Brevet FR2831832A1 — publié le 20030509

Filtre pour neutraliser des gaz toxiques et pour réduire les particules L'invention concerne un filtre pour neutraliser des gaz toxiques et pour réduire des particules pour une source de substances toxiques qui polluent l'atmosphère. Les filtres et systèmes de filtres pour les sources de substances toxiques, en particulier pour les moteurs à combustion interne de véhicules, tels que par exemple les catalyseurs à plaques métalliques (filtre catalytique), dont la fonction consiste à réduire les résidus d'une combustion incomplète, possèdent une longévité restreinte, ne peuvent être régénérés, causent des odeurs nauséabondes et ne réduisent pas les gaz toxiques (CO, CO2 etc. ) de manière suffisante. Les filtres à sec, comme par exemple les filtres avec matériau à particules de métal, ne retiennent pas les fines particules de gaz d'échappement et ne modifient pas les taux de gaz dans le gaz de combustion. Les systèmes qui permettent une réduction des substances nocives qui nuisent à l'atmosphère, telles que par exemple les installations à précipitation artificielle qui sont commandées par de l'énergie électrique ou d'autres sources d'énergie, sont, en règle générale, stationnaires, nécessitent de grandes surfaces d'implantation et causent des frais d'exploitation élevés sans éliminer vraiment la cause des substances toxiques. Seule la précipitation naturelle est appropriée à lutter efficacement contre la pollution de l'atmosphère en absorbant les particules et en dissolvant les gaz toxiques. La précipitation naturelle n'est cependant pas d'origine technique, c'est-à-dire qu'elle ne peut pas être utilisée techniquement de manière ciblée. De plus, elle n'agit pas spécialement sur un milieu chargé par les substances toxiques, mais au contraire elle agit de manière non spécifique sur toute l'atmosphère polluée. L'invention a pour but d'éviter la pollution de l'atmosphère et la formation de brouillard. Selon l'invention, ce but est atteint par un filtre pour neutraliser des gaz toxiques et pour réduire des particules pour une source de substances toxiques qui polluent l'atmosphère comprenant : - un réservoir cylindrique avec une entrée et une sortie, - une turbine qui est placée dans le réservoir côté entrée, - un groupe de disques perforés qui sont placés dans une section centrale du réservoir et qui sont couplés par un arbre avec la turbine de manière résistante à la torsion, - une soupape automatique pour l'amenée de détergent dans la section centrale du réservoir et - des profilés inclinés par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre et un lit avec des particules d'épuration dans une section côté sortie du réservoir, pour lequel la turbine est commandée par le flux de gaz d'échappement de la source de substances toxiques, le mouvement de rotation de la turbine est transmis aux disques perforés et les disques perforés pulvérisent le détergent et le mélangent à un milieu chargé en substances toxiques qui doit être épuré et causent alors une floculation, des réactions chimiques et une séparation. L'invention lutte contre le problème de la pollution de l'environnement en lavant les milieux ou les gaz pollués avec une solution hydrochimique qui retient les particules et qui réagit avec du CO, du CO2 et d'autres gaz. Elle est utilisée de manière préférentielle dans les véhicules automobiles. Pour l'air pollué, on obtient un niveau de pureté qui correspond à une épuration presque complète. Le système turbo conforme à l'invention fonctionne avec l'énergie d'écoulement du gaz d'échappement, c'est-à-dire sans commande auxiliaire permanente propre. Le flux de gaz d'échappement entraîne une turbine qui est reliée de manière fixe à un arbre qui active les organes de déplacement d'un épurateur de gaz à liquide. L'effet des organes de déplacement perforés qui soulèvent et pulvérisent le détergent, par exemple une solution aqueuse, permet de supprimer un amortisseur de bruit qui existe habituellement sur le véhicule ou de le remplacer par le dispositif conforme à l'invention, c'est- à-dire le filtre. En fonctionnement, de faibles quantités de vapeur d'eau sont délivrées par le filtre. L'invention peut être utilisée partout là où une réduction ou une élimination de gaz toxiques et de particules aussi bien fines que grossières est désirée dans le contexte de machines et d'installations de tout type qui produisent des substances toxiques dans des résidus de combustion. A titre d'exemple, nous citerons ici les moteurs à combustion interne, les installations d'incinération industrielle et les chauffages de bâtiments. Les résidus de combustion proviennent de combustibles de tout type gazeux, liquides ou solides, comme par exemple du benzène, du pétrole, du kérosène, d'huiles, du charbon, du bois ainsi que d'autres combustibles minéraux et produits de transformation industrielle. Avantageusement, les éléments mobiles du filtre sont commandés par le flux de gaz. Avantageusement, les éléments mobiles du filtre sont commandés par un arbre mobile qui est couplé à un organe lié à un moteur à combustion interne. Avantageusement, les éléments mobiles du filtre sont commandés par un moteur électrique et un dispositif de commande électronique est prévu pour l'excitation du moteur électrique en fonction de signaux de détecteur. Avantageusement, le système fonctionne de manière synchrone par rapport à la vitesse d'écoulement du milieu à épurer. Avantageusement, les soupapes du filtre et/ou détecteurs sont configurés de type mécanique et/ou électrique. Avantageusement, le filtre peut être transporté avec la source de substances toxiques et peut être utilisé en montage en parallèle ou en série avec d'autres filtres. Avantageusement, le filtre peut être régénéré par rinçage. Avantageusement, le milieu à épurer, en particulier le gaz d'échappement, est guidé devant le filtre par un séchoir ou un radiateur. Avantageusement, le détergent est une solution aqueuse d'oxyde de calcium qui présente 30 grammes de chaux vive par 20 litres d'eau ainsi que des additifs qui dépendent de la composition des substances toxiques pour les réactions chimiques avec le CO, le CO2 et d'autres gaz ainsi que des sels toxiques pour réduire la formation d'hydroxyde de calcium au-delà d'une certaine valeur limite. Avantageusement, la turbine est configurée de type hélicoïdale ou droite ou longitudinale ou transversale. L'invention va être expliquée plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur les dessins. La figure 1 montre une représentation dans l'espace d'un exemple de réalisation d'un filtre selon l'invention. La figure 2 montre une vue latérale du filtre. La figure 3 montre une vue de dessus du filtre. La figure 4 montre une coupe longitudinale du filtre. La figure 5 montre (a) une vue de face d'un organe de déplacement du filtre en forme de disque à trous et (b) une vue latérale du disque à trous. La figure 6 montre (a) une vue de face d'un autre organe de déplacement du filtre en forme de disque à trous et (b) une vue latérale du disque à trous. La figure 7 montre une vue d'une plaque dans une chambre de détente du filtre. La figure 8 montre une coupe longitudinale à travers un réservoir séparé de détergent. La figure 9 montre une section en coupe du réservoir de détergent. L'exemple de réalisation représenté sur les figures 1 à 9 montre un filtre d'épuration des gaz d'échappement pour un véhicule automobile. Le filtre utilise la pression de gaz des gaz d'échappement du moteur qui existe sur une turbine hélicoïdale 4. La turbine 4 est logée dans une section côté entrée d'un réservoir cylindrique 26 de manière si étanche qu'aucun facteur potentiel tel que des gaz ou des liquides d'épuration ne se perde et qu'ils n'affluent que dans le sens normal et prévu. La turbine 4 est fixée sur un arbre 7, de préférence en une partie qui s'étend à travers une plaque de maintien perforée 6. L'arbre 7 s'appuie à deux endroits dans des paliers 5, l'un des paliers 5 étant placé de manière centrale sur la plaque de maintien perforée 6. Une section centrale du réservoir se rattache à la section de la turbine de l'autre côté de la plaque de maintien perforée 6, section dans laquelle plusieurs disques à trous circulaires 9 et 10 se trouvent. La plaque de maintien 6 est pourvue d'un grand nombre d'ouvertures de passage (perforations) qui permettent un bon passage du gaz. Les disques à trous 9 et 10, qui présentent respectivement une multitude d'ouvertures de passage (perforations), sont couplés par l'arbre 7 avec la turbine 4 de manière résistante à la torsion. Ils causent, en raison de leur rotation, des turbulences dans le flux de gaz ainsi qu'une pulvérisation d'un détergent pour obtenir une floculation du gaz conduit à travers la section centrale du réservoir et de l'eau chargée de résidus huileux et de combustibles non brûlés. Provenant d'un réservoir de détergent 23, le détergent, par exemple une solution aqueuse d'oxyde de calcium, afflue par une conduite de matière plastique 13 par son poids vers une valve d'alimentation 8 qui présente un flotteur et une aiguille de fermeture actionnée par celui-ci. Ceux-ci sont placés et configurés de manière à amener au processus d'épuration le volume de détergent nécessité à ce moment-là et/ou à le doser. La section centrale du réservoir est directement suivie par une autre plaque de support perforée 14 avec un palier central 5 pour l'arbre 7 qui est couplé avec les disques à trous perforés 9 et 10 déjà mentionnés et la turbine 4 pour passer à une chambre de détente côté sortie, c'est-à-dire à une section du réservoir côté sortie. L'autre plaque de support 14 présente une multitude d'ouvertures de passage (perforations) pour une bonne circulation du gaz vers la chambre de détente et pour le rinçage du filtre qui sera expliqué plus bas. Dans la chambre qui s'agrandit, il y a un groupe de profilés coudés 17 qui sont inclinés vers l'axe longitudinal de l'arbre 7 et qui, avec un lit de type éponge en particules de fer inoxydable 18, absorbent les résidus du processus d'épuration pour éliminer les parties avec la plus grande densité dans un réservoir de décantation 11. Des plaques 16 avec une ouverture centrale carrée servent à guider ou supporter les profilés coudés 17. Les profilés coudés 17 sont prévus de préférence sur un couvercle du réservoir 26. Le réservoir de décantation 11 est connecté avec le réservoir circulaire ou cylindrique 26 par des ouvertures sur celui-ci. Le réservoir de décantation 11 est relié par un tuyau flexible ou par un tube à une soupape d'arrêt 12 qui sert de soupape de vidange et qui permet d'extraire les résidus chaque fois que la réserve de détergent est épuisée. Pour laver les éléments du tambour, du filtre de gaz et du matériau à particules 18, il est prévu une tubulure à visser qui permet un branchement sur l'alimentation en eau, par exemple sur le réseau d'eau potable. A cet effet, la soupape d'arrêt 12 est ouverte. De plus, un moteur de démarrage 2 et/ou le moteur du véhicule est actionné pour rincer le filtre. Le moteur de démarrage 2 est un moteur auxiliaire électrique qui peut soutenir le début du service du filtre, surtout à basse température, ce moteur mettant en rotation l'arbre 7. En outre, les figures montrent une tubulure de raccord 1 pour l'amenée des gaz d'échappement au filtre et une commande à vis 3 pour transmettre le mouvement de rotation du moteur de démarrage 2 à l'arbre du système 7. Un dispositif de mesure du niveau de remplissage 15 dans la section de détente sert à mesurer les résidus de détergent à l'aide d'un flotteur et d'une tige indicatrice. La température du processus peut se contrôler par un thermomètre 24. Le rejet du gaz épuré se fait par une tubulure d'évacuation 19, un tambour à tampon de gaz 20 et un tuyau d'évacuation finale 21. Les proportions de l'exemple de réalisation dépendent de l'utilisation respective. Elles varient, entre autres, avec la source de substances toxiques respective, par exemple un camion, un minibus ou une voiture, pour respecter, par exemple, les valeurs limites des différentes classes de véhicules, et en outre avec le nombre de cylindres du moteur respectif. Pour une meilleure adaptation de la température des gaz d'échappement à la température ambiante, un dispositif de refroidissement des gaz peut être placé en amont du filtre. Le filtre peut fonctionner individuellement. L'utilisation de plusieurs filtres en connection parallèle ou en montage en série est également possible. Le filtre peut être fabriqué à partir de différents matériaux métalliques et/ou de différentes matières plastiques synthétiques. Le filtre conforme à l'invention permet la réduction des substances toxiques et des particules dans les gaz d'échappement provenant de moteurs à combustion interne, en particulier de véhicules automobiles, et d'installations d'incinération. En service, seule l'énergie d'écoulement du gaz d'échappement est utilisée pour le processus d'épuration pour provoquer une pulvérisation du liquide de lavage et un mélange intime avec le gaz d'échappement. REVENDICATIONS 1. Filtre pour neutraliser des gaz toxiques et pour réduire des particules pour une source de substances toxiques qui polluent l'atmosphère comprenant : - un réservoir cylindrique (26) avec une entrée et une sortie, une turbine (4) qui est placée dans le réservoir côté entrée, - un groupe de disques perforés (9,10) qui sont placés dans une section centrale du réservoir (26) et qui sont couplés par un arbre (7) avec la turbine (4) de manière résistante à la torsion, - une soupape automatique pour l'amenée de détergent dans la section centrale du réservoir et - des profilés (17) inclinés par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre (7) et un lit avec des particules d'épuration (18) dans une section côté sortie du réservoir (26), pour lequel la turbine (4) est commandée par le flux de gaz d'échappement de la source de substances toxiques, le mouvement de rotation de la turbine (4) est transmis aux disques perforés (9,10) et les disques perforés pulvérisent le détergent et le mélangent à un milieu chargé en substances toxiques qui doit être épuré et causent alors une floculation, des réactions chimiques et une séparation. 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que ses éléments mobiles sont commandés par le flux de gaz. 3. Filtre selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ses éléments mobiles sont en outre commandés par un arbre mobile qui est couplé à un organe lié à un moteur à combustion interne auxiliaire. 4. Filtre selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ses éléments mobiles sont en outre commandés par un moteur électrique (2) auxiliaire et qu'un dispositif de commande électronique est prévu pour l'excitation du moteur électrique (2) en fonction de signaux de détecteur. 5. Filtre selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le système fonctionne de manière synchrone par rapport à la vitesse d'écoulement du milieu à épurer. 6. Filtre selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ses soupapes (12) et/ou détecteurs sont configurés de type mécanique et/ou électrique. 7. Filtre selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le milieu à épurer, en particulier le gaz d'échappement, est guidé devant le filtre par un séchoir ou un radiateur. 8. Filtre selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le détergent est une solution aqueuse d'oxyde de calcium qui présente 30 grammes de chaux vive par 20 litres d'eau ainsi que des additifs qui dépendent de la composition des substances toxiques pour les réactions chimiques avec le CO, le CO2 et d'autres gaz ainsi que des sels toxiques pour réduire la formation d'hydroxyde de calcium au-delà d'une certaine valeur limite. 9. Filtre selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la turbine (4) est configurée de type hélicoïdale ou droite ou longitudinale ou transversale. 10. Utilisation d'un filtre selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que celui-ci est transporté avec la source de substances toxiques et peut être utilisé en montage en parallèle ou en série avec d'autres filtres. 11. Utilisation d'un filtre selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que celui-ci est régénéré par rinçage.