INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Préférentiellement, le moyen de séparation liquide-gaz est configuré pour séparer le liquide contenu dans le flux gazeux par centrifugation, et le moyen de traitement par UV est positionné au milieu de la trajectoire parcourue par le flux gazeux à traiter dans le moyen de séparation liquide-gaz.
La séparation par centrifugation permet de faire effectuer au flux gazeux avec gouttelettes de liquide, un trajet plus long au cours duquel a lieu la séparation entre le liquide et le gaz. Un tel trajet rallongé permet notamment d’allonger la durée d’exposition au rayonnement UV émis par le moyen de traitement UV positionné au milieu d’un tel trajet rallongé.
13. Filtre selon le point 12, caractérisé en ce que le boîtier de filtre (1) abrite du silicate de sodium en poudre comme matériau filtrant (9).
14. Filtre selon le point 12, caractérisé en ce que le boîtier de filtre (1) abrite des granulés de silicate de sodium comme matériau filtrant (9).
15. Filtre selon l’un quelconque des points 12 à 14, caractérisé en ce que le boîtier de filtre (1) est conçu sous forme de boîtier fabriqué en métal, de préférence en acier, pourvu d’orifices (6) assurant le flux du milieux gazeux à filtrer, à purifier.
16. Filtre selon le point 15, caractérisé en ce que les orifices (6) sont réalisés avec un filet métallique (5).
17. Filtre selon l’un quelconque des points 12 à 16, caractérisé en ce que le matériau filtrant (9) est disposé dans une enveloppe perméable au flux de milieu gazeux, constituant l’insert de filtre (8).
18. Filtre selon le point 17, caractérisé en ce que l’enveloppe de l’insert de filtre (8) constitue une couche de préfiltration et une couche de postfiltration (11, 12), en fonction du sens du flux du milieu gazeux.
19. Filtre selon le point 17 ou 18, caractérisé en ce que l’insert de filtre (8) comporte un cadre rigide (7) formant une cartouche de filtre (2).
20. Filtre selon l’un quelconque des points 12 à 18, caractérisé en ce que c’est le boîtier de filtre (1) lui-même qui est façonné en guise de cadre de filtre (2) dans lequel l’insert de filtre (8) peut être inséré, stocké et retiré.
21. Filtre selon l’un quelconque des points 12 à 20, caractérisé en ce que dans l’insert de filtre (8) une structure de support (10) est installée assurant la répartition homogène du matériau filtrant (9) précédemment rempli.
22. Filtre selon le point 21, caractérisé en ce que la structure de support (10) est conçue en nid d’abeille et, la structure de support (10) y compris le matériau filtrant (9) précédemment rempli est enfermée par l’enveloppe constituant l’insert de filtre (8) de manière à empêcher le matériau filtrant de s’échapper ou de se disperser.
23. Filtre selon le point 21 ou 22, caractérisé en ce qu’en cas d’application dans l’industrie automobile, la structure de support (10) est fabriquée en acier inoxydable.
24. Filtre selon l’un quelconque des points 12 à 23, caractérisé en ce qu’un ou plusieurs capteurs (14) sont installés dans la cartouche de filtre (2).
25. Filtre selon le point 24, caractérisé en ce que les sorties du capteur (14) sont raccordées électriquement aux surfaces de connexion (15) réalisées sur la cartouche de filtre (2).
26. Filtre selon le point 24 ou 25, caractérisé en ce qu’une porte pouvant être fermée (13), permettant d’introduire le ou les capteur/s (14) est conçue sur la cartouche de filtre (2).
Exposé détaillé de l’invention L’invention porte sur un matériau filtrant capable, par la combinaison de procédés physico-chimiques, de réduire la concentration des molécules réactives et des radicaux libres nocifs présents dans un milieu gazeux, de préférence dans l’air. Le matériau filtrant faisant l’objet de l’invention fonctionne aussi bien par voie mécanique que par voie d’adsorption et de chimisorption, il est donc capable de capter les gaz et les vapeurs des substances nuisibles à la santé. Les molécules nocives en question sont principalement produites au cours des processus de combustion ainsi, l’invention présente un matériau filtrant qui, dans le cadre de l’un des modes de réalisation, est capable de réduire, de préférence dans les gaz de combustion ou dans les gaz résiduaires, la concentration des molécules réactives et des radicaux libres nocives produits au cours de la combustion. Un autre aspect consiste à le faire entrer en réaction chimique avec les radicaux libres d’une durée de vie plus ou moins longue, présents dans les gaz résiduaires, afin qu’il les neutralise. Le matériau filtrant peut être régénéré par soufflage d’air chaud ou par lavage avec un liquide apolaire. Sa réactivation peut être effectuée par la répétition du procédé de fabrication.
La fabrication de ces matériaux filtrants ainsi que le système de filtration comprenant le matériau filtrant font également l’objet de l’invention.
1 boîtier de filtre
2 cartouche de filtre
3 ouverture
4 porte
5 filet métallique
6 orifice
7 cadre
8 insert de filtre
9 matériau filtrant
10 structure de support
11, 12 couche
13 porte
14 capteur
15 surface de connexion
Selon un autre aspect de l’invention, l’invention porte sur l’utilisation du matériau filtrant ci-dessus pour réduire la concentration des substances suivantes dans des milieu gazeux, de préférence dans l’air, dans l’espace vapeur et/ou dans les gaz résiduaires : par exemple composés organiques volatils (COV), composés organiques semi-volatils (COSV), hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), polychlorobiphényles (PCB), ou, par exemple, pour réduire la concentration des substances suivantes dans les milieux gazeux, dans l’air, dans l’espace vapeur et/ou dans les gaz résiduaires : formaldéhyde, benzène, toluène, xylènes, éthylbenzène, 1,2,4-triméthylbenzène, 1,2,3-triméthylbenzène, 1,3,5 -triméthylbenzène, 2-éthyltoluène, 3-éthyltoluène, 4-éthyltoluène, n-propylbenzène, i-propylbenzène, styrène, cyclohexane, cyclopentane, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, alcool diacétonique, acétate de méthyle, acétate d’éthyle, acétate de n-propyle, acétate d’i-propyle, acétate de n-butyle, acétate d’i-butyle, acétone, méthyléthylcétone, méthyl-i-butylcétone, 2-heptanone, cyclohexanone, méthyl tert-butyl éther, tétrahydrofurane, n-pentane, n-hexane, 2-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, n-undécane, n-dodécane, n-tridécane, n-tétradécane, n-pentadécane, n-hexadécane, trichloroéthylène, dichlorométhane, tétrachloroéthylène, trichlorométhane, éthylglycol, 1-méthoxy-2-propanol, butylglycol, acétate de butylglycol, éthylène glycol, propylène glycol, méthanol, acide chlorhydrique, acide sulfurique et trioxyde de soufre, trioxyde de soufre, ammoniac, dioxines et PCB de type dioxine (chlorobenzènes polycycliques).
Selon un autre mode de réalisation, de préférence, l’insert de filtre a un cadre rigide formant une cartouche de filtre.
Selon un autre mode de réalisation, de préférence, c’est le boîtier de filtre lui-même qui est façonné en guise de cadre de filtre dans lequel l’insert de filtre peut être inséré, stocké et retiré.
Selon un autre mode de réalisation, de préférence, dans l’insert de filtre une structure de support est installée assurant la répartition homogène du matériau filtrant précédemment rempli. Selon l’un des modes de réalisation, de préférence, la structure de support est conçue en nid d’abeille et elle - y compris le matériau filtrant précédemment rempli – est enfermée par l’enveloppe constituant l’insert de filtre de manière à empêcher le matériau filtrant de s’échapper ou de se disperser.
Le matériau de la structure de support peut varier en fonction de l’application actuelle, pour les utilisations dans l’industrie de l’automobile par exemple, il peut être en acier inoxydable.
Selon l’un des modes de réalisation, de préférence, un ou plusieurs capteurs sont installés dans la cartouche de filtre qui, de préférence est munie d’une porte pouvant être fermée, permettant d’introduire les capteurs. Selon un autre mode de réalisation, de préférence, les sorties du capteur sont raccordées électriquement aux surfaces de connexion réalisées sur la cartouche de filtre.
Le filtre selon l’échantillon peut être considéré comme universel, car sa construction indiquée et sa conception géométrique sans restriction permettent que le filtre ayant des paramètres de fabrication spécifiques soit découpé aux dimensions adaptées à l’application actuelle et intégré à un système cible.
C’est à l’aide d’un exemple de réalisation que je présente par la suite le filtre plus en détail, en me référant aux dessins ci-joints dont
la illustre une vue en perspective d’une forme de réalisation possible du filtre faisant l’objet de l’invention
la illustre la cartouche de filtre – partiellement découpée – à placer dans le boîtier de filtre de l’une des formes de réalisation possibles du filtre faisant l’objet de l’invention,
la montre un extrait de la vue en coupe de la cartouche de filtre destinée à être utilisée dans un éventuel filtre faisant l’objet de l’invention.
La forme de réalisation du filtre proposé, illustrée par les figures comprend une cartouche de filtre 2 disposée dans un boîtier de filtre 1. Dans l’exemple illustré, le boîtier de filtre 1 a été fabriqué en acier inoxydable mais il peut également être réalisé en d’autres matériaux appropriés, tels que le plastique, mais aussi le bois voire même le carton. Le boîtier de filtre 1 comporte une ouverture 3 par laquelle la cartouche de filtre 2 peut être insérée dans le boîtier de filtre 1. Dans le présent exemple, l’ouverture 3 peut être fermée par une porte 4 lorsque le filtre est en fonctionnement, mais la porte 4 n’est pas indispensable si la cartouche de filtre 2 remplit suffisamment l’intérieur du boîtier de filtre 1 de sorte que le milieu gazeux à filtrer – dans le présent exemple l’air –, ne puisse pas contourner la cartouche de filtre 2, ce qui pourrait rendre la filtration inefficace. Les parois latérales du boîtier du filtre 1, qui, au cours du fonctionnement, sont perpendiculaires au flux d’air, sont constituées dans le présent exemple, d’un filet métallique à maille fine 5, mais dans les parois latérales, il est possible de réaliser une ou plusieurs orifices 6 de n’importe quel type permettant au flux d’air à filtrer de passer à travers le filtre sans chute de pression significative.
La découpe de la illustre un exemple de la construction de la cartouche de filtre 2. La cartouche de filtre 2 comprend un cadre 7 encadrant l’insert de filtre 8. Le cadre 7 a pour mission de maintenir ensemble les couches de matériaux utilisées pour la filtration et, bien sûr, le matériau filtrant 9, ainsi que d’assurer la résistance mécanique nécessaire. Selon l’exemple, dans l’insert de filtre 8, une structure de support en nid d’abeille 10 est placée assurant la répartition homogène du matériau filtrant 9 – dans le présente exemple, des granulés – précédemment rempli. Une telle structure de support 10 est principalement requise pour le matériau filtrant 9 à l’état de poudre ou de granulés en grains fins, alors que pour les granulés en grains plus gros et en quantité suffisante, on peut considérer que la répartition homogène du matériau filtrant 9 est assurée.
Les deux surfaces limites extérieures de l’insert de filtre 8 sont constituée de couches de préfiltration et de postfiltration 11, 12 respectivement, dans le présent exemple, en acier inoxydable, mais des filtres HEPA peuvent également être utilisés. Dans le filtre du présent exemple, l’épaisseur du matériau filtrant 9 présent dans l’insert de filtre 8 est de 20 mm, l’épaisseur des couches 11, 12 est de 5 mm. Selon les résultats des expériences, ces épaisseurs permettent d’assurer l’efficacité de la filtration souhaitée, sans pour autant constituer d’obstacle pour le milieu gazeux, dans ce cas l’air circulant au travers du filtre, aucune chute de pression intempestive ne se produit. Bien entendu, l’application, le nombre et la disposition des couches 11, 12 peuvent également être mis en œuvre autrement afin de les adapter à la tâche actuelle à accomplir.
Dans le cas de l’exemple présenté, l’insert de filtre 8 doté d’une résistance mécanique modérée est inséré dans une cartouche de filtre 2 garantissant la résistance mécanique requise et une grande facilité de manipulation. Cette solution permet d’insérer rapidement et facilement dans une cartouche de filtre 2, un insert de filtre 8 aux paramètres adaptés à l’usage. Il est bien sûr possible de concevoir le filtre selon le modèle de sorte que l’insert de filtre 8 prenne lui-même le rôle de la cartouche de filtre 2 et que l’insert de filtre 8 puisse être inséré lui-même dans le boîtier de filtre 1.
Pour un professionnel, il est évident que des éléments structurels non représentés sur le dessin peuvent être fixés ou formés sur le boîtier de filtre 1 pour permettre, conformément à l’application actuelle du filtre, le raccordement de ce dernier à d’autres unités structurelles, par exemple, aux conduites d’air des systèmes de ventilation, aux systèmes de nettoyage des véhicules, etc.
Afin de surveiller, lors de l’utilisation, l’efficacité de la filtration ou la valeur d’autres paramètres liés à la filtration, on peut insérer un ou plusieurs capteurs, par exemple un module de détection de la qualité de l’air de type ZP07-MP503, dans la cartouche de filtre 2, soit pendant le montage, soit ultérieurement, lors de l’utilisation. Sur la , une porte 13 est prévue à cet effet, à travers laquelle un capteur 14 sélectionné, représenté uniquement de manière symbolique sur la figure, peut être inséré et fixé. Dans le présent exemple, le capteur 14 comporte deux sorties qui sont reliées aux surfaces de connexion 15 formées sur la paroi de la cartouche de filtre 2. Il convient de les disposer à proximité du capteur 14, sur la , elles sont représentées sur le dessus de la cartouche de filtre 2 uniquement à des fins d’illustration. Dans ce cas, dans le boîtier de filtre 1, des contacts correspondant aux surfaces de connexion 15, non représentés sur le dessin, sont formés de manière usuelle dans le domaine, par exemple de manière à réaliser une connexion par ressort, et un circuit électronique traitant le paramètre suivi est en communication avec le capteur 14 via ces contacts. Le nombre des surfaces de connexion 15 et des contacts qui y sont reliés fonctionnellement dépend, selon le cas, du capteur 14 actuel ainsi que du nombre des capteurs 14. Bien entendu, il est également possible d’installer dans la cartouche de filtre 2 un ou plusieurs capteurs 14 avec leur propre source d’alimentation et leur propre unité de communication sans fil, où la durée de vie de la source d’alimentation est en cohérence avec l’utilisabilité et la durée de vie de l’insert de filtre 8. Dans ce cas, il n’y a besoin ni de surface de connexion 15, ni de contact à ressort.
Nos analyses visant à résoudre les problèmes ci-dessus, nous ont amenés de manière surprenante à conclure que le silicate de sodium solide, soit le Na 2 SiO 3 , contenant une petite quantité d’eau, était un excellent adsorbant, cette propriété n’étant pas connue jusqu’alors. Les domaines d’application du verre soluble étaient jusqu’à présent tout à fait différents, comme par exemple, la réparation des métaux, les adhésifs, les fluides de forage, la protection passive contre les incendies ou le traitement du béton et de la muraille.
En conséquence, l’objet de l’invention est un matériau filtrant contenant du Na 2 SiO 3 , caractérisé en ce que la teneur en eau du matériau filtrant est de 8 à 14% massique, de préférence de 10 à 14% massique, mieux de 12 à 13% massique par rapport à la masse totale du matériau filtrant. La teneur en eau a été déterminée à l’aide d’un humidimètre de type Benetech GM620, en mode SPC1 (M1).
Selon l’un des modes de réalisation, le matériau filtrant contenant du Na 2 SiO 3 , faisant l’objet de l’invention est le matériau obtenu par le procédé de fabrication suivant : l’eau est progressivement extraite de la solution aqueuse de Na 2 SiO 3 jusqu’à la formation d’une mousse dure qui est ensuite broyée en poudre fine.
Pour préparer la solution aqueuse, tout Na 2 SiO 3 solide peut être utilisé sans restriction et il n’y a aucune restriction concernant la concentration de la solution préparée non plus. De préférence, la teneur en matière sèche de la solution préparée est de 30 à 40%. Selon l’un des modes de réalisation, le matériau de départ est du Na 2 SiO 3 dissous dans l’eau et, par ailleurs, disponible dans le commerce. L’extraction de l’eau est de préférence effectuée par micro-ondes, de préférence à une fréquence de 2,0 à 3,0 GHz. La durée de l’extraction de l’eau dépend de la masse de la substance contenue dans la solution. Lors de l’extraction de l’eau, la température de la solution contenant le Na 2 SiO 3 , puis celle de la suspension obtenue par la concentration, et enfin celle de la substance solide doivent être maintenues à une valeur inférieure à 200°C. Si nécessaire, l’extraction de l’eau par irradiation micro-ondes peut être effectuée en continu ou en plusieurs étapes avec des pauses en alternance. En effet, les pauses permettent à la substance de se refroidir ainsi, sa température ne dépasse jamais 200°C lors du procédé visant à atteindre la teneur appropriée en eau. L’extraction de l’eau est effectuée jusqu’à atteindre la valeur mentionnée ci-dessus. Lors de l’irradiation micro-ondes, on prélève régulièrement des échantillons de la substance irradiée et on détermine la teneur en eau par des procédures connues de tout expert. Si nécessaire, le matériau est agité pendant la ou les pauses. La dernière étape consiste à donner la forme finale au matériau filtrant, de préférence il peut se présenter sous forme de poudre, de granulés ou de pellets, en fonction de l’application.
La poudre est produite par broyage, de préférence jusqu’à une taille de grains de 0,2 à 0,4 mm. La taille de grains est une taille moyenne en nombre à déterminer à l’aide d’un Microscope électronique à balayage (MEB). La substance ainsi obtenue est une poudre blanche neige. Le granulé est un agrégat asymétrique, de forme partiellement cylindrique et partiellement sphérique. Sa surface est inégale et sa texture est plus ou moins poreuse. Sa taille déterminée à l’aide d’un tamis est de préférence de 0,8 à 2,0 mm. Il peut être produit par des méthodes connues de tout expert, p.ex. par granulation à voie sèche. Le pellet est un agrégat symétrique de forme ronde. Il présente une surface lisse, uniforme et une texture moins poreuse que celle du granulé. Sa taille déterminée à l’aide d’un tamis est de préférence de 0,5 à 2,0 mm, mieux de 0,5 à 1,0 mm. Il peut être produit par des méthodes connues de tout expert, p.ex. par granulation à voie sèche ou par granulation oscillante.
Le matériau filtrant contenant du Na 2 SiO 3 faisant l’objet de l’invention, comprend dans sa masse principale du Na 2 SiO 3 . En plus de l’eau, le matériau filtrant peut comprendre un ou plusieurs composants supplémentaires dans une quantité de 0 à 1 % massique, de préférence de 0 à 0,2 % massique par rapport à la masse totale du matériau filtrant. Ces autres composants sont en général les résidus des additifs et d’autres auxiliaires de synthèse dudit adsorbant. Le matériau filtrant contenant du Na 2 SiO 3 faisant l’objet de l’invention, se compose essentiellement de préférence de Na 2 SiO 3 (et comprend de l’eau adsorbée) ainsi qu’il comprend des traces de contaminants introduits dans le matériau filtrant lors du procédé de fabrication, p.ex. les métaux suivants ou leurs ions : magnésium, calcium, potassium, aluminium, fer et manganèse.
Selon l’un des modes de réalisation, le matériau filtrant comprenant Na 2 SiO 3 faisant l’objet de l’invention présente des pics caractéristiques dans son spectre Raman aux nombres d’onde (± 5 cm -1 ) suivants : 281 cm -1 et 712 cm -1 , de préférence aux nombres d’onde (± 5 cm -1 ) suivants : 155 cm -1 , 281 cm -1 et 712 cm -1 . Le spectre Raman du matériau filtrant faisant l’objet de l’invention, de préférence, dans la plage inférieure au nombre d’onde 120 cm -1 , ne comprend pas de pic dont l’intégrale atteint la moitié de l’intégrale du pic situé au nombre d’onde 540 cm -1 (± 5 cm -1 ), mieux il ne comprend pas de pic du tout dans cette plage. Mieux encore, le spectre Raman du matériau filtrant faisant l’objet de l’invention, est substantiellement identique au spectre représenté sur la . La longueur d’onde du laser utilisée pour enregistrer les spectres Raman est de 532 nm, l’instrument utilisé est un microscope d’imagerie Raman DXR3xi (ThermoFisher).
Selon l’un des modes de réalisation, le matériau filtrant comprenant du Na 2 SiO 3 faisant l’objet de l’invention présente au moins 3 étapes de décomposition sur sa courbe thermogravimétrique (TG), de préférence aux températures suivantes (± 2°C) : 195°C, 276°C et 293°C. Dans la plage de 100 à 110°C (pic de perte d’eau), la courbe TG du matériau filtrant faisant l’objet de l’invention présente, de préférence, tout au plus un pic représentant une perte de masse inférieure à 2% par rapport à la masse initiale du matériau filtrant. Mieux encore, la courbe TG du matériau filtrant faisant l’objet de l’invention est substantiellement identique à celle illustrée par la . L’analyse thermogravimétrique a été réalisée conformément à la norme MSZ EN ISO 11358-1:2014.
L’adsorbant de la présente invention peut se présenter sous diverses formes, telles que celles bien connues de tout expert spécialisé dans les procédés d’adsorption, et par exemple et de manière non exhaustive, l’adsorbant de l’invention peut se présenter sous forme de billes, de brins, d’extrudés, mais aussi de membranes, de films ou autres.
Selon l’un des modes de réalisation, de préférence, le matériau filtrant est disposé dans une enveloppe perméable au flux du milieu gazeux, telle qu’un filet métallique à maille fine, et forme un insert filtrant. En outre, dans ce cas, toujours de préférence, l’enveloppe de l’insert de filtre constitue une couche de préfiltre et une couche de postfiltre en fonction du sens du flux du milieu gazeux. Les couches de préfiltation et de postfiltration à utiliser peuvent être, par exemple, un filet métallique à maille fine, une éponge de biopsie, du textile (par exemple, une couche filtrante en textile G3 ou G4) ou, par exemple, lorsqu’elles sont utilisées comme filtre de cigarette, une couche filtrante en fibres d’acétate de cellulose.
Le matériau filtrant ou l’insert filtrant comprenant du Na2SiO3 faisant l’objet de l’invention peut comprendre d’autres matériaux adsorbants, par exemple du charbon actif, des zéolithes, des silicates et/ou des polymères plastiques.
Selon un autre aspect de l’invention, l’objet de l’invention est un filtre, c’est-à-dire un matériau filtrant disposé dans un boîtier de filtre, le matériau filtrant étant le matériau filtrant ci-dessus.
Selon l’un des modes de réalisation, de préférence, le boîtier de filtre contient du matériau filtrant en poudre.
Selon l’un des modes de réalisation, de préférence, le boîtier de filtre contient des granulés de matériau filtrant.
Selon l’un des modes de réalisation, de préférence, le boîtier de filtre est conçu sous forme de boîtier fabriqué en métal, de préférence en acier, pourvu d’orifices (6) assurant le flux du milieux gazeux à filtrer, à purifier. De préférence, dans ce cas, les parois du boîtier de filtre sont constituées d’un filet métallique à maille fine.
Selon l’un des modes de réalisation, afin d’empêcher le matériau filtrant de petite taille de grains de se disperser du boîtier de filtre, de préférence, le matériau filtrant est disposé dans une enveloppe perméable au flux du milieu gazeux et forme un insert de filtre. En outre, dans ce cas, toujours de préférence, l’enveloppe de l’insert de filtre constitue une couche de préfiltre et une couche de postfiltre en fonction du sens du flux du milieu gazeux.
Le support 50 du moteur électrique 11 comprend :
Au moins un bras de maintien mécanique 60 du moteur 11, Un logement 70 pour recevoir le moteur électrique 11.