Brevet FR2969931A1 — publié le 20120706

La présente invention concerne une unité et un procédé de filtrage d'air, notamment destinés au traitement des fumées de soudage. Plus largement, elle peut servir au traitement des poussières sèches et des petites particules contenues dans un flux d'air, en particulier des fumées de soudage ou analogue. Les unités de filtration d'air connues utilisent un ventilateur à vitesse constante et un (ou plusieurs) filtre destiné à retenir les particules à éliminer, telles des poussières sèches, lesquelles s'accumulent sur le filtre, ce qui engendre forcément des pertes de charge, c'est-à-dire de pression d'air, lors du passage de l'air au travers de ce filtre. La courbe pression/débit de ces ventilateurs ne permet pas de maintenir un débit 10 constant lorsque les pertes de charge augmentent. De ce fait, les unités de filtration équipées de filtres présentant une charge en polluants augmentant au fur et à mesure de leur utilisation voient leur débit diminuer lorsque la charge du filtre augmente, ce qui dégrade considérablement l'efficacité de captage et ne permet plus une sécurité suffisante de l'utilisateur. 15 Plus les filtres se saturent, plus le débit de captage diminue, plus la quantité de polluants filtrés diminue et plus l'opérateur voit ses conditions de protection se dégrader. Pour avertir l'utilisateur et éviter sa mise en danger, les unités de filtration connues possèdent une alarme de saturation de l'élément filtrant basée sur une perte de charge entre l'entrée du filtre et la sortie de celui-ci. 20 L'alarme de saturation de l'élément filtrant est réglée selon deux modes. Selon un premier mode, une alarme est générée si le débit de captage est voisin d'un certain pourcentage du débit de captage initial, mais dans ce cas on limite la durée de vie de l'élément filtrant car il ne fonctionne pas à son niveau d'encrassement maximal possible. Selon un autre mode, une alarme de saturation nominale de l'élément filtrant est 25 générée, mais dans ce cas le débit de captage en fin de vie de l'élément filtrant peut déjà être très en deçà des attentes en terme de débit de captage. Pour améliorer la situation, il a déjà été proposé des filtres, tels que des filtres électrostatiques ne souffrant pas ou peu d'encrassement. Il a également été développé différents procédés permettant la régénération des filtres 30 avant que leur efficacité de captage ne devienne trop basse. Ces solutions peuvent cependant être complexes à mettre en oeuvre. Par ailleurs, pour certains ventilateurs, si le sens de rotation du moteur est inverse à la normale, une aspiration d'air a lieu mais avec des caractéristiques très en deçà de la norme et avec un niveau sonore plus élevé. Ceci présente un risque de mauvaise utilisation des 35 appareils. Des dispositifs permettent de contrôler et alerter l'utilisateur si, en alimentation réseau triphasé, l'ordre des phases n'est pas correct mais ils nécessitent des composants spécifiques supplémentaires et surtout une intervention pour corriger le branchement. L'invention se propose de résoudre les problèmes précédents en tout ou partie et porte sur une unité de filtrage d'air, notamment destinée au traitement des fumées de soudage, ladite unité comprenant un ensemble filtrant, du type présentant une charge en polluants augmentant au fur et à mesure de son utilisation, et des moyens pour générer un flux d'air à travers l'ensemble filtrant. Selon l'invention, ladite unité est configurée pour réguler le fonctionnement des moyens pour générer un flux d'air à partir de la charge en polluants de l'ensemble filtrant. Il est ainsi possible de maintenir automatiquement un débit d'aspiration garant d'une efficacité de captage tout au long de l'utilisation de l'ensemble filtrant, tout du moins jusqu'à sa saturation. On peut de la sorte assurer la classe de filtration de l'ensemble filtrant et améliorer la sécurité de l'utilisateur. Selon un mode de réalisation les moyens pour générer un flux d'air comprennent un ventilateur et un moteur électrique entraînant ledit ventilateur, ladite unité comprenant en outre des moyens de contrôle permettant de réguler la vitesse du ventilateur. On peut ainsi compenser, au moins en partie, la diminution de débit que provoque la charge du filtre dans les unités de filtrage connues. Ledit ventilateur pourra présenter un sens de rotation préférentiel et ledit moteur est, par exemple un moteur triphasé, tandis que l'unité de filtrage présente une prise de connexion à un réseau électrique triphasé pour l'alimentation du moteur. Les moyens de contrôle pourront alors permettre une alimentation du moteur correspondant à un entrainement du ventilateur dans le sens préférentiel quelle que soit le mode de branchement de l'unité à la prise de connexion. On effectue de la sorte un contrôle automatique et une assurance du bon ordre des phases du moteur, garantissant le bon sens de rotation du ventilateur en alimentation triphasée de son moteur. En outre, les moyens de contrôle jouent ainsi un double rôle de maintien du débit par la régulation de la vitesse de rotation du moteur du ventilateur et de rétablissement du bon ordre d'alimentation des phases du moteur. L'unité pourra pour cela comprendre un variateur de fréquences. Selon différents modes de réalisation de l'invention, pris séparément ou en 30 combinaison : - l'unité est configurée pour réguler le fonctionnement des moyens pour générer un flux d'air de façon à assurer un débit de flux d'air sensiblement constant à travers l'ensemble filtrant, - l'unité comprend en outre des moyens de mesure permettant d'établir la perte de 35 charges de part et d'autre de l'ensemble filtrant, ladite unités étant alors configurée pour que lesdits moyens pour générer un flux d'airs fonctionne d'après la perte de charges établie, - les moyens de contrôle permettent de faire varier la vitesse du ventilateur en fonction de la perte de charges établie, - les moyens de mesure comprennent un ou plusieurs capteurs de pression permettant d'établir la perte de charges de part et d'autre de l'ensemble filtrant et de la convertir sous la forme d'un signal électrique, dit mesure de charge en polluants du filtre. Dans le cas de l'utilisation d'un variateur de fréquences, celui-ci pourra être prévu apte à délivrer au moteur une tension choisie d'après la mesure de charge en polluants du filtre. Les moyens de contrôle comprennent en outre, par exemple, un comparateur permettant d'effectuer une comparaison entre la mesure de charge en polluants du filtre et une consigne. Selon un aspect de l'invention, l'unité configurée est pour délivrer le résultat de la comparaison au variateur de fréquences, ledit variateur de fréquence étant prévu apte à établir la vitesse du ventilateur d'après ledit résultat de la comparaison. On pourra aussi prévoir que lesdits moyens de contrôle sont prévus aptes à générer : - une alarme de défaut de fonctionnement du variateur de fréquence, et/ou 15 - une alarme de dépassement d'un seuil de fréquence, et/ou - une alarme de dépassement d'un seuil de puissance du moteur. Selon un autre aspect de l'invention, ladite unité est prévue mobile. L'invention concerne également un procédé de filtrage d'air, notamment destinée au traitement des fumées de soudage, dans lequel 20 a) on prévoit un ensemble filtrant comprenant un (ou plusieurs) filtre du type présentant une charge en polluants augmentant au fur et à mesure de son utilisation, et b) on génère un flux d'air à travers l'ensemble filtrant, et c) on élimine au moins une partie des polluants contenu dans le flux d'air au moyen du filtre de l'ensemble filtrant, 25 caractérisé en ce que l'on régule le flux d'air à partir de la charge en polluants du filtre. Selon un mode de réalisation, on assure un flux d'air de débit sensiblement constant à travers l'ensemble filtrant. Pour cela on pourra mesurer la perte de charges de part et d'autre de l'ensemble filtrant et réguler le flux d'air d'après la perte de charges établie. 30 L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter, accompagnée de la figure unique jointe qui illustre de façon schématique un mode de réalisation d'une unité de filtrage d'air, en particulier de fumées de soudage, selon la présente invention. Comme illustré sur la Figure, l'unité de filtrage d'air conforme à l'invention 35 comprend un ensemble filtrant 1, du type présentant une charge en polluants augmentant au fur et à mesure de son utilisation. Il pourra s'agir, par exemple, d'un ou plusieurs éléments filtrant 2, tels que, notamment, filtres à cassette de cellulose, éventuellement précédés, dans le sens de circulation du flux d'air dans l'unité, indiquée par les flèches repérée 3, d'un pré filtre 4, notamment métallique. Ladite unité comprend également des moyens 5 pour générer ledit flux d'air à travers l'ensemble filtrant 1. Il pourra s'agir, par exemple, d'un ventilateur 6, entrainé par un moteur électrique 7. Les ventilateurs permettant d'obtenir des dépressions élevées sont, notamment, de type centrifuge, à action ou réaction. Ledit ventilateur 6 présente, par exemple, un sens de rotation préférentiel, c'est-à-dire un sens dans lequel il est plus silencieux et son débit est plus fort que dans l'autre. Ledit moteur 7 pourra être prévu triphasé. Ladite unité présente une prise de connexion 8 à un réseau électrique 9, notamment triphasé, pour l'alimentation du moteur. Selon l'invention, ladite unité est configurée pour réguler le fonctionnement des moyens 5 pour générer un flux d'air à partir de la charge en polluants de l'ensemble filtrant 1. On peut ainsi garantir l'efficacité de captage tout en laissant l'ensemble filtrant 1 se charger en polluants, jusqu'à une limite prédéterminée, correspondant par exemple à sa saturation. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'unité est configurée pour réguler le fonctionnement des moyens 5 pour générer un flux d'air de façon à assurer un débit de flux d'air sensiblement constant à travers l'ensemble filtrant. On optimise de la sorte le fonctionnement de l'ensemble filtrant 1. Ladite unité comprend des moyens de contrôle 10 permettant, par exemple, de réguler la vitesse du ventilateur 6. En augmentant la vitesse du ventilateur 6, on augmente le débit d'air et on peut maintenir l'efficacité de captage. De plus les moyens de contrôle 10 pourront permettre une alimentation du moteur correspondant à un entrainement du ventilateur dans son sens préférentiel quelle que soit le mode de branchement au réseau 9. On assure de la sorte une garantie du bon sens de rotation du ventilateur par une alimentation triphasée correcte du moteur. Les moyens de contrôle 10 comprennent en ce sens, par exemple, un variateur de fréquences 11. L'unité comprend en outre, par exemple, des moyens de mesure 12 permettant d'établir la perte de charges de part et d'autre de l'ensemble filtrant 1. Ils comprennent, notamment, un ou plusieurs capteurs de pression permettant d'établir la perte de charges de part et d'autre de l'ensemble filtrant 1 et d'en délivrer une image sous la forme d'un signal électrique, dit mesure de charge en polluants du filtre. Il s'agit ici d'un capteur de dépression 13, placé en amont du pré filtre 3. Il pourra aussi s'agir d'un capteur de pression dynamique en sortie du ventilateur 6. Ladite unité peut alors être configurée pour que lesdits moyens pour générer un flux d'air 5, ici le ventilateur 6 entrainé par son moteur 7, fonctionne d'après la perte de charges établie. En particulier, les moyens de contrôle 10 pourront permettre de faire varier la vitesse du ventilateur 6 en fonction de la perte de charges établie, notamment de ladite mesure de charge en polluants du filtre. En particulier, le variateur de fréquences 11 est prévu apte à délivrer au moteur une tension choisie d'après la mesure de charge en polluants du filtre. C'est ainsi le variateur qui a une double fonction de contrôle de la vitesse du ventilateur et de rétablissement du bon ordre des phases assurant de la sorte, dans chaque cas, l'efficacité de captage. Selon le mode de réalisation illustré, les moyens de contrôle 10 comprennent en outre un comparateur 14 permettant d'effectuer une comparaison entre la mesure de charge en polluants du filtre et une consigne. Ladite unité pourra alors être configurée pour délivrer le résultat de la comparaison au variateur de fréquences 11 qui est prévu apte à établir la vitesse du ventilateur d'après ledit résultat de la comparaison. Pour plus de sécurité, lesdits moyens de contrôle 10 pourront encore générer : - une alarme de défaut de fonctionnement du variateur de fréquence, et/ou - une alarme de dépassement d'un seuil de fréquence, et/ou - une alarme de dépassement d'un seuil de puissance du moteur. Il s'agit, notamment, d'alarmes sonores ou lumineuses, ou les deux. Le niveau de fréquences de commande du moteur et/ou le niveau de puissance du ventilateur déclenchant les alarmes, peuvent être calibrés pour avertir l'utilisateur d'une baisse d'efficacité de captage correspondant à la saturation du filtre. A ce sujet, l'unité pourra aussi comprendre un capteur de saturation spécifique 20. L'unité pourra encore être prévue apte à générer des alarmes de débit insuffisant caractérisant une défaillance de fonctionnement du ventilateur, par exemple à l'aide d'un capteur de pression 15 situé, notamment, en amont du pré filtre 3. L'unité est aussi éventuellement munie d'une alarme permettant de mettre en évidence un capteur de pression 13, 15, 20 bouché. Selon un aspect de l'invention, l'unité est prévue mobile. Elle comprend pour cela, par exemple, un boîtier 16, accueillant l'ensemble de filtration 1, les moyens 5 pour générer le flux d'air, les moyens de contrôle 10 et/ou les moyens de mesure 12. Il est aussi muni de la prise de connexion électrique 8. Ledit boîtier 16 est, par exemple, monté sur roulettes. Il pourra encore comprendre un flexible d'aspiration, non représenté, débouchant sur une bouche d'entrée 17, supérieure, et/ou un bouche d'évacuation 18, inférieure. Selon l'invention, ladite unité est utilisée de la façon suivante. De façon générale, on régule le flux d'air à partir de la charge en polluants du filtre. En particulier, on assure un 35 flux d'air de débit sensiblement constant à travers l'ensemble filtrant. Pour cela, on pourra mesurer la perte de charges de part et d'autre de l'ensemble filtrant et réguler le flux d'air d'après la perte de charges établie, notamment en régulant la vitesse du ventilateur d'après ladite perte de charges. A titre d'exemple, on mesure une ou des valeurs de pression permettant d'établir la perte de charges de part et d'autre de l'ensemble filtrant et on la ou les convertit sous la forme d'un signal électrique, dit mesure de charge en polluants du filtre. On compare la mesure effectuée à une consigne et on délivre le résultat de la 5 comparaison au variateur de fréquences 12 qui délivre à son tour au moteur 7 une tension choisie d'après la valeur de la comparaison. Comme déjà évoqué plus haut, différentes alarmes peuvent alors être générées, notamment pour signaler à l'opérateur une saturation du filtre. Par ailleurs, on surveille le branchement correct des phases du moteur et on le rétablit, 10 notamment à l'aide du variateur de fréquences, en cas d'erreur du manipulateur. L'unité de filtrage d'air de l'invention est particulièrement adaptée à une utilisation pour le filtrage des fumées de soudage. REVENDICATIONS1. Unité de filtrage d'air, notamment de fumées de soudage, comprenant un ensemble filtrant (1), du type présentant une charge en polluants augmentant au fur et à mesure de son utilisation, et des moyens (5) pour générer un flux d'air à travers l'ensemble filtrant, caractérisée en ce que ladite unité régule le fonctionnement des moyens (5) pour générer un flux d'air à partir de la charge en polluants de l'ensemble filtrant (1). 2. Unité selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens (5) pour 10 générer un flux d'air comprennent un ventilateur (6) et un moteur électrique (7) entraînant ledit ventilateur, ladite unité comprenant en outre des moyens de contrôle (10) permettant de réguler la vitesse du ventilateur. 3. Unité selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit moteur (7) est 15 prévu triphasé, et les moyens de contrôle (10) permettent une alimentation du moteur (7) correspondant à un entraînement du ventilateur (6) dans un sens préférentiel quel que soit le mode de branchement à une prise de connexion (8) à un réseau électrique triphasée (9) d'alimentation du moteur. 20 4. Unité selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce qu'elle est configurée pour réguler le fonctionnement des moyens (5) pour générer un flux d'air de façon à assurer un débit de flux d'air sensiblement constant à travers l'ensemble filtrant. 25 5. Unité selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens (12) de mesure permettant de déterminer la perte de charge de part et d'autre de l'ensemble filtrant (1), l'unité étant configurée pour que lesdits moyens (5) pour générer un flux d'air fonctionnent d'après la perte de charge déterminée. 30 6. Unité selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de contrôle (10) permettent de faire varier la vitesse du ventilateur (6) en fonction de la perte de charge établie. 7. Unité selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce 35 que les moyens de mesure (12) comprennent un ou plusieurs capteurs de pression (13) permettant d'établir la perte de charge de part et d'autre de l'ensemble filtrant (1) et d'en délivrer une image sous la forme d'un signal électrique, dit mesure de charge en polluants du filtre. 8. Unité selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de contrôle (10) comprennent un variateur de fréquences (11) apte à délivrer au moteur une tension choisie d'après la mesure de charge en polluants du filtre. 9. Unité selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens de contrôle (10) comprennent en outre un comparateur (14) permettant d'effectuer une comparaison entre la mesure de charge en polluants du filtre et une consigne. 10 10. Unité selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est configurée pour délivrer le résultat de la comparaison au variateur de fréquences (11), ledit variateur de fréquence étant prévu apte à établir la vitesse du ventilateur (6) d'après ledit résultat de la comparaison. 15 11. Unité selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que lesdits moyens de contrôle (10) sont prévus aptes à générer une alarme de défaut de fonctionnement du variateur de fréquence, et/ou une alarme de dépassement d'un seuil de fréquence, et/ou une alarme de dépassement d'un seuil de puissance du moteur. 20 12. Unité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est prévue mobile. 13. Procédé de filtrage d'air, notamment de fumées de soudage, contenant des polluants à éliminer dans lequel : 25 a) on prévoit un ensemble filtrant (1) comprenant un filtre du type présentant une charge en polluants augmentant au fur et à mesure de son utilisation, et b) on génère un flux d'air à travers l'ensemble filtrant (1), et c) on élimine au moins une partie des polluants contenu dans le flux d'air au moyen du filtre de l'ensemble filtrant (1), 30 caractérisé en ce que l'on régule le flux d'air à partir de la charge en polluants du filtre. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'on assure un flux d'air de débit sensiblement constant à travers l'ensemble filtrant (1). 15. Procédé selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que on mesure la perte de charge de part et d'autre de l'ensemble filtrant (1) et on régule le flux d'air d'après la perte de charges déterminée. A 35