Brevet FR2718055A1 — publié le 19951006

Dispositif pour la séparation de fines particules contenues dans un milieu gazeux notamment. L'invention se rattache au secteur technique de la séparation des particules, solides, liquides ou pâteuses, contenues dans un milieu gazeux notamment. Cette fonction de séparation s'avère nécessaire dans de nombreuses applications parmi lesquelles on peut citer, à titre indicatif nullement limitatif - la filtration d'air extérieur dans les cas d'un processus industriel, d'un système de conditionnement d'air, ou d'un système destiné à une combustion, - la filtration d'un gaz chargé de particules solides provenant de fabrications et de conditionnements divers, - les procédés industriels sur poudres et pulvérisants, - les combustions diverses, notamment dans le cas des fours, chaudières, moteurs à explosion... - les cabines de peinture, - le concassage de divers solides, tels que roches, produits agro-alimentaires, - l'usinage de matériaux friables dégageant de fines particules, Pour obtenir cette fonction de séparation des fines particules, et plus généralement cette fonction de filtration, différentes solutions techniques ont été proposées. On peut citer par exemple, tous les systèmes mettant en oeuvre des articles filtrants. Ces systèmes, pour être efficaces, nécessitent d'avoir une structure maillée très fine. II en résulte un colmatage très rapide, ce qui impose une maintenance lourde et onéreuse et l'impossibilité de récupérer les particules ainsi captées. On peut citer encore, les systèmes dynamiques tels que filtres à inertie ou effets de chocs... Ces types de systèmes donnent satisfaction dans le cas de fortes concentrations de particules, mais présentent l'inconvénient d'être d'une efficacité réduite pour la séparation de fines particules. On connait également, par l'enseignement du brevet FR 9107183, un dispositif apte à assurer la filtration et la séparation de particules en suspension dans l'air. Le but recherché est d'interposer dans le trajet de ces particules, des profilés formant chicane, afin de casser le débit de l'air les véhiculant, pour créer, successivement, une accélération et une détente de l'air. Ces dispositions permettent de séparer les particules de l'air, de les capter et de les retenir dans des organes appropriés. Plus particulièrement, le dispositif de séparation des particules comprend une pluralité d'éléments juxtaposés, disposés en position d'imbrication et dont le nombre et le profil sont déterminés pour que les parties imbriquées de deux éléments juxtaposés soient aptes à constituer plusieurs changements successifs de section. A partir de cette conception de base, telle que définie dans le brevet FR 9107183, il est apparu nécessaire d'augmenter l'efficacité du dispositif, notamment pour permettre la séparation de très fines particules et obtenir des pouvoirs de coupures à différentes tailles de particules. Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un dispositif du type de celui décrit dans le brevet FR 9107183, remarquable en ce que chaque élément présente au moins une ouverture profilée en C et, en alignement avec l'axe médian de la ou desdites ouvertures, du côté de sa partie fermée, une branche présentant des agencements aptes à créer, lorsqu'elle est positionnée à l'intérieur de l'ouverture profilée en C d'un élément adjacent, plusieurs changements de sections, qui sont dégressives, dans le sens du trajet des particules à traiter. Pour résoudre le problème posé d'augmenter l'effet cyclone, afin d'avoir un seuil de coupure différent pour augmenter le rendement, les agencements de la branche médiane sont constitués par des prohéminences profilées délimitant, à l'intérieur de l'ouverture en C concernée, plusieurs chambres de volumes successivement décroissants. Pour résoudre le problème posé de concevoir un dispositif modulable, la branche médiane est fixée de manière rapportée au corps de l'élément présentant l'ouverture en C, au moyen d'agencements complémentaires de positionnement. Les faces externes des parois du corps de l'élément présentant l'ouverture en C, présentent, deux à deux, des agencements complémentaires d'imbrication, pour un montage en juxtaposition ou superposition, de plusieurs éléments. Pour augmenter le nombre d'effets de cyclones, et l'efficacité du traitement, les extrémités de la branche médiane et des parois du corps de l'élément ayant l'ouverture en C, présentent, en débordement, des prohéminences aptes à créer une diminution de section en combinaison avec les parties correspondantes des parties imbriquées des éléments, pour augmenter l'effet de cyclone. Comme déjà indiqué dans le brevet FR 9107183, les éléments sont montés et fixés en position d'imbrication, par la branche médiane à l'intérieur de l'ouverture profilée en C, dans un cadre disposé dans un plan vertical ou sensiblement vertical. Un autre problème que se propose de résoudre l'invention, est de récupérer les particules ainsi traitées, afin d'obtenir un dispositif autonettoyant. Plusieurs solutions et installations peuvent être envisagées, parmi lesquelles on peut citer: - I'ensemble du cadre avec ses éléments est assujetti à des moyens de pulvérisation de liquide en amont, - I'ensemble du cadre avec ses éléments est assujetti à des moyens par extraction d'un débit annexe, - I'ensemble du cadre avec ses éléments est assujetti à des moyens par ruissellement d'un liquide sur l'ensemble desdits éléments, - I'ensemble du cadre avec ses éléments est assujetti à des moyens par pulvérisation de liquide additionné d'un traitement bactérien ou enzimatique. L'invention est exposée, ci-après plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective avant montage des éléments du dispositif. Les figures 2, 3 et 4 sont des vues en perspective montrant l'imbrication des éléments selon trois variantes de réalisation. La figure 5 est une vue en coupe d'un exemple de montage des éléments selon une forme de réalisation. La figure 6 est une vue en pespective montrant le montage des éléments dans un cadre support. Les figures 7, 8 et 9 sont des vues en coupe montrant les effets de cyclones obtenus au niveau des parties imbriquées des éléments et selon trois modes préférés de réalisation. La figure 10 est une vue à caractère schématique, montrant le dispositif assujetti à une installation par pulvérisation de liquides en amont, pour l'évacuation des particules solides. La figure 11 est une vue à caractère schématique, montrant le dispositif assujetti à une installation par extraction en partie basse d'une partie du débit gazeux entrainant les fines particules captées. La figure 12 est une vue à caractère schématique, montrant le dispositif assujetti à une installation, où la régénération des particules est obtenue par création d'un film d'eau coulant en continu le long des éléments. La figure 13 est une vue à caractère schématique, montrant le dispositif assujetti à une installation par pulvérisation de liquide additionné à un traitement bactérien ou enzimatique. Comme indiqué, le dispositif comprend une pluralité d'éléments (1), disposés, par certaines parties constitutives, en position d'imbrication, pour créer des effets de cyclones. Selon l'invention, chaque élément (1) présente au moins une ouverture profilée en forme de C (la). En alignement avec l'axe médian de l'ouverture (la), du côté de sa partie fermée (1a1), I'élément (1) présente une branche médiane (lob). La branche (lob) présente des agencements (1 b1) apte à créer, lorsqu'elle est engagée et positionnée à l'intérieur de l'ouverture profilée en C (la), d'un élément adjacent, plusieurs changements de sections, délimitant plusieurs chambres (A) (B) (C) (D) (E)... de volume dégressif, dans le sens du trajet des particules à traiter. D'une manière connue, les éléments (1) constituent un profilé rectiligne. L'ouverture profilée en C (la) est formée dans un corps parallèlépipédique (il), délimitant, par rapport à ladite ouverture, deux parois (ici) (1c2). La branche médiane (lob) est raccordée au corps (il), par des zônes largement arrondies, se combinant avec les agencements (1 bi) de ladite branche, pour créer les chambres. Les agencements de la branche médiane (1 b) sont constitués par une série de prohéminences profilées (1b1), délimitant, à l'intérieur de l'ouverture (la), les différentes chambres (A) (B) (C) (D) (E)... A partir de cette conception de base, plusieurs formes de réalisation peuvent être prévues au niveau de la branche (lob), pour créer en conséquence, un nombre de chambres, de volume dégressif variable, en fonction des applications envisagées. Dans l'exemple de la figure 9, la branche (lob) peut présenter deux prohéminences (obi) convenablement orientées pour délimiter, à l'intérieur de l'ouverture (la), trois chambres (A) (B) (C). Dans l'exemple de la figure 8, la branche (1 b) présente trois prohéminences (obi) convenablement orientées pour délimiter, à l'intérieur de l'ouverture (la), quatre chambres (A) (B) (C) (D). Dans l'exemple de la figure 7, la branche (lob) présente quatre prohéminences (1b1) convenablement orientées pour délimiter, à l'intérieur de l'ouverture (la), cinq chambres (A) (B) (C) (D) (E). Dans chacune de ces formes de réalisations, les différentes chambres (A) (B) (C) (D) (E) délimitent chacune un volume décroissant dans le sens du trajet des particules à traiter, selon la flèche (F). Ces dispositions permettent de diminuer le rayon de l'effet cyclonique, pour avoir un seuil de coupure différent, ce qui permet d'augmenter en conséquence, le rendement. Chaque élément (1), constitué du corps (lc) et de la branche médiane (il), est réalisé d'une manière monobloc ou d'une manière avantageuse, en deux parties distinctes. Dans ce but et, comme le montre notamment la figure 1, la branche médiane profilée (lob) est fixée de manière rapportée au corps (1c). La branche (lob) et le corps (tic) présentent des agencements complémentaires de positionnement (1b2) (1c2). II est donc possible, à partir du même corps (1c), de l'équiper d'une branche (lob) présentant soit deux prohéminences (obi), soit trois prohéminences (1b1), soit quatre prohéminences (1b1)... Pour permettre un montage en juxtaposition ou superposition (figure 5), les faces externes des parois (lcl) et (1c2), présentent des agencements complémentaires d'imbrication (nid) (le). Ces agencements sont par exemple formés par des formes en creux et en relief, telles que des nervures et rainures profilées en section. A noter que les extrémités de la branche médiane (lob) et plus particulièrement les différentes prohéminences profilées (1b1), ainsi que les extrémités des parois (ici) et (1c2), présentent des bourrelets semicirculaires (if) conformés pour créer une diminution de section, en combinaison avec les parties imbriquées des éléments (1). Les éléments (1) sont montés et fixés en position d'imbrication de la branche médiane (lob) à l'intérieur de l'ouverture profilée en C (la), dans un cadre support (2). Avantageusement, le cadre support (2) est disposé dans un plan vertical ou sensiblement vertical. Les gaz à traiter sont dirigés sur la face du cadre résultant du montage en imbrication des différents éléments profilés (1) et passent, à travers les interstices (1 g) résultant de cette position, dans les chambres (A) (B) (C) (D) (E)... (flèche F). Le passage des gaz dans les chambres (A) (B) (C) (D) (E)... de volumes dégressifs, en direction de la sortie, soumet ces derniers à des effets de cyclones successifs pour séparer les fines particules. Les gaz ainsi traités ressortent de l'autre face du dispositif. L'ensemble du dispositif tel que décrit, peut avantageusement être assujetti à différents systèmes, permettant de récupérer les particules traitées, pour obtenir un dispositif auto-nettoyant. Comme le montrent les figures 10 , 11, 12, 13 plusieurs formes de réalisations peuvent être envisagées. A la figure 10, en amont du dispositif, une buse (3) pulvérise un liquide permettant, d'une part, une expansion adiabatique et, d'autre part, un entrainement des fines particules pour obtenir une régénération constante. On rappelle qu'une expansion adiabatique permet d'augmenter le diamètre des très fines particules par emprisonnement de ces dernières dans une particule de liquide plus grosse. La buse utilisée (3) est de tout type connu et approprié. Par exemple, elle peut être constituée par une buse de brumisation (eau + air comprimé ou liquide + air comprimé) ou bien par une buse ultrasonique (eau + air comprimé ou liquide + air comprimé) ou encore par un gicleur. A la figure 11, I'ensemble du dispositif coopère au niveau de sa base notamment, avec un canal de récupération (4) relié à un organe (5) du type ventilateur, pour assurer l'extraction d'une partie du débit gazeux, entrainant les fines particules captées. A la figure 12, la régénération est obtenue par la création d'un film d'eau qui coule le long des profilés (1). Dans ce cas, le dispositif est en communication au niveau de sa partie supérieure avec un bac (6) de rétention d'eau ou autres liquides. A la figure 13, en amont du dispositif, une buse (7) du type de celle illustrée figure 10, est asservie à une installation apte à assurer un traitement bactérien ou enzimatique, pour la dégradation de la pollution. Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle: - la diminution du volume des chambres apte à créer l'effet cyclonique, pour avoir un seuil de coupure différent, ce qui permet d'augmenter le rendement, - la possibilité de la séparation de particules très fines, - la création d'un dispositif auto-nettoyant, - la possibilité d'utiliser le dispositif en tant que cellules réceptrices de filtres électrostatiques, - I'application du dispositif à des éléments solides, liquides ou pâteux. REVENDICATIONS -1- Dispositif pour la séparation de fines particules, comprenant une pluralité d'éléments juxtaposés (1), disposés en position d'imbrication et dont le nombre et le profil sont déterminés pour que les parties imbriquées de deux éléments juxtaposés constituent plusieurs changements de section, lesdites parties imbriquées étant situées très sensiblement dans un plan perpendiculaire au trajet des particules à traiter, pour créer des effets de cyclone, caractérisé en ce que chaque élément (1) présente au moins une ouverture profilée en C (la) et, en alignement avec l'axe médian de la ou desdites ouvertures (la), du côté de sa partie fermée, une branche (1b) présentant des agencements (1b1) aptes à créer, lorsqu'elle est positionnée à l'intérieur de l'ouverture profilée en C (la) d'un élément adjacent (1), plusieurs changements de sections, qui sont dégressives, dans le sens du trajet des particules à traiter. -2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les agencements de la branche médiane (lob) sont constitués par des prohéminences profilées (obi) délimitant, à l'intérieur de l'ouverture en C concernée (la), plusieurs chambres de volumes successivement décroissants (A) (B) (C) (D) (E)... -3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la branche médiane (lob) est fixée de manière rapportée au corps (lc) de l'élément présentant l'ouverture en C (la), au moyen d'agencements complémentaires de positionnement (lob2) (lu2). -4- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les faces externes des parois (ici) (1c2) du corps (lc) de l'élément (1) présentant I'ouverture en C (la), présentent, deux à deux, des agencements complémentaires d'imbrication (nid) (lue), pour un montage en juxtaposition ou superposition, de plusieurs éléments. -5- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités de la branche médiane (lob) et des parois (ici) (li2) du corps (tic) de l'élément (1) présentant l'ouverture en C (la), présentent, en débordement, des prohéminences (if) aptes à créer une diminution de section en combinaison avec les parties correspondantes des parties imbriquées des éléments, pour augmenter l'effet de cyclone. -6- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments (1) sont montés et fixés en position d'imbrication, par la branche médiane (lob) à l'intérieur de l'ouverture profilée en C (la), dans un cadre (2) disposé dans un plan vertical ou sensiblement vertical. -7- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ensemble du cadre (2) avec ses éléments (1) est assujetti à des moyens (3) de pulvérisation de liquide disposés en amont. -8- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ensemble du cadre (2) avec ses éléments (1) est assujetti à des moyens (4) (5) par extraction d'un débit annexe. -9- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ensemble du cadre (2) avec ses éléments (1) est assujetti à des moyens (6) par ruissellement d'un liquide sur l'ensemble desdits éléments. -10- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ensemble du cadre (2) avec ses éléments (1) est assujetti à des moyens (7) par pulvérisation de liquide additionné d'un traitement bactérien ou enzimatique. -11- Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 à des cellules réceptrices de filtres électrostatiques.