Brevet FR2734169A3 — publié le 19961122

FR 2734169 A3 19961122 FR 9605982 A 19960514 La présente invention concerne un filtre contenant une matière particulaire, spécialement un filtre destiné à éliminer des odeurs, des gaz ou des substances chimiques d'un fluide qui le traverse. Il est connu de prévoir un filtre comprenant des granules de charbon actif ou d'une autre matière filtrante contenue à l'intérieur d'une toile en tissu, mais de tels filtres sont coûteux à remplacer. De même, l'efficacité des filtres est maximale lorsque la couche de matière filtrante est d'épaisseur constante, ce qui n'est pas facilement réalisé avec un confinement en tissu, à moins que le confinement ne soit plat, ce qui le rend aussi encombrant. L'invention a pour but de procurer un filtre rechargeable qui puisse être chargé de matière filtrante sous forme particulaire, telle que des granules de charbon actif, et qui soit de forme compacte. Suivant l'invention, un filtre rechargeable comprend une première et une deuxième toiles espacées retenant les particules, dans lequel la première toile est continue et ondulée en coupe transversale perpendiculaire à la toile; et la deuxième toile comprend une pluralité d'éléments en toile formant des figures fermées en coupe transversale perpendiculaire à la toile, chaque élément de la deuxième toile faisant saillie au moins partiellement dans une ondulation de la première toile. De préférence, les éléments de la deuxième toile sont formés et positionnés dans les ondulations de la première toile, de telle sorte que l'espacement entre la première et la deuxième toiles soit constant. Eventuellement, les ondulations de la première toile et les figures fermées de la deuxième toile sont sensiblement en forme de V. De préférence, les parties supérieures des éléments de la deuxième toile sont espacées latéralement pour fournir des ouvertures à travers lesquelles la matière filtrante particulaire peut être chargée ou déchargée. De préférence, plusieurs moyens d'espacement rigides sont prévus entre les éléments de la première et de la deuxième toiles pour assurer un espacement constant des toiles là o les éléments de la deuxième toile font saillie dans les ondulations de la première toile. Dans un agencement, les moyens d'espacement comprennent des saillies prévues sur un premier châssis de support auquel est attachée la première toile, et les éléments de la deuxième toile sont attachés à un deuxième châssis de support qui assure Z- aussi l'espacement latéral des éléments. En variante, les moyens d'espacement sont prévus sur les faces en forme de V des éléments de la deuxième toile, les moyens d'espacement ayant une épaisseur telle que les parties supérieures des éléments sont espacées latéralement. Les particules de la matière filtrante peuvent être du charbon actif, du charbon actif imprégné, ou tout autre milieu particulaire à même d'éliminer des gaz, des odeurs ou des substances chimiques d'un fluide traversant la matière filtrante. De même, suivant l'invention, un dispositif de filtration comprend des moyens d'admission; un filtre rechargeable comprenant une première et une deuxième toiles espacées retenant les particules dans lequel la première toile est continue et ondulée en coupe transversale perpendiculaire à la toile et la deuxième toile comprend une pluralité d'éléments de toile formant des figures fermées en coupe transversale perpendiculaire à la toile, chaque élément de la deuxième toile faisant saillie au moins partiellement dans une ondulation de la première toile; des moyens d'écoulement; et des moyens d'évacuation; les moyens d'écoulement étant agencés pour amener un fluide à s'écouler depuis les moyens d'admission séquentiellement à travers la première toile, à travers des particules quelconques de matière filtrante entre les toiles, et à travers la deuxième toile, jusqu'aux moyens d'évacuation. Habituellement, le fluide sera un gaz tel que l'air, mais, en variante, un dispositif de filtration de liquide peut être prévu. Un avantage d'un filtre rechargeable suivant l'invention est que l'espace entre les toiles peut être rapidement et facilement rempli d'une matière filtrante particulaire, et que les particules peuvent être remplacées lorsqu'elles sont épuisées. Ceci permet de réaliser un filtre relativement bon marché. La forme en V de l'espace permet au filtre d'être compact tout en fournissant une surface de filtration substantielle. L'invention sera à présent décrite à titre d'exemple seulement avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: la Fig. 1 est une vue explosée d'une première forme de réalisation d'un filtre rechargeable suivant l'invention; la Fig. 2 est une vue explosée d'une variante de réalisation d'un filtre rechargeable montrant la forme prise par la matière filtrante granulaire; la Fig. 3 illustre l'effet de la variation de l'écartement des plis, et la Fig. 4 illustre un dispositif de filtration contenant un filtre rechargeable. Sur la Fig. 1, le corps principal 10 d'un filtre comprend une enveloppe rigide 12 de section transversale rectangulaire à travers laquelle de l'air est aspiré vers le haut en pratique. La surface inférieure du filtre est formée par une toile en tissu continue 14 agencée pour former une série d'ondulations en forme de V au moyen de supports en forme de V 16, 18 au niveau des côtés et en travers du milieu du corps 10, respectivement. Le support médian 18 présente également une série d'entailles en forme de V dans son bord supérieur à une hauteur constante au-dessus de la toile 14 pour servir d'organe d'entretoisement 20. Dans une paroi latérale 22 du corps 10, sont prévues plusieurs ouvertures en forme de V 24 correspondant aux ondulations en forme de V de la toile 14; une seule ouverture est visible dans la vue partiellement arrachée de la Fig. 1. Un corps d'échappement 30, présentant deux supports parallèles 32, 34 de longueur telle qu'ils s'ajustent exactement dans l'enveloppe 12, est représenté espacé au- dessus du corps principal 10. Les supports portent trois carcasses 36 en forme de V, à extrémités ouvertes, séparées au niveau de leurs bords supérieurs par des organes d'entretoisement latéraux 38. Chaque caracasse 36 supporte une toile 40 agencée pour former un élément 42 sensiblement en forme de V. Les parties supérieures 42 de chaque élément présentent des parois verticales 44 qui sont maintenues séparées latéralement par les organes d'entretoisement latéraux 38. Tous les éléments présentent des surfaces supérieures fermées 46, de sorte que les toiles 40 soient continues tout autour de chaque forme en V. Lorsque le corps d'échappement 30 est inséré dans le corps principal 10, les parties inférieures des éléments de toile 42 font saillie partiellement dans les ondulations de la toile inférieure 14; les deux couches de toile sont espacées de manière équidistante par les organes d'entretoisement 20. Les extrémités ouvertes des carcasses en V 36 correspondent aux ouvertures 24 dans la paroi latérale 22 et forment des ouvertures d'échappement. Entre les deux couches de toile en forme de V 14, 40, est prévu un intervalle ondulant d'épaisseur constante, déterminé par la hauteur des organes d'entretoisement 20, et accessible à travers l'espacement latéral entre les éléments 42 au niveau des parties verticales supérieures 44. Si du charbon granulaire est versé dans l'intervalle, les granules seront présents en une couche d'épaisseur constante entre les toiles. Au-dessus des éléments 42 sont prévus un bloc en mousse flexible 50 et 4un couvercle à emboîter 52, qui, lorsqu'ils sont en place, exercent une pression sur les granules pour les maintenir en vue de permettre un transport aisé du filtre, et aussi pour compenser un tassement quelconque des granules. La Fig. 2 montre une autre forme de réalisation du filtre comprenant une enveloppe rigide 60 présentant des ouvertures sensiblement en forme de V 62 dans des parois latérales opposées, et une première toile 64 en forme de V, ondulée, continue. Un corps d'échappement 66 comprend un certain nombre d'éléments en toile 68 sensiblement en forme de V, distincts, comportant chacun un châssis en forme de V intérieur (non visible), les faces en forme de V extérieures des éléments portant un certain nombre d'ailettes d'espacement rigides 70 faisant saillie à angle droit par rapport à la toile. Les parties supérieures de chaque élément forment deux épaulements 72 inclinés vers l'intérieur. Lorsque les éléments distincts 68 sont placés à l'intérieur des ondulations de la toile inférieure 64, les ailettes 70 supportent les éléments 68 et assurent un espacement constant entre les toiles, et un espacement latéral entre les épaulements 72 d'éléments adjacents. La forme de l'espace entre les toiles, et par conséquent la forme occupée par les granules est illustrée par la référence 74. De manière efficace, les granules sont présents dans un certain nombre de plaques plates formant une forme plissée, semblable aux plis des filtres en papier plissé. On peut voir que si de l'air traverse la toile inférieure, la couche de granules, et ressort à travers les éléments de toile 68 vers les ouvertures d'échappement 62, il traversera une épaisseur constante de charbon. Il s'agit là du mode de fonctionnement le plus efficace d'un filtre. Le filtre de la Fig. 2 comporte également une couche de mousse 76 et un couvercle à emboîter 78. Un filtre suivant l'invention présente l'avantage que les granules de charbon peuvent être remplacés lorsqu'ils sont épuisés, simplement en enlevant le couvercle et le bloc, en déversant les granules, et en ajoutant de nouveaux granules. On a constaté que si l'espacement entre la première et la deuxième toiles est agencé de telle manière que l'épaisseur de la couche de granules de charbon soit égale à dix fois la plus grande dimension des granules, le risque que les granules forment des ponts entre les éléments 64 ou 68 est réduit au minimum. Si les granules de charbon actif sont constitués de NORIT RB2, une couche épaisse de 10 mm est alors indiquée par la dimension des particules. On a constaté que cette épaisseur, lorsqu'elle est utilisée dans un filtre destiné à un local, assure une réduction sensible de l'odeur de cigarettes. Il est connu que dans un filtre quelconque, un volume maximum de matière filtrante donne une durée de vie du filtre maximum, tandis qu'une chute de pression minimum pour un débit de fluide donné est nécessaire pour permettre une demande de puissance raisonnable; la chute de pression dépend de l'épaisseur de la couche de matière filtrante et de la dimension des particules. La chute de pression à travers un filtre présente deux composantes, la chute de pression de construction provoquée par la forme du filtre qui est différente d'une couche plate et la perte de pression du milieu, provoquée par le milieu filtrant, c'est-à-dire les granules de charbon actif dans l'exemple de l'invention. La Fig. 3 illustre l'effet d'une variation de "l'écartement de plis", c'est-à- dire la séparation entre les plaques de granules illustrées par la référence 74 sur la Fig. 2.; la Fig. 3 est un tracé de la perte de pression Pa à la traversée du filtre en fonction de l'écartement de plis des plaques de granules. L'écartement de plis est illustré dans les dessins schématiques situés en dessous du graphique; si les plaques sont épaisses de mm, l'écartement varie de 10 mm lorsque l'épaisseur du filtre est égale à la longueur des plaques comme illustré dans le croquis de gauche, jusqu'à l'infini lorsque les plaques sont plates comme illustré dans le croquis de droite. Le croquis du milieu illustre un écartement intermédiaire, correspondant à l'agencement de la Fig. 2. Pour un débit constant d'air, la chute de pression de construction, telle qu'illustrée par la ligne continue, diminue depuis une valeur substantielle jusqu'à une valeur très faible à mesure que l'écartement de plis augmente. La ligne en traits interrompus illustre l'effet sur la chute de pression du milieu, qui augmente depuis une valeur non nulle jusqu'à une valeur élevée. La chute de pression totale est illustrée par la ligne en traits mixtes et présente un minimum médian peu marqué M. Pour une plaque de 10 mm de charbon NORIT RB2, le minimum M se présente à un écartement de plis situé entre 40 et 50 mm. Cet écartement optimise l'utilisation du volume disponible à l'intérieur du corps du filtre. Par la sélection d'autres variables comprenant le type, la qualité, et la dimension des granules du charbon, de même que l'épaisseur et l'écartement des plaques, les caractéristiques du filtre peuvent être modifiées conformément à l'application, à l'efficacité et à la durée de vie requises, tout en conservant toujours la forme compacte générale des plaques en forme de "V" et l'avantage d'une matière filtrante particulaire remplaçable. Le filtre suivant l'invention peut être utilisé en tant qu'élément filtrant remplaçable dans un dispositif de filtration tel qu'un épurateur d'air comme décrit dans la demande de brevet du Royaume-Uni de la Demanderesse n 9507450.6 déposée le 11 avril 1995, et qui est illustré sur la Fig. 4. L'épurateur d'air comporte un boîtier 80 et un couvercle avant 82. Un ventilateur 84 entraîné par un moteur aspire l'air à travers une grille d'admission 86 située dans le couvercle 82, à travers un préfiltre à bande flexible 88 (qui élimine les cheveux et les matières semblables), et à travers un séparateur de particules rotatif 90 qui tourne avec le ventilateur. L'air monte alors dans le boîtier et traverse deux corps filtrants amovibles jumelés 92, 94, qui peuvent être, chacun un filtre rechargeable comme illustré sur la Fig. 1 ou la Fig. 2. L'air passe alors à une grille d'évacuation 96 dans le boîtier 80. L'épurateur comporte également un tableau de commande 98 portant un bouton de commande 99 et un voyant lumineux 100. Les corps filtrants rechargeables, amovibles, 92, 94, peuvent être glissés à l'intérieur d'ouvertures corresponsdantes 102, 104 du boîtier, en dessous du tableau de commande. Le corps filtrant 92 présente sur le pourtour de son bord inférieur un joint d'étanchéité élastique 108. Le corps porte également à proximité de son bord inférieur deux surfaces de guidage 110, 112, qui forment un petit angle par rapport aux bords inférieurs. Le corps filtrant 94 est identique. L'ouverture 102 du boîtier est pourvue d'une face de support de filtre 114 présentant une pluralité d'ouvertures 116 et deux surfaces de guidage 118, 120 qui se trouvent au-dessus de la face de support de filtre et forment un petit angle avec celle-ci. L'ouverture 104 est identique. Les petits angles associés aux surfaces de guidage sur les bords filtrants et sur le boîtier sont identiques, et sont typiquement de 7 1/2 degrés. Lorsque le corps filtrant 92 est inséré dans l'ouverture 102, le joint d'étanchéité 108 glisse sur la face de support 114; vers la fin du mouvement de glissement, les surfaces de guidage sur le corps filtrant 110, 112 et sur le boîtier 118, 120 entrent en contact et, à mesure que le filtre est davantage inséré, le joint d'étanchéité élastique est comprimé contre la face pour fournir un joint sensiblement étanche à l'air. Les corps filtrants sont facilement retirés du boîtier en vue de les recharger de matière filtrante. A partir de la lecture de la présente description, d'autres modifications et variantes apparaîtront à l'homme du métier. REVENDICATIONS: 1. Filtre rechargeable comprenant une première et une deuxième toiles espacées retenant les particules dans lequel la première toile est continue et ondulée en coupe transversale perpendiculaire à la toile; et la deuxième toile comprend une pluralité d'éléments en toile formant des figures fermées en coupe transversale perpendiculaire à la toile, chaque élément de la deuxième toile faisant saillie au moins partiellement dans une ondulation de la première toile. 2. Filtre rechargeable suivant la revendication 1, dans lequel les éléments de la deuxième toile sont formés et positionnés dans les ondulations de la première toile, de telle sorte que l'espacement entre la première et la deuxième toiles soit constant. 3. Filtre rechargeable suivant la revendication 2, dans lequel les ondulations de la première toile et les figures fermées des éléments de la deuxième toile sont sensiblement en forme de V. 4. Filtre rechargeable suivant l'une quelcopnque des revendications précédentes, dans lequel les parties supérieures des éléments de la deuxième toile sont espacées latéralement pour fournir des ouvertures à travers lesquelles la matière filtrante particulaire peut être chargée ou déchargée. 5. Filtre rechargeable suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel plusieurs moyens d'entretoisement rigides sont prévus entre les éléments de la première et de la deuxième toiles pour assurer un espacement constant des toiles, là o les éléments de la deuxième toile font saillie dans les ondulations de la première toile. 6. Filtre rechargeable suivant la revendication 5, dans lequel les moyens d'entretoisement comprennent des saillies sur un premier châssis de support auquel est attachée la première toile. 7. Filtre rechargeable suivant la revendication 6, dans lequel les éléments de la deuxième toile sont attachés à un deuxième châssis de support qui assure également un espacement latéral des éléments. 8. Filtre rechargeable suivant la revendication 5, dans lequel les moyens d'entretoisement sont prévus sur les faces en forme de V des éléments de la deuxième toile, les moyens d'entretoisement ayant une épaisseur telle que les parties supérieures des éléments soient espacées latéralement. 9. Dispositif de filtration comprenant des moyens d'admission; un filtre rechargeable comprenant une première et une deuxième toiles espacées retenant les particules dans lequel la première toile est continue et ondulée en coupe transversale perpendiculaire à la toile, et la deuxième toile comprend plusieurs éléments de toile formant des figures fermées en coupe transversale perpendiculaire à la toile, chaque élément de la deuxième toile faisant saillie au moins partiellement dans une ondulation de la première toile, des moyens d'écoulement; et des moyens d'évacuation; les moyens d'écoulement étant agencés pour amener un fluide à s'écouler depuis les moyens d'admission séquentiellement à travers la première toile, à travers des particules quelconques de matière filtrante entre les première et deuxième toiles, et à travers la deuxième toile, jusqu'aux moyens d'évacuation.