciller à une pluralité de différentes fréquences de résonance et/ou d'harmoniques situées entre 10 et 100 Hertz, carac- térisé en ce qu'il comprend la soumission du matériau à des impulsions d'air à l'une ou plusieurs de ces fréquen- ces. 4 Procédé selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que la fréquence est maintenue sensiblement cons- tante pendant un certain laps de temps à chacune d'une pluralité de différentes fréquences auxquelles la résonan- ce ou un harmonique d'une résonance est indiquée par la vibration du matériau. Procédé selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que la fréquence des impulsions est modifiée tout en observant la réaction du matériau, et la fréquence est maintenue sensiblement constante pendant un certain laps de temps à chacune d'une pluralité de différentes fréquen- 9 25320162 ces auxquelles la vibration du matériau semble indiquer un état de résonance ou d'harmonique. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 2, 3,4 ou 5, caractérisé en ce que les impulsions sont projetées vers le matériau comme un faisceau concen- tré-ayant une surface en coupe qui est inférieure à la surface du matériau, et le déplacement du matériau se fait suivant un certain angle par rapport à la direction de projection du faisceau de manière à exposer différentes parties du matériau au faisceau, 7 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il comprend un générateur de sons compor- tant un corps ayant un orifice d'admission d'air, un ori- fice de-sortie d'air, un élément d'interruption permettant de bloquer et de débloquer périodiquement et séquentielle- ment le passage de l'air par l'orifice de sortie, et une conduite d'acheminement d'impulsions ayant un orifice d'entrée relié à l'orifice de sortie d'air, cette conduite comportant un orifice de sortie qui est relié à une ouver- ture pratiquée dans la paroi latérale et qui définit la partie de décharge. 8 Dispositif selon la revendication 7, carac- térisé en ce que sont combinés à celui-ci un moyen de mo- teur à vitesse variable permettant d'actionner l'élément d'interruption, et un moyen de commande de manière à fai- re varier sélectivement la vitesse du moyen de moteur et de l'élément d'interruption. 9 Procédé de nettoyage d'un matériau ressem- blant à un tissu sans consistance qui est monté sur un châssis rigide, sans enlèvement du matériau hors du châs- sis, caractérisé en ce qu'il comprend la soumission du matériau à des impulsions d'air de fréquences différentes situées dans une plage allant de 10 à 100 Hertz de maniè- re à provoquer la vibration du matériau. 10 Procédé selon la revendication 9,caracté- risé en ce que l'intensité des impulsions est suffisante pour provoquer la vibration du matériau à des fréquences fondamentales et/ou harmoniques, mais n'a pas une intensi- té suffisante pour provoquer une vibration importante aux autres fréquences. 11 Procédé selon la revendication 10, carac- térisé en ce que la fréquence est maintenue sensiblement constante pendant un certain laps de temps à une plurali- té de fréquences auxquelles la résonance ou un harmonique d'une fréquence de résonance est indiqué par la vibration du matériau. 12 Dispositif selon l'une ou l'autre des re- vendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour fournir de l'air sous pression à l'orifice d'entrée, et un moyen de commande permettant de faire va rier cette pression. 13 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 2,3, 4, 5, 9, 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à faire varier la pression d'air des impulsions 14 Dispositif selon l'une ou l'autre des reven- dications 7 ou 8,caractérisé en ce que la conduite d'ache- minement des impulsions est un pavillon ayant une forme généralement exponentielle. Procédé selon les revendications 4, 5, 9 ou 10, caractérisé en ce que la fréquence est réglée vers le haut et vers le bas-entre lesdites fréquences auxquel- les la résonance ou un harmonique est indiqué, et le régla- ge est suspendu de manière à maintenir la fréquence cons- tante une seconde fois à l'une desdites fréquences après que le matériau ait été soumis à des impulsions de fréquen- ce constante à une autre desdites fréquences. 16 Procédé selon la revendication 5,caractéri- sé en ce que les impulsions sont dirigées vers le matériau sous forme de faisceau ayant une surface en coupe limitée. 17 Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 2,4, 5, 9, 10 ou 11, caractérisé en ce que l'inten- sité des impulsions varie d'une manière sensiblement sinu- soldale. 18 Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 7,8 ou 14, caractérisé en ce qu'il comprend 10. un moyen pour fournir de l'air sous pression constante à l'orifice d'entrée d'air, et un moyen de support pour main- tenir de manière amovible un article à nettoyer dans une position o il sera frappé par les impulsions, 19 Dispositif selon la revendication 18, ca- ractérisé en ce qu'il comprend en combinaison un moyen pour déplacer un article sur le moyen de support jusqu'à des positions telles que des parties différentes de l'ar- ticle sont alignées avec l'orifice de sortie d'air. 20 Dispositif selon la-revendication 19, ca- ractérisé en ce que le moyen de support peut tourner de ma- nière à déplacer l'article dans le logement autour d'un axe généralement vertical. 21 Procédé selon la revendication 15, carac- térisé en ce que la fréquence est ajustée vers le haut et vers le bas plus d'une fois, et le réglage est suspendu de manière à maintenir la fréquence constante plus d'une fois à une pluralité desdites fréquences. 22 Procédé selon l'une ou l'autre des revendi- cations 15 ou 16, caractérisé en ce que les fréquences sont approximativement 20, 40 et 60 Hertz. 23 Procédé selon-l'une quelconque des revendi- cations 5, 11 ou 21, caractérisé en ce que la pression d'air et l'intensité des impulsions sont trop basses pour provo- quer un déplacement ou une déformation importants du maté- riau à des fréquences autres que lesdites fréquences.