Brevet FR2784607A1 — publié le 20000421

FILTRATION DE GAZ PAR FORCE CENTRIFUGE La présente invention concerne le domaine de la filtration dez gaz dont l'air. Les applications de tels dispositifs sont multiples : aspirateurs pour travaux électroménagers ou industriels, filtration d'air pour des salles blanches industrielles ou chirurgicales, épuration d'air pour la ventilation forcée ou la climatisation... Dans l'état de la technique, les dispositifs de filtration sont essentiellement constitués par des systèmes mécaniques comprenant au moins un filtre microporeux séparant les particules solides du milieu gazeux. De tels dispositifs ne sont pas totalement satisfaisants, pour plusieurs raisons. Premièrement, ce mode de filtration impose l'utilisations de filtres successifs de plus en plus fins pour pouvoir arrter des particules de différentes tailles et ces filtres doivent souvent tre complétés par, par exemple, des filtres électrostatiques pour arrter les particules les plus fines. De plus, la succession de filtres fait obstacle au flux du gaz traité. Au cours de l'utilisation, plus les filtres ont arrté de particules, plus ils font obstacle au flux de gaz à traiter ce qui provoque un colmatage des filtres et nécessite des remplacements ou des nettoyages fréquents pour conserver à l'opération de filtration un rendement acceptable. Par ailleurs, les matières séparées du gaz filtré restent pulvérulentes et malcommodes à manipuler, ce qui impose souvent un traitement des poussières et déchets recueillis. Ces matières séparées sont encombrantes et remplissent rapidement le dispositif destiné à les recevoir, tout en le colmatant s'il s'agit d'un filtre, comme cela peut tre le cas pour un aspirateur ménager. De plus, ces filtres actuels sont mal adaptés à la filtration de particules de très petites dimensions, ou en très faible concentration, ou pour la filtration de gaz très chargés en fumées, particules ou poussières. Enfin, ces filtres n'ont pas la capacité d'éliminer des gaz indésirables ou toxiques mélangés à, par exemple, de l'air à épurer. Le but de la présente invention est de proposer une nouvelle solution de filtration des gaz, dont l'air, remédiant à ces inconvénients. A cet effet, l'invention concerne dans son acception la plus générale un dispositif pour la filtration de gaz comportant un filtre microporeux ou micro fibreux et des moyens pour forcer un flux d'air entre une bouche d'aspiration et une bouche de sortie d'air filtré caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de pulvérisation d'un liquide et des moyens centrifuges placés entre les moyens de pulvérisation et la bouche de sortie de gaz filtré. Les particules mouillées par le pulvérisateur sont bloquées par le filtre rotatif interne et éjectées avec le liquide porteur vers un réceptacle extérieur. Avantageusement, ce réceptacle peut contenir un filtre périphérique, concentrique au premier qui bloque les dites particules. A ce moment, les particules se compactent, hors du chemin du gaz. La filtration s'effectue ainsi à l'extérieur du flux d'air et perpendiculairement au sens de progression du flux. Elle ne gène pas sa circulation et les détritus éliminés restent à l'extérieur du flux. Ce dispositif peut avantageusement comporter des moyens de polarisation électrique applicables en amont de la bouche d'aspiration, au niveau de la pulvérisation du liquide et au niveau des moyens centrifuges. Un tel dispositif permet de remédier aux inconvénients des filtres de l'art antérieur, en réduisant les pertes de charge du flux gazeux en cours d'utilisation et en assurant un maintien quasiment constant des qualités de filtration, quelque soit la quantité de gaz précédemment filtrée. De plus ce nouveau dispositif permet l'élimination simultanée, en un seul passage du gaz à épurer, de substances très diverses telles que, par exemple, un mélange d'air porteur de gaz toxiques, de fumées, de poussières de détritus et de micro particules transportés par de l'air. Le liquide pulvérisé augmente la masse des substances transportées ou les fixe ou les modifie et permet ainsi de centrifuger des corps pour lesquels la centrifugation seule aurait été inefficace ou très difficile. De préférence, les moyens centrifuges comportent un filtre microporeux ou micro fibreux, hydrophile ou non, conducteur d'électricité ou non, de forme cylindrique. Selon une première variante, le dispositif selon l'invention comporte des moyens coaxiaux au filtre microporeux ou micro fibreux pour le recueil périphérique des effluents liquides transporteurs des substances à éliminer. Selon une deuxième variante, le dispositif selon l'invention comporte des moyens d'aspiration frontaux pour l'aspiration du mélange de gaz et de liquide pulvérisé par la face frontale amont du filtre. Selon une troisième variante, le dispositif selon l'invention comporte des moyens d'aspiration périphériques pour l'aspiration du mélange de gaz et de liquide pulvérisé par la face radiale du filtre. Selon une quatrième variante, le dispositif selon l'invention comporte des moyens d'aspiration centraux pour l'aspiration du mélange de gaz et de liquide pulvérisé par une surface axiale du filtre. Selon le choix du mode de réalisation désiré, le liquide est soit mis sous forme de brouillard dont les gouttes présentent une section comprise entre 0,1 et 60 pm et de préférence entre 0,5 et 6um. Pour certains modes de réalisation, le liquide est projeté en gouttelettes ou en jets de gouttelettes de l'ordre du millimètre ou de fractions de millimètre. Pour d'autres modes de réalisation, le liquide est projeté en une fine nappe pour mouiller au mieux le contenu du gaz à épurer. Selon une variante de réalisation, le dispositif comporte en outre des moyens de recyclage du liquide pulvérisé. Avantageusement, les moyens de recyclage comportent du charbon actif pulvérulent imprégné ou non de substances germicides. Selon une variante de mise en oeuvre, le liquide de brumisation contient un réactif de fixation ou de précipitation chimique. Selon une autre variante de mise en oeuvre, le liquide pulvérisé contient des agents tensio-actifs ou une substance soluble fortement hydrophile (CaCl2 par exemple). L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux exemples non limitatifs décrit en référence aux dessins annexés où : -la figure 1 représente une vue en coupe d'un premier exemple de réalisation ; -la figure 2 représente une vue en coupe d'un deuxième exemple de réalisation ; -la figure 3 représente le schéma de principe de la filtration avec un filtre périphérique. La figure 1 représente un dispositif de filtration comportant un boîtier (1) présente une bouche d'aspiration (2) sur la face frontale amont (4) et une sortie d'air filtré (3) sur la face frontale opposée (5). Le dispositif comporte un filtre cylindrique (6) entraîné en rotation par un moteur électrique. Le filtre est constitué par un matériau microporeux, par exemple un bloc de fibres agglomérées ou un matériaux solide poreux. Dans le cône d'aspiration (7) disposé en amont du filtre (6), des buses d'injection (18) pulvérisent un liquide sous forme de micro-gouttelettes présentant un diamètre moyen de l'ordre du micron. Le liquide de brumisation peut tre constitué par de l'eau pure ou de l'eau contenant un ou plusieurs additifs tels que : -des réactifs chimiques ou biochimiques pour la fixation de certaines molécules ; -des solvants ; -des antibactériens ; -de l'iodure d'argent pour la déodorisation ou la stérilisation. Le liquide de brumisation peut également tre constitué par d'autres liquides tels que des huiles ou des dérivés alcooliques. L'eau ou le liquide de brumisation est pulvérisée dans le flux d'air entrant. Les particules solides sont fixées par les micro-gouttelettes qui sont aspirées dans le filtre rotatif (6). Le filtre rotatif (6) entraîne les gouttelettes chargées ou non vers un réceptacle périphérique (8) contenant un filtre périphérique rotatif sous l'effet de la force centrifuge. Un conduit d'évacuation (9) entraîne les effluents liquides vers un bac de récupération (10). Les effluents liquides peuvent éventuellement tre retraités puis recyclés pour tre réinjectés dans la chambre d'admission (7). L'air filtré est aspiré à travers le filtre (6) vers le conduit d'évacuation (3). Éventuellement, un conduit axial (11) permet l'injection radiale, à travers un axe perforé, d'un liquide additionnel augmentant le débit de liquide à l'intérieur du filtre (6). La figure 2 représente une variante de réalisation. Le dispositif est constitué par un boîtier (1) lenticulaire. Il comprend une bouche d'aspiration (2) axiale, ainsi qu'une bouche d'évacuation (3) axiale. Le liquide de brumisation est injecté dans la chambre d'admission (7) par une ou plusieurs buses axiales (13) orientées en direction de la bouche d'aspiration (2). Le flux de liquide brumisé est ainsi orienté en sens opposé au flux de l'air à traiter, ce qui augmente le chemin utile où s'effectue les collisions entre les gouttelettes liquides et les particules à filtrer. Le brouillard ainsi formé est ensuite aspiré à travers le filtre (6) selon une direction radiale, jusqu'à une évacuation axiale par la bouche d'évacuation (3). La force centrifuge s'exerçant sur les gouttelettes liquides, chargées ou non de particules solides, entraîne celles-ci à contresens du flux d'air filtré, à l'intérieur du filtre. Ceci augmente encore les possibilités de rencontres entre les particules à filtrer, et les gouttelettes liquides. Les effluents liquides sont filtrés en périphérie, le filtrat est compacté et les effluents ensuite récupérés par une goulotte périphérique (8) pour tre recyclés ou évacués. La figure 3 représente le schéma de principe de la filtration avec un filtre périphérique que l'on peut installer dans toutes les variantes de réalisation. L'appareil est un conduit avec un système de déplacement des gaz et un système de pulvérisation de liquides (21). Une masse de matière perméable à l'air, finement poreuse, fixe les gouttelettes produites par le système de pulvérisation (21) ainsi que ce qu'elles transportent, ce qu'elles ont mouillé ou ce à quoi elles se sont fixées. Cette masse de matière perméable (24) est en rotation rapide et projette radialement tout ce qu'elle a provisoirement fixé Un filtre (22) rotatif et périphérique à la matière perméable (24 retient et compacte par l'effet de la force centrifuge, les matières solides (23) tout en laissant passer le liquide injecté par le système de pulvérisation (21) et recueilli provisoirement par la matière perméable (24). Le liquide est ensuite, avec ou sans traitement renvoyé vers le système de pulvérisation (21). On a donc ici une machine dont une des propriétés majeures consiste à pouvoir accumuler en les compactant des matières transportées par un flux gazeux, en dehors du trajet du gaz traité, donc sans en gner le passage. Le trajet du gaz traité reste dans son état initial sans le moindre colmatage jusqu'au remplissage complet du filtre (22) La matière, la forme, la surface et la forme de surface du filtre périphérique (22) tiennent compte des faits inhabituels suivants : -les matières à filtrer sont mouillées et soumises à une forte pression du fait de la force centrifuge ; -du fait du tassement du à l'effet de mouillage et à celui de la force centrifuge, le filtre périphérique (22) doit recueillir et conserver une quantité de matière beaucoup moins encombrante (avantage important) mais beaucoup plus importante que ne le font les filtres classiques. La texture, la forme, la taille des pores, l'épaisseur du filtre périphérique rotatif (22) sont variables adapté et optimisés pour chaque utilisation. Il est possible d'y appliquer les phénomènes électriques, électrostatiques ou électrochimiques cité par ailleurs dans ce texte. Pour exemple, une simple feuille de papier filtre classique de laboratoire permet de très bien recueillir des poussières ménagères qui sont transformées en une sorte de feutre dont la manipulation ne pose aucun problème. L'invention est décrite à titre d'exemple non limitatif. De nombreuses variantes de réalisation peuvent tre envisagées, notamment en ce qui concerne la structure du filtre rotatif, les mécanismes d'entraînement, la structure de la chambre d'admission, et les moyens de brumisation, ainsi que la polarisation électrique et l'utilisation d'une polarisation électrique ou électrostatique des brouillards, des filtres relatifs et des flux entrants. 1-Dispositif pour la filtration de gaz comportant un filtre microporeux et des moyens pour forcer un flux d'air entre une bouche d'aspiration et une bouche de sortie de gaz filtré caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de pulvérisation d'un liquide et des moyens centrifuges placés entre les moyens de pulvérisation et la bouche de sortie de gaz filtré. 2-Dispositif pour la filtration de gaz selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de polarisation électrique applicables en amont de la bouche d'aspiration, au niveau de la pulvérisation du liquide et au niveau des moyens centrifuges. 3-Dispositif pour la filtration de gaz selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que les moyens centrifuges comportent un filtre microporeux de forme cylindrique. 4-Dispositif pour la filtration de gaz selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que les moyens centrifuges comportent un filtre micro fibreux de forme cylindrique. 5-Dispositif pour la filtration de gaz selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens coaxiaux au filtre pour le recueil périphérique des effluents liquides. 6-Dispositif pour la filtration de gaz selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'aspiration frontaux pour l'aspiration du gaz vaporisé par la face frontale amont du filtre. 7-Dispositif pour la filtration de gaz selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'aspiration périphériques pour l'aspiration du gaz pulvérisé par la face radiale du filtre. 8-Dispositif pour la filtration de gaz selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'aspiration centraux pour l'aspiration du gaz pulvérisé par une surface axiale du filtre. 9-Dispositif pour la filtration de gaz selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le pulvérisasateur forme des gouttes présentant une section comprise entre 0,5 et 6 um. 10-Dispositif pour la filtration de gaz selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de recyclage du liquide de pulvérisation. 11-Dispositif pour la filtration de gaz selon la revendication 10 caractérisé en ce que les moyens de recyclage comportent du charbon actif pulvérulent. 12-Dispositif pour la filtration de gaz selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le liquide de pulvérisation contient un réactif de fixation. 13-Dispositif pour la filtration de gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un filtre additionnel périphérique.