Brevet FR2645454A1 — publié le 19901012

Dispositif permettant de débarasser, par traitement par "voie humide", l'air existant dans une enceinte fermée et pollué par les produits de la présence et de l'activité humaines, des odeurs, particules solides en suspension, gaz de combustion condensables, microbes, virus, bactéries, spores, champignons et tous autres agents polluants animaux, végétaux et minéraux pathogènes. Lorsqutune ou plusieurs personnes séjournent dans une pièce close, l'air ambiant, utilisé par leur respiration, se trouve pollué par - des odeurs diverses, - la -migration de germes, spores, champignons, microbes, virus, bactéries, acariens et de nombreuses espèces d'autres éléments vivants (flore et faune saprophytes et pathogènes) véhiculés par les occupants et disséminés dans l'atmosphère confinée de l'enceinte tant par l'exhalation de l'air respiré que par la transpiration et les effets de courant d'-air; - et certains résidus de l'activité humaine (évaporation, vapeurs et fumées diverses) et, surtout, par les fumées produites par la combustion du tabac et du papier constituant les cigarettes -(fumées directes et exhalées). Il stensuit une dégradation rapide de la qualité de l'air respiré par les occupants tant sur le plan du confort (odeurs désagréables) que sur celui de l'hygiène (agents pathogènes divers). La dépollution de cet air vicié a été, jusqu ici, partiellement résolue par une filtration classique utilisant des éléments filtrants statiques et chimiquement inertes.-Cette technique, courante, selon laquelle on force mécaniquement un flux d'air pollué â passer au travers de filtres solides réalises au moyen d'épaisseurs variables de matèriaux divers auxquels des traitements adéquats confèrent, en même temps que la cohésion, une plus ou moins faible porosité, est, certes, efficace (piegage au sein ou en surface du filtre des particules solides véhiculées par l'air â traiter et de dimensions supèrieures aux diamètres des "trous" caractérisant la porosité de l'élément filtrant utilisé) mais présente des limites très genantes sur les plans de ltefficacite et des contraintes de maintenance des appareils de dépoussiérage classiques. En-effet, pour qu'un tel appareil soit le plus efficace possible, il convient que son élément filtrant présente la porosité la plus- faible possible, ce qui a des limites mais, aussi et surtout, a pour corollaire un colmatage très rapide de ce dernier. Ce colmatage constitue l'inconvénient majeur pénalisant l'utilisation de ce type d'appareil car: - elle est inévitable et sa rapidité, qui est directement fonction de son efficacité, aboutit, au terme d'un court laps de temps d'utilisation, à la mise hors fonctionnement de l'é- lément filtrant qui doit, dès lors, être remplacé par un-élément identique neuf ou nettoyé pour décolmatage, ce qui est une contrainte de maintenance onéreuse (temps et prix de revient). - elle entraine une croissance très -rapide (exponentielle) des pertes de charge affectant la circulation du flux d'air à travers le filtre ce qui conduit les fabricants desdits appareils à la nécessité de prévoir des "éléments-moteurs" dépla çant l'air à filtrer d'une puissance nettement plus importante que nécessaire en début d'opération (filtre neuf) et, cependant, trés rapidement insuffisante dès que le colmatage atteint une certaine importance. D'où des prix de construction élevés. L'objet de la présente invention est, justement, de pallier ces graves inconvénients en réalisant un "piègeage" des différents éléments et produits polluant l'air par "voie humide". Cette façon de procéder présente, en effet, sur tous les autres procédés de dépollution de trés nombreux avantages, à savoir: 10) la possibilité d'arrêter toutes les particules solides pouvant être véhiculées par l'air, sans limitation inférieure des dimensions (pas de notion de porosité), 2 ) la possibilité de "pièger", aussi, les impuretés présentes, à l'état gazeux, dans l'air à la température ambiante mais susceptibles de se condenser et, par suite, de devenir appréhendables lorsque cette dernière, au contact du "liquide -piège est brutalement abaissée, 30) la possibilité d'utiliser un "liquide-piège" chimiquement actif réalisé en mélangeant différents produits liquides, miscibles entre eux, possédant, chacun, des caractéristiques spécifiques (par exemple: saponification et fixation des corps gras, pouvoirs microbicides ou bactéricides,...etc...). 40) enfin et surtout, l'absence totale de colmatage, ce qui permet d'éviter: - la croissancè des pertes de charges qui en découlent et, par suite, d'utiliser des "éléments-moteurs" de plus faible puissance donc moins chers et présentant un prix de revient d'utilisation moins élevé, - l'obligation -de remplacer les "élements-filtrants" colmatés par des éléments neuf ou nettoyés, ce qui simplifie, au maximum, les contraintes de maintenance car, à la limite et sous réserve du remplacement de certains composants du "liquide -piège" pouvant être épuisés par l'usage, ce dernier, pouvant être décanté, peut avoir une utilisation de très longue durée (sinon illimitée). L'objet de l'invention se caractérise essentiellement# par les moyens mis en oeuvre pris aussi bien dans leur ensemble que séparément et plus particulièrement par une enceinte cylindrique, disposée verticalement, au sein de laquelle le flux d'air pollué circule, propulsé par tout moyen adéquat connu (moteur-pompe) et se trouve mis en contact intime avec le "liquide-piège" qui - traversant, de haut en bas (par effet de gravitation), l'enceinte - se trouve uniformément nébulisé par l'action de combinaisons de coupelles rotatives et de diaphragmes disposées à l'interieur de l'enceinte. Au contact des myriades de goutellettes composant plusieurs écrans et nappes de brouillard actif, l'air pollué: 10) se trouve débarrassé, par fixation simple ou fixation -dissolution dès impuretés solides (de toutes dimensions) qui le souillent, 20) se trouve, brusquement, refroidi, ce qui entraine la condensation de la plupart des polluants gazeux (le plus souvent résidus de combustion) dont les goutellettes sont, alors, fixées par le "liquide-piège". Le pouvoir de dépollution de l'air du dispositif est, évidemment fonction du nombre de couples coupelles rotatives et diaphragmes "(composant des "étages-pièges") présents dans l'appareil et de l'agressivité chimique des différents produits pouvant entrer dans la composition du "liquide-piège". L'appareil se compose de deux parties: - l'une statique: le corps, - l'autre mobile par rapport à ce corps (dispositif rotatif). Le corps se présente sous la forme d'un cylindre creux dispose verticalement (tuyau réalisé en tôle métallique, matière plastique ou tout autre matériau adéquat) à l'intérieur duquel sont fixées des couronnes horizontales ou diaphragmes. L'équipage mobile, rotatif, comprend un axe vertical coaxial avec le cylindre (positionné par supports anti-friction) sur lequel sont fixées à intervalles réguliers des coupelles et ce de telle manière que l'appareil monté, chaque diaphragme se trouve positionné à mi-distance de deux coupelles rotatives. En tête du corps se trouve: 10) Un collecteur torique percé en sa partie inférieure de trous disposés régulièrement servant à distribuer uniformément le liquide-piège sur la première coupelle rotative. 20) Une entrée d'air pollué ainsi que le ou les moteurs et moteurs-pompes assurant la rotation de l'axe porte-coupelles, l'injection à 1l'interieur du cylindre de l'air pollué et du liquide-piège. La partie inférieure du cylindre sert de cyclone. Un ensemble moteur-pompe remonte le liquide-piège en tête de colonne assurant une circulation en circuit fermé. Coaxialement avec l'axe mobile et le corps de l'appareil est fixé un tube assurant l'évacuation de l'air traité. L'extrémité supérieure du tube "sortie-air" (placée sous la dernière coupelle rotative) est découpée longitudinalement, de manière a réaliser deux cuillères diamétralement opposées et opposées au flux d'air traité, récupérant ainsi l'air épuré et débarrassé (par différence de densité) des goutellettes de brouillard du liquide-piège et des impuretés (poussières, goudrons,...etc...). Il est précisé: 10) que l'air vicié est introduit et déplacé verticalement à I'interieur du cylindre au moyen d'un ensemble moteur-pompe. 20) que la circulation du liquide-piège est assurée dans la partie ascendante du circuit par un ensemble moteur-pompe et dans la partie descendante par gravitation. 3 ) que le mouvement rotatif de l'équipage mobile est assuré par un moteur. 40) qu'il est pos-sible d'utiliser un seul moteur entraînant à la fois au moyen de transmissions, renvois et variateurs de vitesse adéquats les pompes à air et a liquide ainsi que l'équipage mobile. 50) que sur chaque diaphragme sont fixées, en étoile, des cuillères orientées en sens inverse du sens de rotation de l'équipage mobile, servant à ramener l'air en cours de traitement ainsi que le liquide-piège vers le centre de l'appareil (force centripète). 60) que le cylindre, les coupelles rotatives, les diaphragmes sont réalisés en tôles métalliques, matières plastiques ou tout autre matériau adéquat. 70) qu'il est prévu une vidange et un orifice de remplissage de liquide-piège. 80) qu'afin d'atténuer les bruits dûs au fonctionnement de l'appareil, les parois internes et externes du cylindre peuvent être revétues d'une épaisseur de matériau élastique de type mousse. 90) que dans sa forme la plus élémentaire le liquide-piège peut être constitué par de l'eau mais que dans des formes plus élaborées et efficaces il se compose d'un mélange de produits miscibles divers conférant au liquide des propriétés de saponification, fixation des graisses, aromatiques, microbicides et bactéricides. 100) que dans une forme plus élaborée de l'invention l'intervalle séparant les coupelles rotatives et diaphragmes varie d'une façon dégressive du haut en bas de l'appareil. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT. Lors de la mise en fonctionnement de l'appareil: - le moteur assure la rotation de l'équipage mobile, - le moteur-pompe assure la circulation du liquide-piège a l'intérieur de l'appareil, - le ventilateur injecte de l'air pollué en tête de l'appareil, au dessus du dispositif de répartition de liquide-piège. La force centrifuge créée (sur chaque coupelle rotative) par la mise en rotation de l'équipage mobile nébulise le liquide -piège distribué sur la première coupelle rotative et le projete sur la face interne du cylindre. L'air vicié propulsé par le ventilateur traverse perpendiculairement ce premier écran de liquide, et en le traversant se débarrasse d'une partie de ses impuretés. Le mélange liquide-air mis en rotation par l'équipage mobile descend le long de la face.interne du cylindre sur le premier diaphragme. Les cuillères fixées sur celui-ci (orientées dans le sens opposé à la rotation) créent une force centripète qui ramène ce mélange au centre du diaphragme, lequel s'écoule sur la deuxième coupelle rotative constituant le second étage de dépollution où se répéte le même phénomène que décrit ci-dessus.Il en va de même pour les 30,40,,,,,,Nleme étages constituant l'appareil. Ainsi tout au long de la descente la pureté de l'air croit tandis que le liquide-piège se trouve de plus en plus chargé d'impuretés. Lorsque le mélange liquide-air est nébulisé par la dernière coupelle rotative la combinaison de la force centrifuge et de la vitesse tangentielle au hord de la coupelle rotative crée une force intermédiaire qui provoque la mise en rotation du mélange. De part l'absence de diaphragme et de cuillières sous cette dernière coupelle rotative, il se forme dans la partie inférieure du cylindre (délimitée par le fond du cylindre, sa paroi verticale et la face inférieure de la dernière coupelle rotative) un cyclone effet Vortex). L'air mis en pression et de densité moindre que le liquide-piège chargé d'impuretés remonte (toujours en rotation) le long du tube central du cylindre, les cuillères situées en bout de ce tube (orientées dans le sens inverse as la rotation de l'air) récupèrent l'air et le canalisent à l'intérieur du tube d'évacuation.Dans une des formes de réalisation de l'invention il est prévu un réservoir permettant la dêcantation du liquide-piège. Nota: Le principe d'épuration de l'air par ce procédé est de faire traverser perpendiculairement une nappe de liquide né bulisé par l'air à épurer. Ceci peut être réalisé quelque soit le sens de passage de l'air par rapport à celui du liquide. En variante, la distribution de liquide-piège peut se faire sur chaque coupelle rotative, et son évacuation sur chaque diaphragme associé a sa coupelle rotative. Dans les dessins annexes, donnés à titre d'exemple-non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention, on a: FIG.1: une vue en coupe verticale de l'objet de l'invention avec en: 1 - Le corps cylindrique 2 - Le moteur entrainant la rotation de l'équipage mo bile 3 - L'entrée d'air pollué 4 - Le tore distributeur de liquide-piège 5 - Les coupelles rotatives 6 - Les diaphragmes 7 - Les cuillères de récupération du mélange air-liqui de-piège 8 8 - Les cuillères de récupération d'air formant le col lecteur de sortie air" 9 - Le tube de sortie d'air dépollué 10 - La pompe assurant la circulatiqn du liquide-piège 11 - Le bassin de décantation du liquide-piège FIG.2: une vue de dessus d'une coupelle rotative FIG.3: une vue de dessus d'un diaphragme avec ses cuillères FIG.4: une vue de dessus du collecteur d'air dépollué (cuil lères de récupération d'air dépollué) Le dispositif assure la dépollution de l'air, contenu dans une enceinte fermee, polluée par la présence et l'activité humaine et animale et tout particulièrement par les fumées et gaz résultants de la combustion du tabac et du papier composant les cigarettes. Combinaison et coopération des différents éléments décrits pour réaliser un dispositif de dépollution de l'air. Toutefois, les formes, dispositions et dimensions des différents éléments, tout comme les matériaux utilisés pour leur réalisation, pourront varier, dans la limite des équivalents, sans changer pour cela la conception originale de l'invention. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif permettant de débarrasser, par traitement par "voie humide", l'air existant dans une enceinte fermée et pollué par les produits de la présence et de l'activité humaines, des odeurs, particules solides en suspension, gaz de combustion condensables, microbes, virus, bacté- ries, spores, champignons et tous autres agents polluants animaux, végétaux et minéraux pathogènes, caractérisé en ce qu'il comporte un corps cylindrique creux, disposé verticalement, au sein duquel circule un flux d'air pol lué (mû par tous moyens adéquats connus) qui se trouve mis en contact intime avec un liquide-piège qui, traver sant de haut en bas (par effet de gravitation) le corps cylindrique, se trouve uniformément nébulisé par l'action de combinaisons de coupelles rotatives et de diaphragmes disposés à l'intérieur du dit corps, et par suite au contact des myriades de micro-goutellet tes composant plusieurs écrans de brouillard actif, se trouve: - - débarrassé, par fixation simple ou fixation-dissolution des impuretés solides (de toutes dimensions) qui le souillent - brusquement refroidi, ce qui entraine la condensation de la plupart des polluants gazeux dont les goutellet tes sont, alors, fixées par le-liquide-piège. 2 ) Dispositif selon la revendication 1, Caractérisé en ce que les couronnes horizontales ou dia phragmes comportant, sur leur surface supérieure, des cuillères orientées en sens inverse du sens de rotation des chicanes mobiles et destinées à ramener, par effet centripète, l'air en cours de traitement et le liquide -piège vers le centre de l'appareil, sont fixées, à in tervalles réguliers, à l'intérieur d'un corps cylindrique creux constituant plusieurs étages de dépollution. 3 ) Dispositif selon la revendication 1. Caractérisé en ce que l'équipage mobile rotatif comprend un axe vertical coaxial avec le cylindre (positionné par supports anti-friction) sur lequel sont fixées à inter valles réguliers des coupelles et ce de telle manière que, l'appareil monté, chaque diaphragme se trouve posi tionné à mi-dîstance de deux coupelles rotatives. 40) Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3. Caractérisé en ce que les intervalles séparant les dia phragmes des coupelles rotatives peuvent varier d'une fa çon dégréssive du haut en bas de l'appareil. 50) Dispositif selon la revendication 1. Caractérisé en ce qu'en tête de corps se trouve un col lecteur torique percé en sa partie inférieure de trous disposés régulièrement servant à distribuer uniformément le liquide-piège sur la première coupelle rotative. 6 ) Dispositif selon la revendication 1. Caractérisé en ce qu t en tête de corps se trouvent une en trée d'air pollué et le ou -les moteurs et moteurs-pompes entraînant au moyen de transmissions, renvois et varia teurs de vitesse connus et adéquats, les pompes à air et à liquide ainsi que la rotation de l'équipage mobile. 7 ) Dispositif selon la revendication 1. Caractérisé en ce que, sous la dernière et la plus basse coupelle rotative, se trouve, coaxialement avec l'équipa- ge mobile, un tube fixe formant en sa partie inférieure la sortie d'air dépollué et terminé, en sa partie supé rieure, par un récupérateur d'air constitué par deux cuil lères diamétralement opposées et orientées en sens inver se de celui de la rotation du cyclone d'air crée en bas du dispositif et permettant la séparation de 1 air et du liquide-piège. 80) Dispositif selon la revendication 1. Caractérisé en ce qu'afin de réduire au maxi#mum les bruits de fonctionnement de l'ensemble les parois intérieures et extérieures du corps cylindrique peuvent être revétues d une épaisseur de matériau élastique de type mousse. 90) Dispositif selon la revendication 1. Caractérisé en ce que le liquide-piège peut être cons titué: - dans sa forme la plus simple de réalisation, par de l'eau - dans des formes plus élaborées par des mélanges de pro duits miscibles divers et tout particulièrement des es sences aromatiques, des diastases et des protéines con férant à l'ensemble constituant le liquide-piège des pro priétés microbicides, bactéricides, désodorisantes et de saponification, dissolution et fixation des graisses. 10 ) Dispositif selon les revendications-l et 9. Caractérisé en ce qu'en sa partie la plus basse l'appa reil comporte un réservoir de décantation du liquide-piè ge comportant un robinet de vidange et un orifice de rem plissage permettant de remplacer tout ou partie du liqui de-piège.