Brevet FR2585832A1 — publié le 19870206

L'invention a pour objet un capteur individuel portatif, que toute personne peut porter sur elle, servant à prélever dans l'atmosphère qui entoure cette personne les poussières en suspension et à retenir ces poussières en vue d'analyse ultérieure. Ce capteur est du même genre que celui qui est dé- crit dans le document FR.A-2 531 534; il est conçu pour re- tenir les poussières qui ont des dimensions telles qu'elles peuvent pénétrer dans les alvéoles pulmonaires de la personne qui le porte et y être retenues. A l'aide de ce capteur on peut évaluer et même doser la quantité de poussières dites respirables qu'une personne a pu inhaler pendant une période donnée. Le capteur décrit dans le document cité cidessus donne satisfaction mais il a été constaté à l'usage qu'il supporte mal de fonctionner dans une atmosphère fortement em- poussiérée ou dans une atmosphère qui contient une quantité élevée de poussières de dimensions supérieures à celles des poussières respirables. En effet, ce capteur est équipé d'un bloc filtrant dans lequel sont retenues les poussières considérées comme respirables et dont la grosseur est inférieure à 5 microns, ainsi qu'on l'admet généralement. Ce bloc filtrant est pré- cédé d'un bloc de préfiltration destiné à retenir les poussiè- res dont la grosseur est supérieure à 5 microns; autrement dit, le bloc de préfiltration réalise dans les poussières en suspension dans le milieu environnant, qui sont aspirées par le capteur, une coupure à la façon d'un filtre passe-bas afin de ne laisser arriver au bloc filtrant que les poussières comprises dans la gamme inférieure à 5 microns. Dans le document précité, il a été précisé que le bloc filtrant retient les poussières dont la grosseur est comprise entre 0,5 et 5 mi- crons parce que l'on admet aussi que les poussières inférieures à 0,5 micron-sont trop fines pour être retenues par le bloc filtrant et probablement aussi par les poumons. Les valeurs indiquées ont une importance relative et le capteur peut être adapté facilement à des gammes de valeurs différentes. Il est apparu à l'usage que la conception même du capteur qui est l'objet du document cité plus haut comporte un inconvénient quand on utilise le capteur dans une atmos- phère chargée de nombreuses poussières dont la grosseur est supérieure à 5 microns ou à une autre valeur comparable qui serait retenue comme valeur de coupure du bloc de préfiltra- tion. On constate en effet dans ce cas que le capteur est engorgé de manière plus ou moins rapide par les poussières les plus grosses. Le but principal de l'invention est de remédier à cette situation et d'apporter une conception générale d'un capteur individuel de poussières du type défini ci-dessus capable de séparer et de contenir une quantité élevée de poussières de grosseur supérieure à une valeur de coupure déterminée. Un but secondaire de l'invention est de parvenir à une conception générale de ce capteur individuel de pous- sières ayant l'avantage expliqué ci-dessus susceptible d'être adapté facilement, du fait de sa conception même, à une quan- tité beaucoup plus considérable que la quantité envisagée initialement de poussières de grosseur supérieure à la valeur de coupure prévue. Dans un capteur portatif individuel de poussières susceptibles d'être retenues dans les poumons, ayant un cou- vercle à axe général longitudinal, avec une entrée d'air centrale et des sorties d'air latérales, une coupelle montée rotative autour dudit axe à l'intérieur du couvercle et conte- nant une couronne en mousse filtrante à canal central d'arri- vée d'air, un chapeau coiffant l'entrée d'air centrale du couvercle et se terminant par une paroi extrême à entrée d'air centrale, ce chapeau contenant un bloc de préfiltration disposé en amont de l'entrée d'air centrale du couvercle et terminé par une première face extrême éloignée du couvercle, selon l'invention le bloc de préfiltration a une ouverture centrale de passage raccordée à l'entrée d'air centrale du couvercle et ce bloc de préfiltration est supporté à l'inté- rieur du chapeau en laissant libre par rapport à ce chapeau un espace périphérique extérieur, cependant que la première face extrême de ce bloc de préfiltration est garnie d'une paroi d'impact imperméable au gaz qui obture l'entrée de l'ouverture centrale de passage. De préférence, le bloc de préfiltration est conformé et supporté pour limiter avec le couvercle et avec le chapeau un volume annulaire qui est en communication avec l'espace péri- phérique et qui entoure l'ouverture centrale de passage rac- cordée à l'entrée d'air centrale. Selon un mode de réalisation de l'invention, la face extrême extérieure du couvercle est pourvue d'un bossage cen- tral traversé par le passage central raccordé à l'ouverture centrale de passage d'air du bloc de préfiltration, ce bossage central ayant en sens transversal une grosseur inférieure à celle du chapeau. Le bloc de préfiltration est supporté par ce bossage central de sorte que le volume annulaire mentionné plus haut est limité en sens transversal par le bossage cen- tral et par le chapeau, et en sens longitudinal par le couver- cle et par le bloc de préfiltration. De préférence, la paroi d'impact imperméable est une paroi munie d'un bord périphérique relevé s'étendant longitu- dinalement à l'opposé de la couronne en mousse filtrante. Avantageusement, l'ouverture centrale du chapeau est traversée librement par une tige qui s'étend à l'extérieur en passant par cette ouverture à partir de la paroi d'impact et cette tige porte à son extrémité libre extérieure un masque qui s'étend devant la face extrême du chapeau. Selon une autre caractéristique de l'invention, la cou- ronne en mousse filtrante est contenue dans la coupelle rota- tive en limitant un volume libre avec le fond de cette coupelle. De préférence, la face intérieure de la paroi extrême du chapeau a un prolongement intérieur à flanc in- curvé concave qui s'avance concentriquement audit passage central à l'intérieur du canal central de la couronne en mousse filtrante tandis que la face intérieure de la coupelle a aussi une protubérance à flanc incurvé concave qui s'avance à l'intérieur du canal central coaxialement à la couronne en mousse filtrante. Pour mieux faire comprendre le perfectionnement apporté au capteur individuel portatif et pour en faire ap- précier les avantages, on donnera maintenant une description d'un mode préféré de réalisation. On se reportera à la figure unique annexée qui est une vue en élévation en coupe par un plan passant par l'axe général d'un capteur individuel per- fectionné selon l'invention. Dans son ensemble le capteur représenté a une structure analogue à celle du capteur décrit dans le document précité qui doit être considéré comme incorporé au présent texte par la citation qui en est faite. Dans ce qui suit on ne décrira en détail que le perfectionnement apporté par la présente invention en relation avec les pièces environnantes. Un corps creux 1 contient un moteur 2 et des sour- ces 3 d'énergie électrique en même temps qu'un circuit de ré- gulation 4. L'arbre du moteur 2 sort du corps 1 à travers un palier 5 et il porte par son extrémité libre une coupelle rotative 6 ouverte en direction opposée au corps 1. La face intérieure 7 du fond de cette coupelle 6 présente une protu- bérance centrale 8 à flanc incurvé concave se raccordant avec cette surface intérieure 7. La face intérieure 9 de la paroi latérale de cette même coupelle 6 a un épaulement circulaire éloigné de la face intérieure 7 du fond. Une couronne 11 en mousse filtrante ayant un canal central 12 est contenue dans la coupelle 6; elle s'étend entre le bord libre extrême de l'épaulement 10 de sorte qu'il existe entre la face extrê- me 13 de la couronne 11 et la face interne 7 du fond un volu- me libre 14. La protubérance centrale 8 s'étend plus loin que le plan transversal qui contient l'épaulement 10 de sorte qu'elle pénètre à l'intérieur du canal central 12. L'ensemble de la coupelle 6 avec la couronne 1 est enfermé dans un couvercle 15 qui se fixe au corps 1 de maniè- re démontable. Ce couvercle 15 a dans sa paroi latérale des trous 16 de sortie d'air et sa paroi extrême 17 éloignée du corps 1 comprend un bossage central extérieur 18; la face interne de cette paroi extrême 17 a à l'opposé du bossage 18 un prolongement intérieur 19 à flanc incurvé concave qui s'avance à l'intérieur du canal central 12 de la couronne 11 En variante le bossage central 18 pourrait être une pièce rapportée. Le corps 1 et le couvercle 15 ont un axe général longitudinal 20 indiqué par un trait mixte autour duquel sont disposés aussi, coaxialement, la coupelle rotative 6 avec la protubérance centrale 8, la couronne 11 et son canal central 12, le couvercle 15 avec le bossage 18 et le prolongement 19. Ces deux dernières pièces, c'est à dire le bossage 18 et le prolongement 19 sont traversés par un passage central 21 dont l'axe est confondu avec l'axe 20. Le bossage central 18 se termine par une face ex- trême plane22 et par une bordure interne saillante 23 qui en- toure le passage central 21. Cette face plane 22 et cette bordure interne 23 servent à tenir en position un bloc de préfiltration 24, réalisé en mousse filtrante de préférence, qui a une ouverture centrale de passage 25 dans laquelle s'ajuste la bordure interne saillante 23. A l'opposé de sa face extrême par laquelle il est supporté par le bossage cen- tral 18, le bloc de préfiltration 24 se termine par une face extrême 26, qui est recouverte d'une paroi d'impact 27 étanche au gaz qui obture l'entrée de l'ouverture centrale de passage 25. Cette paroi d'impact pourrait être un simple disque fixé, par exemple à l'aide d'un adhésif, à la face extrême 26. Il est préférable que la paroi d'impact 26 possède un bord ex- térieur étendu en sens longitudinal la transformant en une coupelle auxiliaire 28 dont le volume creux est tourné à l'opposé du bloc de préfiltration 24. Avantageusement, cette coupelle auxiliaire 28 contient aussi une mousse filtrante 29. L'ensemble qui vient d'être décrit et qui est sup- porté par le bossage central 18 est contenu dans un chapeau ; ce dernier est appliqué par son bord extrême libre contre la face extérieure de la paroi extrême 17 du couvercle 15 au- quel il est fixé de manière démontable. Ce chapeau 30 est coaxial à l'axe général 20 et il est terminé à l'opposé du couvercle 15 par une paroi extrême 31 dans laquelle est prévue une ouverture centrale 32 concentrique à l'axe général 20. Le diamètre intérieur du chapeau 30 est supérieur au diamètre extérieur du bloc de filtration 24 et par conse- quent au diamètre extérieur de la coupelle auxiliaire 28. Il existe donc autour du bloc de filtration 24 un espace périphé- rique extérieur 33 que l'air aspiré par l'ouverture centrale 32 est obligé d'emprunter après avoir contourné la coupelle auxiliaire 28. Le bossage central 18 a une dimension en sens lon- gitudinal et une dimehsion en sens tranversal par rapport à l'axe général 20 telles qu'il existe autour de ce bossage 18, à l'intérieur du chapeau 30, entre le bloc de préfiltration 24 et la paroi extrtme 17 du couvercle 15 un volume annulaire 34. Ce dernier est en communication avec l'espace périphérique 33 par un passage annulaire 35. Ce dernierest obtenu avanta- geusement au moyen d'un collet 36 qui est porté par la face extérieure de la paroi extrême 17 du couvercle 15, concentri- quement au bossage central 18. Sur ce collet 36 s'enfile et s'ajuste le chapeau 30 que l'on fixe à l'aide de vis. En choi- sissant convenablement les dimensions, on peut obtenir entre le volume annulaire 34 et l'espace périphérique 33 un passage annulaire 35 comparable à un étranglement limité par le collet 36 et le bloc de filtration 24 mis en place. Dans cet exemple, la paroi d'impact qui est aussi le fond de la coupelle auxiliaire 28 porte une tige 37 qui passe à travers l'ouverture centrale 32 du chapeau 30 et qui porte par son extrémité libre extérieure un masque 38. Ce der- nier s'étend devant la face extrême du chapeau 30. Il est assez développé en sens transversal à l'axe général 20 pour empêcher l'air d'entrer directement par l'ouverture centrale 32 et pour l'obliger à suivre un parcours tortueux. Le capteur de l'invention fonctionne de la même façon que le capteur du document cité au début mais sa nou-n velle conception apporte les avantages appréciables suivants. Quand la coupelle 6 est entratnée en rotation par le moteur 2, elle chasse, par effet centrifuge, l'air à tra- vers les trous de sortie d'air 16 du couvercle 17 et elle produit une aspiration dans le sens de l'axe général 20; l'air aspiré entre par l'ouverture centrale 32. Du fait de la présence de la paroi étanche 27, l'air ne peut pas pénétrer directement dans le bloc de préfiltration 24; il doit effec- tuer un premier changement de direction en sens radial, puis un second changement de direction en sens longitudinal pour emprunter l'espace périphérique extérieur 33. L'emploi de la coupelle auxiliaire 28 dont le fond constitue la paroi d'impact étanche 27 permet d'exploiter complètement l'effet de ces chan- gements de direction. Les poussières les plus grosses changent moins facilement de direction et elles entrent dans la coupelle auxiliaire 28 jusqu'à venir heurter la paroi d'impact 27. Cette paroi, et l'ensemble de la face intérieure de la coupelle au- xiliaire 28 pourraient être enduites d'une couche graisseuse capable de retenir les poussières. Il est préférable de garnir l'intérieur de la coupelle auxiliaire 28 d'une mousse filtrante 29 dans laquelle une grande partie des poussières les plus grosses restent emprisonnées. Quand l'air est arrivé dans l'espace périphérique extérieur 33, il est contraint de traverser le bloc de préfil- tration 24 en suivant un chemin substantiellement radial, afin d'atteindre l'ouverture centrale de passage 25. Il subit un nouveau changement de direction. Etant donné qu'il est pré- férable d'utiliser le capteur avec l'axe général 20 disposé verticalement, comme représenté sur la figure, ce changement de direction et l'action de la gravité font que les poussières les plus grosses, qui n'ont pas été retenues par la coupelle auxiliaire 28 et par la mousse filtrante 29 contenue dans celle-ci, tombent dans le volume annulaire 34. Le passage annulaire étranglé 35 est assez large pour les laisser passer mais il freine leur sortie en grande quantité s'il arrivait que le capteur soit renversé L'explication qui précède montre que le capteur est apte à fonctionner dans une atmosphère fortement poussiè- reuse et à retenir un volume important de poussières dites non respirables avant qu'elles parviennent à la couronne 11 en mousse filtrante. En outre la conception même du capteur per- met de l'adapter à l'avance, sans modification importante de sa structure à une atmosphère poussiéreuse déterminée. L'exem- ple décrit ci-dessus est celui de l'adaptation du capteur à l'atmosphère la plus chargée en poussière. L'emploi de la paroi d'impact 26 et les changements de direction qui en résultent procurent déjà un résultat nota- ble. La transformation de cette paroi d'impact 26 en coupelle auxiliaire 28 accroît l'effet de retenue des poussières les plus grosses; la mousse filtrante 29 incluse dans cette cou- pelle améliore encore cet effet. Cette mousse 29 peut être choisie pour qu'elle retienne de préférence les poussières de grosseur supérieure à une valeur donnée. En général une mousse à pores ouverts de grade 45 (c'est à dire à 45 cellules par longueur de 25,4 mm) convient. La mousse filtrante qui constitue le bloc de pré- filtration 24 peut aussi être adaptée à une atmosphère pous- sièreuse donnée. Cette mousse est généralement aussi du grade 45, mais on peut utiliser des anneaux concentriques enfilés les uns dans les autres, comme indiqué en trait mixte, pour produire un effet de filtration progressivement plus poussé avant que l'air arrive à l'ouverture centrale de passage 25. Apres avoir parcouru cette ouverture centrale de passage 25, l'air entre dans le passage central 21 puis dans le canal central d'arrivée d'air 12 à partir duquel l'effet centrifuge de la rotation et le flanc incurvé de la protubé- rance centrale tendent à le répandre en sens radial dans le volume libre 14. A partir de ce dernier l'air ne peut parvenir aux trous de sortie 16 qu'en traversant, en quelque sorte à contre-courant, l'épaisseur de la couronne 11 en mousse fil- trante o les poussières respirables sont retenues. A nouveau, si des poussières de grosseur supérieure à la valeur de 5 microns admise pour les poussières respira- bles, sont parvenues jusqu'au volume libre 14, elles peuvent rester dans ce dernier sans nuire au fonctionnement du cap- teur. Grâce à la conception nouvelle du capteur, ce dernier peut fonctionner efficacement et retenir dans la couronne 11 les poussières dites respirables, par exemple dans la gamme de 0,5 à 5 microns, dans une atmosphère fortement chargée d'une quantité importante de poussières plus grosses. Ces dernières sont emprisonnées au passage par des moyens successifs capables de contenir un volume important de ces poussières. On notera que le volume annulaire 34 pourrait être rempli d'une bague en mousse à pores ouverts de grade supérieur à 45 afin de retenir lespoussières les plus grosses, l'ouverture centrale de passage 25 restant rac- cordée directement à l'entrée d'air centrale 21 du couvercle 15. REVENDICATIONS 1. Capteur portatif individuel de poussières suscepti- bles d'être retenues dans les poumons, ayant un couvercle (15) à axe général longitudinal (20) avec une entrée d'air centrale (21) et des sorties d'air latérales (16), une coupelle (6) montée rotative autour dudit axe général (20) à l'intérieur de ce couvercle (15) et contenant une couronne (11) en mousse filtrante à canal central d'arrivée d'air (12) , un chapeau (30) terminé par une paroi extrême (31) à ouverture centrale (32) contenant un bloc de préfiltration (24) qui est disposé en amont de l'entrée d'air centrale (21) du couvercle (15) et qui est terminé par une première face extrême (26) éloignée du couvercle (15), caractérisé en ce que le bloc de préfil- tration (24) a une ouverture centrale de passage (25) réunie à l'entrée d'air centrale (21) du couvercle (15), ledit bloc (24) étant supporté à l'intérieur du chapeau (30) en laissant libre par rapport à ce dernier un espace périphérique exté- rieur (33) cependant que ladite première face extrême (26) du même bloc de préfiltration (24) est garnie d'une paroi d'im- pact (27) étanche au gaz et obturant l'entrée de l'ouverture centrale de passage (25). 2. Capteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bloc de préfiltration (24) est conformé et supporté à l'intérieur du chapeau (30) pour limiter avec ce chapeau (30) et le couvercle (15) un volume annulaire (34) communiquant avec l'espace périphérique extérieur (33) et entourant l'ou- verture centrale de passage (25) réunie à l'entrée d'air centrale (21). 3. Capteur selon la revendication 2 caractérisé en ce que le couvercle (15) a une face extrême pourvue à l'intérieur du chapeau (30) d'un bossage central (18) entourant l'axe général (20) et traversé par le passage central (21) raccordé à l'ouverture centrale de passage d'air (25) du bloc de pré- filtration (24), ce bossage central (18) supportant le bloc de préfiltration (24) et ayant en sens transversal audit axe (20) une grosseur inférieure à celle du chapeau (30) de sorte 1 1 qu'il limite avec ce dernier, en sens transversal, le volume annulaire (34). 4. Capteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la paroi d'impact (27) est la paroi de fond d'une coupelle auxiliaire (28) dont le volume creux est ouvert en direction de l'ouverture centrale (32) de la paroi extrême (31) du chapeau (30). 5. Capteur selon la revendication 4 caractérisé en ce que la coupelle auxiliaire (28) contient une mousse filtran- te (29). 6. Capteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la couronne (11) en mousse filtrante est contenue dans la coupelle rotative (6) en limitant avec la face intérieure (7) du fond de cette coupelle (6) un volume libre (14). 7. Capteur selon la revendication 6 caractérisé en ce que ladite face intérieure (7) a une protubérance centrale (8) à flanc incurvé concave qui s'avance à l'intérieur du canal central d'arrivée d'air (12) de la couronne (11) en mousse filtrante coaxialement à cette couronne (11). 8. Capteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la face interne de la paroi extrême (17) du couvercle (15) a autour de l'entrée d'air centrale (21) un prolongement intérieur (19) qui s'avance à l'intérieur du canal central (12) de la couronne (11). 9. Capteur selon la revendication 3 caractérisé en ce que le bossage central (18) est terminé par une face extrême (22) avec une bordure interne saillante (23) qui entoure le passage central (21), cette face (22) et cette bordure sail- lante (23) servant à tenir en place le bloc de préfiltration (24) dont l'ouverture centrale de passage (25) est prévue pour recevoir la bordure interne saillante (23). 10. Capteur selon la revendication 9 caractérisé en ce que la face extérieure de la paroi extrême (17) du couvercle (15) porte un collet (36) concentrique à l'axe général (20) servant au montage du chapeau (30) et limitant avec le bloc de préfiltration (24) un passage annulaire étranglé (35) de communication entre l'espace périphérique (33) et le volume annulaire (34). 11. Capteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la paroi d'impact (27) porte une tige (37) qui passe à travers l'ouverture centrale (32) du chapeau (30) et qui est munie à son extrémité libre extérieure d'un masque (38) s'étendant devant la face extrême de ce chapeau (30).