Brevet FR2901151A1 — publié le 20071123

La présente invention se rapporte à un séparateur de particules contenues dans un courant gazeux. Elle concerne notamment un séparateur permettant d'éliminer les particules sous forme liquide et/ou solide et/ou pâteuse d'un tel courant. 5 L'invention s'applique plus particulièrement à l'élimination de particules de matière grasse véhiculées par un courant gazeux provenant d'installations de restauration ou d'industries agroalimentaires sans pour cela écarter toutes autres séparations, comme la séparation de particules liquides qui sont 10 présentes dans un courant gazeux découlant de rejets de l'industrie chimique ou mécanique. Elle s'applique spécialement à un courant gazeux provenant d'installations de restauration traditionnelle, collective, industrielle ou rapide. 15 Dans ce type d'application, le respect des normes d'hygiène et de sécurité entraîne la nécessité de capter le courant gazeux émis par les opérations de restauration de façon à éliminer, en très grande partie, les particules solides et/ou liquides et/ou pâteuses qu'il contient. En effet, ce courant contient généralement des matières grasses sous forme pâteuse, des fumées ainsi que 20 des gaz de combustion avec des particules solides, et des vapeurs contenant des polluants sous forme liquide. Ceci peut être nuisible aux composants du réseau d'extraction de ce courant gazeux et à l'environnement ainsi qu'à l'hygiène et à la sécurité incendie. En conséquence, l'élimination de tous ces éléments nuisibles s'avère nécessaire voire indispensable avant le rejet du 25 courant gazeux dans l'atmosphère. Il est déjà connu, notamment par le document DE 4 214 094 ou EP 0 137 956, des séparateurs de particules qui sont formés d'une enceinte ouverte à ses deux extrémités et dans laquelle sont placés une multiplicités de 30 canaux incurvés sensiblement parallèles les uns aux autres. Ces canaux sont disposés dans le sens de l'écoulement du courant gazeux entre les deux extrémités ouvertes et présentent un rayon de courbure allant de l'une des extrémités à l'autre des extrémités. Ces canaux sont en général délimités par des plaques verticales pleines ayant chacune la même courbure et qui sont agencées à équidistance les unes des autres. En fonctionnement, le courant gazeux chargé de particules pénètre par l'une des extrémités de l'enceinte, chemine le long des canaux et ressort par l'autre extrémité de cette enceinte. Durant ce cheminement, le courant gazeux suit la courbure des canaux et les particules qu'il contient sont soumises à une force centrifuge résultant de la circulation de ce courant dans la courbure des canaux. Sous l'effet de cette force centrifuge, les particules, qui sont d'un poids plus important que les molécules du courant gazeux, quittent la direction générale de circulation du courant et viennent heurter la paroi pleine du canal qui coupe leur trajectoire. Suite à ce choc, les particules sont ralenties et chutent par gravité vers le bas du canal et par conséquent de l'enceinte, qui peut comprendre un orifice d'évacuation de ces particules. Ce type de séparateurs, bien que donnant partiellement satisfaction, présente cependant des inconvénients non négligeables. En effet, certaines des particules, qui heurtent la paroi pleine du canal, rebondissent sur cette paroi pour être réentraînées par le courant gazeux. Dans cette condition, le courant gazeux qui sort de l'enceinte est insuffisamment débarrassé des particules. En outre, les particules (et plus particulièrement les particules de matières grasses) peuvent se déposer sur ces parois et entraîner, à terme, une obstruction partielle de la section de passage des canaux, ce qui génère une forte perte de charge. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus grâce à un séparateur de conception simple et peu coûteux dont l'efficacité est grandement améliorée par rapport à ceux de l'art antérieur. A cet effet, la présente invention se rapporte à un séparateur de particules contenues dans un courant gazeux comprenant au moins un module30 comportant une enceinte avec une entrée du courant gazeux à traiter ainsi qu'une sortie du courant gazeux traité et une multiplicité de canaux incurvés disposés dans l'enceinte entre cette entrée et cette sortie, caractérisé en ce que au moins une partie de la surface des canaux comprend une paroi perméable. De manière avantageuse, la paroi peut comprendre une grille, une tôle perforée, une toile, une toile non tissée. La porosité de la paroi peut être de 10 à 98% alors que son épaisseur 10 peut être comprise entre 0,04mm et 10mm. Préférentiellement, la paroi peut être constituée de matière métallique. Cette paroi perméable peut être conductrice d'électricité. 15 La section des éléments constitutifs de la paroi peut être de 1 pm2 à 2500pm2. De manière préférentielle, la paroi peut comprendre une armature de 20 support. L'armature de support peut comprendre des barres ou un cadre. Le séparateur peut s'appliquer à l'élimination de particules véhiculées par 25 un courant gazeux provenant d'installations de restauration ou d'industries agroalimentaires. Le séparateur peut également s'appliquer à l'élimination de particules véhiculées par un courant gazeux provenant d'installations de l'industrie 30 chimique ou mécanique.5 Les autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description donnée ci-après, à titre illustratif et non limitatif, et en se référant aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 représente schématiquement une vue de face du séparateur 5 selon l'invention ; - la figure 2 illustre une coupe du séparateur selon la ligne AA de la figure 1 et - la figure 3 est une vue en perspective partielle d'une portion d'un exemple de réalisation du séparateur selon l'invention correspondant à la 10 zone S de la figure 2. Sur les figures 1 et 2, le séparateur, ici sous la forme d'un seul module de séparation 10, comprend une enceinte 12 de forme parallélépipédique rectangulaire avec deux faces horizontales pleines 14 et 16 sensiblement 15 parallèles et à distance l'une de l'autre, deux faces verticales pleines 18 et 20 également sensiblement parallèles et à distance l'une de l'autre, une face ouverte 22 pour l'entrée d'un courant gazeux (flèches G de la figure 2) à traiter et une autre face ouverte 24, disposée en regard de l'entrée 22, pour la sortie du courant gazeux débarrassé d'une majorité des particules qu'il contenait. 20 La face inférieure 16 de l'enceinte peut comprendre également un orifice d'évacuation 26 des particules qui est, de préférence, situé dans la région médiane de cette face et qui est raccordé à une conduite d'évacuation 28. A l'intérieur de l'enceinte est placée une multiplicité de canaux 301, 302, 25 303, ...30r, de section polygonale, ici rectangulaire, sensiblement parallèles les uns aux autres. En considérant la figure 1, ces canaux sont verticaux et ont, de préférence, une largeur L sensiblement identique. Ces canaux s'étendent sur toute la profondeur P de l'enceinte depuis son entrée 22 jusqu'à sa sortie 24 et ont une hauteur qui correspond sensiblement à la hauteur H de cette enceinte. 30 Ces canaux ont une direction telle qu'ils se situent dans le même sens d'écoulement que celui du courant gazeux entre l'entrée 22 et la sortie 24. Ces canaux sont délimités par des parois verticales 32 sensiblement parallèles les unes aux autres et à équidistance L les unes des autres. Ces parois présentent toutes un même rayon de courbure R situé dans un plan horizontal sensiblement parallèle à celui d'un plan passant par la coupe AA de la figure 1. Ceci permet ainsi de former des canaux incurvés dans le même sens et dont la concavité se trouve située à gauche de ces figures. Ainsi, ces canaux incurvées sont délimités (en considérant la figure 1) horizontalement, vers le haut et vers le bas, par les faces supérieure 14 et inférieure 16 de l'enceinte et verticalement, à gauche et à droite, par les parois 32. Ces canaux ont par conséquent une longueur développée D plus grande que la profondeur P de l'enceinte. Ces parois sont perméables sur au moins une partie de leur étendue mais dans la suite de la description, il est considéré, à titre d'exemple de réalisation, 15 que les parois 32 sont perméables sur la totalité de leur étendue. Cette perméabilité résulte de la constitution de ces parois qui peuvent être sous forme de grille (ou de micro-grille), de tôle perforée, de toile tissée ou non tissée et dont la matière constitutive est métallique, synthétique ou naturelle. De préférence, ces parois ont une épaisseur E comprise entre 20pm à 20 10mm et plus particulièrement une épaisseur de 0,5mrn à 10mm pour des parois en toile et de 20pm à l mm pour les parois sous forme de grille ou de tôle perforée. En outre, la porosité de ces parois oscille de 10 à 98% avec une porosité maximale de 80% pour les parois sous forme de grille ou de tôle perforée et de 25 98% pour les parois en toile. De plus, la section transversale des éléments constitutifs de la paroi 32, qui peuvent être des fils ou des lanières, est d'environ 1 pm2 à environ 2500pm2. Avantageusement, lorsque ces parois sont en une matière métallique, elles peuvent être soumises à un courant électrique, ce qui permet d'améliorer 30 la séparation des particules du courant gazeux par effet électrostatique ou électromagnétique. Additionnellement et comme cela est montré sur ales figures, les bords verticaux de la première paroi 32 sur la droite sont adjacents à la face verticale 20 de l'enceinte et l'espace entre les bords verticaux de la dernière paroi 32 à gauche et la face verticale 18 est obstrué par un masque 34. En fonctionnement, le courant gazeux G arrive à l'entrée 22 de l'enceinte et pénètre dans les canaux 301, 302, 303, ...30n. Pour des raisons de simplification de la description qui va suivre, le demandeur limite ses explications relatives au fonctionnement du séparateur uniquement aux deux premiers canaux 301, et 302 considérés à la droite des figures 1 et 2. Le courant gazeux suit le cheminement courbe de ces canaux en une multiplicité de courants gazeux comme cela est indiqué par les flèches CI et C2 de la figure 2. Sous l'effet de la courbure de ces canaux, les particules contenues dans chaque courant sont soumises à une force centrifuge. Cette force a pour effet de séparer les particules du cheminement du courant gazeux CI circulant dans le canal 301 et à les dévier selon les flèches FI en direction de la paroi 32 qui est sur la trajectoire de ces particules. Une partie de ces particules heurte les éléments constitutifs de la paroi perméable 32, comme des lanières et/ou des fils verticaux et/ou horizontaux dans le cas d'une paroi sous forme de grille. Ces particules sont ralenties, voire arrêtées, dans leur déplacement et sous l'effet de la gravité tombent en direction de la face 16 de l'enceinte. Les particules sont ensuite évacuées vers tous moyens, par passage au travers de l'orifice 26 et la conduite 28. L'autre partie des particules traverse cette même paroi et est introduite dans le cheminement C2 du courant gazeux circulant dans le canal voisin 302. Ces particules sont mélangées avec celles déjà présentes dans ce courant et sont également soumises à la force centrifuge dont les effets ont été décrits ci-dessus de manière à séparer les particules du courant gazeux C2 et à les dévier selon les flèches F2 en direction de la paroi 32 qui est sur la trajectoire des particules déviées. Ainsi, les particules seront séparées et éliminées de chaque courant gazeux en fonction du cheminement de ce courant gazeux le long des canaux. A la sortie 24 de l'enceinte, le courant gazeux global, résultant de la réunion de tous les courants circulant dans les canaux, est débarrassé en très grande partie des particules qu'il contenait à l'origine. En pratique, ce séparateur pourra avoir une hauteur H comprise entre 40mm et 500mm, une profondeur P entre 30mm et 500mm, une dimension pour l'entrée 22 comprise entre 40mm et 800mm avec un pas entre les parois perméables de 5mm à 20mm et un rayon de courbure R de 20mm à 300mm. Des expérimentations ont été réalisées sur la base du séparateur de l'invention pour des applications à un courant gazeux de cuisine contenant des graisses, des particules généralement carbonées et de la vapeur d'eau. Dans ces expérimentations, le séparateur utilisait un seul module qui avait une hauteur H de 400mm, une profondeur P de 240mm, une dimension de 170mm pour l'entrée 22 et la sortie 24, un pas de 13mm entre les parois. Les parois perméables 32 étaient des grilles en métal déployé avec un rayon de courbure R de 240 mm. Ces expérimentations ont donné les résultats suivants : Dimensions des Efficacité (%) particules (en pm) Débit du courant gazeux Débit du courant gazeux en entrée du séparateur : en entrée du séparateur : 832 m3/h 1180m3/h 0,3-0,5 - 3 0,3 - 0,7 2 1 0,7 - 1 7 5 1 -2 15 19 2 - 3 22 36 3-5 49 56 La perte de charge (en Pascal - Pa -) a été de 42 Pa pour le débit de 832m3/h et de 82 Pa pour le débit de 1180m3/h. Ces expérimentations ont ainsi permis de déterminer que le séparateur selon l'invention est environ 4 fois plus efficace que les séparateurs actuellement utilisés en cuisine pour lesquels la séparation des particules de 3 à 5 pm est d'environ 14%. On se réfère maintenant à la figure 3 qui montre une portion du séparateur avec un exemple de réalisation de parois perméables. La paroi 32 est constituée d'une grille métallique 36 possédant un degré de souplesse relative permettant de réaliser une courbure selon le rayon R. Cette grille est constituée d'un assemblage de fils ou de lanières 38 métalliques qui, dans l'exemple considéré, permet de définir des mailles 40 à quatre cotés. Cette grille a une dimension en hauteur qui correspond à la hauteur H de l'enceinte et une dimension en longueur développée qui correspond à la longueur D mentionnée en relation avec la figure 2. Les bords verticaux 42 de la grille sont fixés dans une armature de support qui comprend des barres verticales rigides 44 dont la longueur est plus grande que la hauteur H de l'enceinte de façon à ce que les extrémités libres 46 de ces barres dépassent en haut et en bas de la grille. Les faces horizontales 14 et 16 de cette enceinte portent au voisinage de chaque bord longitudinal des passages 48 dont les dimensions sont adaptées à recevoir les extrémités 46 des barres 44. Les passages 48 de l'une 14 des faces sont placés en regard des passages 48 de l'autre 16 des faces et la distance entre les passages 48 sur les faces correspond à la longueur L des canaux alors que la distance entre les passages considérée entre les bords longitudinaux de chaque face correspond à la profondeur P des canaux. Pour mettre en place la paroi perméable 32, qui comprend dans l'exemple la grille 36 et ses barres verticales 44, les extrémités 'libres 46 de l'une des barres 44 sont introduites dans les passages 48 en regard d'un des bords longitudinaux des faces 14 et 16. Une force est ensuite exercée sur l'autre des barres de manière à ce que la grille se courbe selon le rayon de courbure R jusqu'à ce que la dimension de la paroi corresponde à la profondeur P de l'enceinte. Les extrémités 46 de cette autre barre sont ensuite introduites dans les passages 48 en regard dans l'autre des bords longitudinaux des faces 14 et 16 (non représentés). Ces opérations se répètent à l'identique avec chaque paroi 32 de façon à réaliser une multiplicité de canaux 301 à 30n. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits ci-dessus mais englobe toutes variantes et tous équivalents. Notamment dans la description ci-dessus, il est mentionné que le séparateur est constitué d'un seul module 10 et il peut être envisagé d'utiliser un séparateur constitué d'un assemblage de modules 10. Ces modules, qui peuvent être de dimensions et de constitution identiques les uns des autres, peuvent être assemblés les uns aux autres selon les trois directions (hauteur et/ou largeur et/ou profondeur) de façon à former ce séparateur. En outre, dans le cas où la paroi perméable comprend une toile tissée ou non tissée, il est envisageable de former une armature de support de cette toile sous forme d'un cadre incurvé selon le rayon de courbure R sur lequel cette toile sera fixée par tous moyens connus, comme le collage, l'agrafage, ... REVENDICATIONS 1) Séparateur de particules contenues dans un courant gazeux comprenant au moins un module (10) comportant une enceinte (12) avec une entrée (22) du courant gazeux à traiter ainsi qu'une sortie (24) du courant gazeux traité et une multiplicité de canaux incurvés (301, ..., 30n) disposés dans l'enceinte entre cette entrée et cette sortie, caractérisé en ce que au moins une partie de la surface des canaux comprend une paroi perméable (32). 2) Séparateur de particules selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi (32) comprend une grille. 3) Séparateur de particules selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi (32) comprend une tôle perforée. 4) Séparateur de particules selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi (32) comprend une toile. 5) Séparateur de particules selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 la paroi (32) comprend une toile non tissée. 6) Séparateur de particules selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la porosité de la paroi (32) est de 10 à 98%. 25 7) Séparateur de particules selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur de la paroi (32) est comprise entre 0,04mm et 10mm. 8) Séparateur de particules selon l'une des revendications précédentes, 30 caractérisé en ce que la paroi (32) est constituée de matière métallique.15 9) Séparateur de particules selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi perméable est conductrice d'électricité. 10) Séparateur de particules selon l'une des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que la section des éléments constitutifs de la paroi (32) est de 1 pm2 à 2500pm2. 11) Séparateur de particules selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi (32) comprend en outre une armature de 10 support (44). 12) Séparateur de particules selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'armature de support comprend des barres (44). 15 13) Séparateur de particules selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'armature de support comprend un cadre. 14) Application du séparateur de particules selon l'une des revendications 1 à 13 à l'élimination de particules véhiculées par un courant 20 gazeux provenant d'installations de restauration ou d'industries agroalimentaires. 15) Application du séparateur de particules selon l'une des revendications 1 à 13 à l'élimination de particules véhiculées par un courant 25 gazeux provenant d'installations de l'industrie chimique ou mécanique.