Brevet FR2700124A1 — publié le 19940708

La présente invention concerne un dispositif de filtration permettant la séparation de particules liquides (aérosols) contenues dans un élément gazeux (air). La filtration des gaz ou de l'air devient de plus en plus nécessaire dans de nombreux secteurs d'activité industrielle, soit pour protéger les opérateurs, soit pour protéger l'environnement. La filtration a pour but de séparer les particules liquides de l'élément gazeux: par exemple l'air, qui présente des risques de pollution pouvant être dangereux pour l'homme, ou entraîner des perturbations dans le fonctionnement de machines ou matériels situés dans l'environnement de la source de pollution. Dans certains cas l'intérêt de la filtration de l'air avec récupération des aérosols peut être économique si les liquides constitués par les condensats d'aérosols ont une valeur commerciale justifiant de les recycler au lieu de les disperser dans l'atmosphère. Parmi quelques exemples d'applications industrielles nous pouvons citer: - captation de brouillards d'huile sur rectifieuses, tours, etc... - captation de brouillards d'huile sur machine d'emboutissage - captation de vapeurs de plastifiants lors de la fabrication de revê tements de sol - captation de brouillards d'huile sur laminoirs, forgés à froid et à chaud - captation de brouillards d'huile de décoffrage - sont concernées également: les verreries mécaniques, l'indus trie textile, la sidérurgie (traitement thermique à l'huile) - et encore bien d'autres domaines industriels. Etat actuel de la technique Il existe de nombreux matériels de filtration permettant de séparer des particules liquides (aérosols) en suspension dans un élément gazeux comme par exemple des brouillards d'huile produits par les machines outils pour le travail des métaux. L'ensemble des techniques et matériels de filtration actuellement en service dans l'industrie utilise des éléments filtrants souvent constitués par: - des tricots métalliques - des fibres synthétiques - des métaux frittés - des céramiques poreuses Si les matériels actuellement disponibles sur le marché donnent satisfaction au niveau de la filtration (c'est-à-dire par rapport aux taux de rejets), il nten est pas de même en ce qui concerne l'entretien de ces matériels, car les éléments filtrants utilisés se colmatent rapidement, ce qui implique des interventions pour en assurer le nettoyage ou le remplacement. Afin de limiter ces problèmes d'entretien les constructeurs de matériels augmentent les surfaces de filtration pour retarder le plus possible le colmatage des filtres. Cette solution est au détriment de la taille du matériel qui devient très vite encombrant par rapport au débit d'air traité. Expose de l'invention En fonction des explications précédentes, le dispositif selon l'invention permet d'obtenir un double résultat: - Réduction (voir élimination) des opérations d'entretien manuel ou remplacements des filtres dus au colmatage. - Réduction du volume du matériel par rapport au débit d'air traité La réduction des opérations d'entretien est due en partie à l'utilisation d'un élément filtrant rotatif d'une conception originale, désigné sous l'appellation de filtre rotorique, qui utilise l'effet de centrifugation, et qui est complété par un dispositif de nettoyage automatique ne nécessitant pas l'arrêt de l'appareil. La réduction du volume du matériel est en relation avec la conception même du filtre rotorique ce qui permet > avec un caisson de filtration de 0,75 x 0,75 m. et d'une hauteur de 1,40 mètre pour un poids de 150 kg maximum (sans le ventilateur), de traiter un débit d'air de 8000 à 10000 (dix mille) m3/heure. Sur les pages suivantes: La figure 1 représente une possibilité d'installation du dispositif objet de l'invention. La figure 2 représente en coupe l'ensemble du dispositif avec les particularités objet de l'invention. La figure 3 représente en perspective l'originalité du filtre rotorique. La figure 4 représente en coupe les détails de l'assemblage des élé ments métalliques du filtre rotorique. Nota: pour une meilleure clarté des explications nous utiliserons les termes suivants : air à la place d'éléments gazeux, et brouil lards d'huile à la place de "particules liquides" ou "aérosols". Suivant la figure 1, le dispositif suivant l'invention est constitué d'un caisson (1) relié à deux gaines. Une gaine d'entrée d'air pollué (20) qui se raccorde à la pièce d'entrée (11), et une gaine de sortie d'air filtré (21) raccordée à la manchette de sortie (17). La gaine de sortie d'air filtré est mise en dépression par un ventilateur qui assure la circulation de l'air au travers du dispositif décrit dans l'invention. Le ventilateur ainsi que les gaines ne font pas partie du dispositif objet de l'invention. suivant la figure 2, le dispositif suivant l'invention est constitué d'un caisson métallique (1). le caisson comporte un fond incliné servant de bac de réception des liquides (2) qui permet leur écoulement par la tuyauterie d'évacuation (3). La base du caisson est destinée à la partie motorisation du filtre rotorique (4). Cette motorisation comporte un moteur électrique (5), un support de paliers (6), un ensemble de paliers (7) ainsi qu'une transmission constituée d'une poulie moteur (8), d'une courroie (9) et d'une poulie pour le filtre rotorique (10). L'air chargé de brouillards d'huile (20) arrive par une pièce d'entrée (11) au travers d'un dispositif anti-projection (12) qui est chargé d'arrêter les gouttes d'huile évacuées par centrifugation du filtre rotorique (4). Ce dispositif est constitué de volets métalliques disposés de façon oblique sur un cadre métallique. Le même dispositif (volets et cadre) pouvant être réalisé en matériaux composite. Le filtre rotorique est guidé dans sa rotation par, au minimum trois roulements à billes étanches (13) qui sont fixés sur des supports de roulement (14). Le dessus du caisson (15) sert de support au brochon (16) ainsi qu'à la manchette de sortie d'air (17). Des buses ou gicleurs de pulvérisation (18) sont disposées sur le caisson pour assurer la phase rinçage du filtre rotorique avec un produit liquide ou de la vapeur, permettant la dilution du film résiduel formé par les aérosols en surface du filtre rotorique. Un joint rotatif (19) assure l'étanchéité au passage du filtre rotorique entre la partie humide" et le caisson motorisation. Suivant la figure 3, le filtre rotorique se présente sous la forme d'un cylindre vertical fermé en partie basse par un disque métallique (22) d'une épaisseur d'au moins 2 mm, sur lequel est fixé l'axe d'entraînement (23). Ce disque comporte une rainure (29) suivant la figure 4 permettant le positionnement de la tôle perforée (24) constituant la paroi périphérique extérieure. La partie haute du cylindre est ouverte pour permettre l'évacuation de Pair filtré (21). Les parois périphériques du filtre sont constituées de tôles perforées sur la face extérieure (24) et intérieure (25). Entre ces deux parois est disposé un média filtrant (26) d'une épaisseur minimum d'un centimètre, constitué soit de tricots métalliques, de fils métalliques tressés, ou encore de fibres synthétiques. La partie haute du filtre se termine par la bride supérieure (27) réalisée dans un métal d'au moins deux millimètres d'épaisseur servant de bande de roulement pour un centrage assuré par les roulements (13) figure 2. La bride supérieure comporte également une rainure (30) disposée à la verticale et en opposition de la rainure (29). Suivant la figure 4 sur la bride supérieure est soudée la collerette de liaison (28) avec le brochon fixe (16) figure 2. Un espace le plus réduit possible, sera maintenu entre la collerette et le brochon afin de limiter l'introduction d'air puisque cette zone se trouve en dépression. Suivant la figure 4, les assemblages des pièces 22/24/27/28 sont réalisés par emboîtement et soudage ce qui confère à l'ensemble la résistance mécanique indispensable à cet élément dont la vitesse de rotation sera au minimum de 50 tours par minute. REVENDICATIONS 1) Dispositif de filtration permettant la séparation de particules liquides contenues dans un élément gazeux, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif filtrant rotatif (4) figure 2 appelé filtre rotorique. La rotation du filtre rotorique étant guidée en partie haute par des roulements (13). Des buses ou gicleurs de pulvérisation (18) assurent le nettoyage du filtre rotorique en fonctionnement, et un dispositif anti-projection (12) est chargé d'arrêter les gouttes évacuées par centrifugation du filtre rotorique. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le filtre rotorique se présente sous la forme d'un cylindre vertical fermé en partie basse par un disque métallique (22) d'une épaisseur d'au moins 2 mm, sur lequel est fixé l'axe d'entraînement (23). Ce disque comporte une rainure (29) suivant la figure 4 permettant le positionnement de la tôle perforée (24) constituant la paroi périphérique extérieure. La partie haute du cylindre est ouverte pour permettre l'évacuation de l'air filtré (21). Les parois périphériques du filtre sont constituées de tôles perforées sur la face extérieure (24) et intérieure (25). Entre ces deux parois est disposé un média filtrant (26) d'une épaisseur minimum d'un centimètre, constitué soit de tricots métalliques, de fils métalliques tressés, ou encore de fibres synthétiques. La partie haute du filtre se termine par la bride supérieure (27) réalisée dans un métal d'au moins deux millimètres d'épaisseur servant de bande de roulement. La bride supérieure comporte également un rainure (30) disposée à la verticale et en opposition de la rainure (29) suivant la figure 4. Les assemblages des pièces 22/24/27/28 sont réalisés par emboîtements et soudage. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le filtre est guidé dans sa rotation par, au minimum trois roulements à billes étanches (13) qui sont fixés sur des supports de roulements (14). 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'au moins une buse ou gicleur de pulvérisation est prévu pour assurer la phase rinçage du filtre rotorique avec un produit liquide ou de la vapeur, permettant la dilution du film résiduel formé par les aérosols en surface du filtre rotorique. 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'air arrive dans le caisson (1) en passant au travers d'un dispositif antiprojection (12) qui est chargé d'arrêter les gouttes évacuées par centrifugation du filtre rotorique. Ce dispositif est constitué de volets métalliques disposés de façon oblique sur un cadre métallique. Ce dispositif pouvant être réalisé en matériaux composites.