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FILTRE A GAZ ET PROCEDE DE ,FILTRATION
L'invention concerne des filtres pour séparerdes particules de matières étrangères d'avec des gaz.
Un problème majeur du conditionnement d'air pour différentes ap- plications réside dans la séparation économique et efficace de matières étrangères présentes dans l'atmosphèreo Cette matière étrangère peut être celle normalement présente dans l'atmosphère et qu'il est désirable de séparer dans le conditionnement de l'air devant être utilisé dans une maison, un hôtel ou autre habitation où la présence de cette matière é- trangère est nuisible à la santé humaine ou bien aux-murs, draperies, couvre- planchers, mobiliers, etc. ou dans un atelier, une usine ou un laboratoire dans lesquels il est désirable de travailler dans une atmosphère exempte de poussières.
Il peut aussi être désirable de séparer de l'atmosphère une matière étrangère qui normalement n'y est pas présente, comme par exemple dans des opérations de fabrication entraînant la présence de fumées de- peinture et de matières finement divisées analogues.
Un procédé bien connu de conditionnement d'air en en séparant les matières étrangères consiste dans l'emploi d'un filtre à impact compre- nant un milieu de support en laine d'acier, laine minérale, excelsior ou fibres de verre recouvert d'un adhésif tel que de l'huile de pétrole, du phosphate tricrésylique, ou de l'éthylène glycol.
Le gaz est conditionné en le faisant passer à travers un matelas de la matière de support, et les particules de matière étrangère sont séparées du gaz du moment qu'elles rencontrent l'adhésif. Inefficacité d'un filtre à impact dépend de la pro- babilité qu'une particule de poussière doive heurter une surface portant de l'adhésif.' Il n'est pas pratique d'exposer une surface trop étendue par unité de volume au gaz à conditionner parce que l'énergie consommée pour fai- re passer le gaz sur ces surfaces serait trop grande. Une perte de charge optimum pour des filtres à impact a été déterminée et appliquée dans l'in- dustrieo
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Cependant,
ces filtres ne séparent pas efficacement les fines par- ticules de matière étrangère ayant des dimensions de l'ordre de celles des particules du noir de carbone, et par conséquente sensiblement la totalité des matières étrangères en particules de petites dimensions passent à travers le filtre, et ce sont ces petites particules qui salissent les murs, draperies, couvre-planchers et mobiliers et qui nécessitent un nettoyage d'une manière ou de l'autre. Si la totalité ou un pourcentage élevé de ces matières étran- gères fines pouvaient être séparées de l'air.,, les murs, draperies, couvre- planchers et mobiliers dans un local ainsi conditionné n'auraient pas besoin d'être débarassés de ces sortes de saletés, qui constituent la raison premiè- re d'un nettoyage.
En plus de son inefficacité pour la séparation des fines particu- les de matières étrangères de l'air, le filtre à impact a également tendance à contaminer l'air qui y passe à cause de la séparation d'une partie de l'ad- hésif déposé sur la matière de supporta par évaporation ou détachement phy- sique de ce support. On sait également que dans,des filtres du genre conte- nant des fibres de verre, de petits brins de fibre de verre ont tendance à se détacher et à passer ainsi da.ns le courant d'air et dans le local à conditionner.
Un autre inconvénient important-du filtre à impact consiste en ce qu'il ne peut pas être réutilisé d'une manière efficace et économique.
Si on essaie de nettoyer ce genre de filtre par un détergent, l'adhésif est enlevé de la fibre de verre en même temps que les particules de souillure qui s'y sont collées Dans ces conditions, le filtre est pratiquement inutilisa- ble. Avant que le filtre ne puisse retrouver sa capacité de filtration d' origine, il est nécessaire de recouvrir à nouveau la fibre de' verre d'un adhésifa Ceci constitue une opération coûteuse et longue et que l'usager n' effectue pas facilement.
Un moyen plus efficace qu'on peut utiliser pour séparer des ma- tières étrangères d'avec des gaz., est l'appareil de précipitation électrique, Cependant, cet appareil occasionne des dépenses prohibitives pour beaucoup d'usages, particulièrement pour le conditionnement d'air dans des maisons.
Il est coûteux à cause de son prix initial élevé et de son entretien.
On a maintenant découvert un moyen de séparer de fines particules de matières étrangères d'avec des gaz, qui est sensiblement aussi effica- ce que l'appareil de précipitation électrique mais qui se rapproche du prix du filtre à impact. Le milieu filtrant de la présente invention comprend du chlorhydrate de caoutchouc disposé de manière à offrir un grand nombre de sur- faces à un gaz dirigé sur ces surfaces
Le dessin annexé qui représente une réalisation de la présente invention, montre en perspective, avec arrachement partielun filtre utili- sant des rubans de chlorhydrate de caoutchouc somme milieu filtrant.
Sur le dessin, le filtre désigné de façon générale par 1, comprend un cadre 2 fait en une matière appropriée telle que du carton, de l'acier, aluminium, etc. profilée en U avec une face 3 joignant les faces 4 et 5 pla- cées chacune à angle droit par rapport à la face 3. Le cadre peut être fait d'un feuillard d'aluminium, en découpant la matière aux soins 6, en repliant une partie de la matière pour former les faces 4 et 5 puis en repoussant une partie de la face 3 pour former un fermoir 7 destiné à recevoir la face -de fermeture 8 du cadre par l'intermédiaire de la pièce formant loquet 9.
La face 8 comprend un profil en U semblable au cadre 2; maintenu en place comme il est dit. A l'intérieur des faces 4 et 5 sont placés deux tamis 10 et 11 ayant des ouvertures de mailles appropriées quelconques? de préfé- rence d'environ 6 mm (1/4 pouce), et entre ces tamis est logé le chlorhydrate de caoutchouc 12 découpé en rubans de différentes largeurs et longuers, de manière à former un matelas poreux à travers lequel on fait passer le gaz souillé pour le mettre en contact avec des surfaces du chlorhydrate de ca-
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outchouc.
Il est désirable, quand on utilise du chlorhydrate de caoutchouc comme milieu filtrant, de disposer le chlorhydrate de caoutchouc de manière à exposer un grand nombre de surfaces au gaz qu'on y fait passer, pour que le gaz vienne en contact de façon répétée avec de surfaces de chlorhydra.te de caoutchouc. On peut-disposer le chorhydrate de caoutchouc de cette façon en
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entaillant ou désougantune pellicule de chlorhydrate de caoutchouc en rubans plats ayant une ongueur particulière quelconque, et une largeur comprise entre 0,4 mm ( 1/64 pouce) et moins à 3 mm (1/8 pouce),et une épaisseur de 0019 à 0,06 mm (0,00075-0,0025 pouce).
En général, le rapport entre la largeur et l'épaisseur d'un ruban de chlorhydrate de caoutchouc varie entre 5 si et 100:1.
On a représenté l'invention sous sa forme préférée, c'est-à-dire qu'on a représenté le chlorhydrate de caoutchouc sous forme de rubans plats.
On peut' cependant utiliser le chlorhydrate de caoutchouc sous,d'autres formes.
On peut par exemple, au lieu de découper en rubans une feuille plate de chlorhydrate de caoutchouc, utiliser des filaments ou fibres de section transversale convenable. On peut également utiliser le chlorhydrate de caoutchouc. sous forme de tubes Une autre forme sous laquelle on peut utiliser le chlorhydrate de caoutchouc est celle obtenue en lacérant une feuille de chlorhydra-
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te de caoutchouc en y formant une série de fentes parallÈles de longueur con- vena. ble guelcnqu, par exemple 15 6 pôuces) o bâï p o-cû süWtQÜë la longueur de la pellicule de chlorhydrate de caoutchouc des lacérations inter- mittentes, pùis on replie la pellicule lacérée à l'intérieur d'un cadre appro- prié jusqu'à ce qu'on obtienne l'épaisseur désirée.
Il est désirable, en pro- duisant ces lacérations, de couper la pellicule de manière à former un bord finement déchiqueté; ces bords déchiquetés servant à retenir mécaniquement des particules tendant à passer à travers les fentes ou lacérations de la pellicules On peut également utiliser des particules de chorhydrate de ca-
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outchouc, - so âspherique¯s9 soit¯de forme irr¯é , ze2 car le chlorhydrate de oaou sousWtté2orme repete du gaz avec les surfaces de chlorhydrate de caoutchouc quand on fait passer le 'gaz à travers une masse de ces particules.
Quand on établit un filtre à air utilisant du chlorhydrate de caoutchouc comme l'indique. le dessin, et qu'on l'emploie en combinaison avec un filtre à impact ordinaire, dans un système de conditionnement d'air, on ' observe un phénomène de filtration inattendue Les essais suivants illustrent ce phénomène. On prépare un filtre en chlorhydrate de caoutchouc conformé- ment à la description du filtre représenté sur le dessin, pour lequel on prépare un cadre de 50 x 50 cm (20 x 20 pouces)'muni d'un côté d'un tamis ayant des mailles carrées de 6 mm (1/4 pouce).
On sème des rubans de cblor-
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hydrate de caoutchouc de différentes longueurs d'une largeur moyenne de Ç j ., D,8 mm (1/32 pouce) et de 005mm (0s002 pouce) d'épaisseur, .tomtrt .,J' Zi""'1, sur¯ le tamis sur¯ux¯.¯ aisswn ¯ d 25 m¯¯m¯¯ l ¯pouce¯) On maintient ce matelas '/flj de rubans en place au moyen d'un second tamiEiayant des ouvertures carrées de 6 mm (1/4 pouce) et fixé au cadre en regard du premier tamise le tout comme le montre le dessina
Dans le premier essai,, on place un filtre ordinaire en fibres de verre enduites de phsophate tricrésylique, et-ayant des dimensions de 50 x 50 x 2,5 cm (20 x 20 x 1 pouces),
au - dessus du filtre en chlorhydrate de caoutchouc et on intercale les deux filtres dans un courant d'air de manière que le courant d'air traverse d'abord le filtre ordinaire puis le filtre en chlorhydrate de caoutchouc. Après 786 heures de service. dans une machine Fadéomètre Atlas, qui nécessite l'emploi d'air filtrée on enlève et examine ces filtres. Le filtre ordinaire est souillé et décoloré. Le filtre en chlorhydrate de caoutchouc est également souillé et décoloré, et décèle la présence d'une quantité considérable de fines particules de matières étrangères qui ont été séparées de l'air ayant d'abord traversé le filtre ordinaire.
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On effectue un second essai en utilisant le même genre de filtres, mais on place cette fois le filtre en chlorhydrate de caoutchouc au-dessus du filtre ordinaire et on intercale ensuite les deux filtres dans le courant d'air de manière que l'air traverse d'abord le filtre en chlorhydrate de caoutchouc puis le filtre ordinaireo Après 786 heures de service, dans la même machine dans des conditions identiques aux conditions appliquées dans le premier essai, on enlève et examine les filtres. Le filtre en chlorhy- drate de caoutchouc est souillé et décoloré, mais le phénomène surprenant consiste en ce que le filtre ordinaire a sensiblement la même couleur que lors- qu'il a été mis en usage au début et qu'il est aussi exempt de souillures vi- sibles que lorsqu'on l'a intercalé au début dans le courant d'air.
Ce résultat inattendu peut s'expliquer par la constatation que le chlorhydrate de caoutchouc possède une aptitude à développer une charge élec- trostatique sur sa surface, et qu'on produit cette charge électrostatique en faisant passer un gaz sur une surface de chlorhydrate de caoutchouc. Ainsi , l'efficacité remarquable du filtre de cette invention semble être due au fait que le chlorhydrate de caoutchouc utilisé dans ces filtres est capable de développer une charge électrostatique suffisante pour attirer de fines particules de matières étrangères contenues dans un gaz, et que l'on donne au chlorhydrate de caoutchouc la forme et la disposition voulues pour per- mettre un contact répété du gaz avec le chlorhydrate de'caoutchouc.
En effectuant une mesure, on trouve que le chlorhydrate de caoutchouc développe une charge électrostatique d'environ 1280 volts pour 6,4 cm2 (1,5 pouce car- ré) de surface quand on fait passer de l'air sur une surface de chlorhydrate de caoutchouc à une vitesse pouvant atteindre jusque 360 m/minute (1200 pieds/ minute).
On a aussi observé que les filtres de cette inventio n se chargent d'électricité statique dès le premier passage de l'air sur eux et qu'ils con- servent la;matière étrangère recueillie jusqu'à ce qu'on l'enlève d'une maniè- re appropriée, par exemple par nettoyage au moyen d'un détergent et d'eau.
On a observé également qu'on développe une charge électrostatique en découpant une pellicule de chlorhydrate de caoutchouc en rubans. Les filtres de cette invention ne sont pas sensibles à l'humidité et foncticnnent également bien avec des gaz secs qu'avec des gaz ayant une teneur élevée en humidité.
Aux fins de la présente invention, le chlorhydrate de caoutchouc est le produit de la réaction entre du caoutchouc naturel et de l'acide chlor- hydrique, effectuée de façon complète pour former un produit qui peut être façonné en une pellicule se supportant ell-même.
Le-*chlorhydrate de caoutchouc se distingue en ce qu'il peut être façonné en pellicules et filaments;, et qu'il donne des produits orientés par le procédé dit "étirage à froid".
On a trouvé que le chlorhydrate de caoutchouc qui a été orienté ou mis sous tension, est plus efficace pour la séparation de particules de poussières que le produit qui n'a pas été mis sous tension. Tous deux agissent cependant de façon effective.
Les exemples qui suivent donnent une comparaison de l'efficacité d'un milieu filtrant conforme à la présente invention et d'un milieu filtrant existant dans l'industriel du genre à projection. Dans les exemples, toutes les parties représentent des poids, sauf indications contraires.
EXEMPLE 1.
On prépare une cellule de filtration en remplissant un récipient de 10 cm de diamètre (4 pouces) et 5 cm (2 pouces) de hauteur d'une certaine quantité de fibres de verre enduites de phosphate tricrésylique comme adhé- sif. On prépare une autre cellule en remplissant un récipient de 10 cm de
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diamètre (4 pouces) et 5 cm de hauteur (2 pouces) de rubans de chlorhydra- te de caoutchouc sous tension ayant un poids moléculaire d'environ 18.000.
Le chlorhydrate de caoutchouc a une largeur moyenne de 0,8 mm (1/32 pouce).
On entasse la matière filtrante de façon lâche dans le récipient et on en u- tilise une quantité suffisante pour produire un matelas peu serré de chlor- hydrate de caoutchouc à travers lequel l'air peut facilement passer. La face d'entrée du gaz et la face de sortie du gaz des récipients sont munies chacune d'un tamis métallique ayant des ouvertures de 12 mm (1/2 pouce) pour maintenir la matière filtrante en place.
On place le filtre contenant les fibres de verre enduites dans un courant dair ayant une vitesse de 90 m/minute (300 pieds/minute). On disperse alors dans le courant d'air une quantité de 31212 parties de noir de carbone Super-Spectra ayant une dimen- sion moyenne de particules de 0,013 microns au moyen d'un pulvérisateur pendant une période de 30 minutes. On recueille une quantité de 0,2598 partie du noir de carbone. Le milieu filtrant à fibres enduites a donc une efficacité de 8,3 5.
On intercale le filtre contenant du chlorhydrate de caoutchouc sous tension en rubans dans le courant d'air ayant une vitesse de 90 mètres/ minute,. On disperse dans le courant d'air une quantité de 31233 parties du même noir de carbone pendant une période de 30 minutes et on recueille 1,9433 parties, représentant un rendement de 6900 %.
L' exemple suivant .illustre le mode de fonctionnement du filtre conforme à cette invention,quand on utilise du chlorhydrate de caoutchouc qui n'a pas été soumis à des tensions.
EXEMPLE 20
On répète'les conditions de l'exemple 1, excepté qu'on utilise du chlorhydrate de caoutchouc qui n'a pas été mis sous tension, au lieu de chlorhydrate de caoutchouc qui a été mis sous tension. Une quantité de 1,6072 grammes de noir de carbone est séparée du courant d'air dans lequel on a dispersé 33526 grammes de noir de carbone. L'efficacité du filtre est donc de 47,9 %.
EXEMPLE 3.
On utilise dans cet essai un filtre du commerce de 50 x 50 x 2,5 cm (20 x 20 x 1 pouces) contenant des fibres de verre enduites de phos- phate tricrésylique, et on le modifie en enlevant la moitié du milieu fil- trant ou une aire de 25 x 25 x 2,5 cm (10'x 10 x 1 pouces)et la remplaçant par des rubans de chlorhydrate de caoutchouc ayant une largeur moyenne de ru- ban de 0,8 mm (1/32 pouce). On entasse les rubans de chlorhydrate de caout- chouc de façon lâche dans le cadre du filtre, et on en utilise suffisamment pour produire un matelas peu serré de chorhydrate de caoutchouc à travers lequel or-'peut facilement faire passer de l'air.
Ce filtre fut mis en ser- vice dans un système de circulation d'air à tirage forcé fonctionnant sur de l'air prélevé à proximité de la "GOODYEAR TIRE AND RUBBER COMPANY" à Akron Ohio. Après l'avoir laissé en service de façon continue pendant 1188 heures, on enleva le filtre et on l'examinao On observa que la partie du filtre con- tenant les fibres de verre était presque complètement obstruée par des parti- cules de matières 'étrangères du côté de l'entrée de l'air, et pratiquement exempte de matières étrangères du côté de la sortie de l'air du filtre On observa en outre que sensiblement la-totalité de la matière étrangère du côté de l'entrée de l'air de la partie du filtre contenant les fibres de ver- re était concentrée à la surface,
avec très peu de matière étrangère à une distance de 1,6 mm (1/16 pouce) dans l'épaisseur du filtre.
La partie du filtre contenant'le chlorhydrate de caoutchouc n'é- tait pas obstruée par des matières étrangères du côté de l'entrée de l'air
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dans le filtre, et on observa que la matière étrangère s'était répartie de façon sensiblement uniforme dans toute l'épaisseur de la masse de chlorhy- drate de caoutchouc. Ce genre de répartition de la poussière permet de recueillir de plus grandes quantités de poussières, et diminue la tendance du filtre à se bouchero On n'observa pas ce mode de fonctionnement dans le type de filtre à impact.
On observa en outre que la perte de charge dans la partie du filtre renfermant le chlorhydrate de caoutchouc était sensiblement la même à la fin de l'essai qu'au début, tandis que la perte de charge de la partie du filtre contenant les fibres de verre avait augmenté graduelle- ment de façon constante pendant toute sa durée d'emploi.
On enleva chaque section du filtre et on les lava séparément dans des volumes égaux d'eau contenant le même détergento On filtra les eaux de lavage pour séparer les morceaux de fibres de verre et de chlpr-- hydrate de caoutchouc, puis on les plaça dans des bouteilles pour observer la nature des matières étrangères en suspensiono La matière étrangère venant du filtre de chlorhydrate de caoutchouc avait un aspect plus noir que celle retirée de la partie du filtre contenant les fibres de verre. Des essais de sédimentation, effectués sur ces suspensions, montrèrent que le chlorhydrate de caoutchouc avait enlevé une grande quantité de carbone colloïdal de l'air, qui était presque complètement absente dans les eaux de lavage de la partie du filtre contenant les fibres de verre.
Laissées au repos pendant un mois, les eaux de lavage des fibres de verre s'étaient déposées presqu'entièrement, en laissant au-dessus des boues un liquide surnageant limpide, alors que les eaux de lavage de la section du filtre renfermant le chlorhydrate de caout- chouc étaient encore noireso
L'exemple qui suit montre l' efficacité du filtre de la présente invention appliqué à la séparation de fumée de tabac de l'air.
EXEMPLE 4.
On utilise un générateur de fumée qui consiste en un tube de ver- re d'une longueur et d'un diamètre pouvant recevoir 10 cigarettes de dimensions normales, qu'on place bout à bout de manière que la combustion passe d'une cigarette à la suite dans la direction du courant d'airo On allume alors la première cigarette du côté de l'entrée de l'air dans le tube et on fait passer de l'air à travers le tube à une vitesse constante. On fait passer de l'air quittant le tube chargé de fuanée, par un tube de caoutchouc, dans une cham- bre vide portant une tuyère d'échappement formée d'un tube de verre de 8 mm (5/16 pouce) de diamètre intérieur et 75 cm (30 pouces) de longueur.
La fumée sortant de la tuyère d'échappement de la chambre vide a une couleur bleue typique et possède une odeur caractéristique de fumée. On remplit àlors la chambre de fibres de verre enduites de phosphate tricrésylique provenant d' un filtre à air du commerce, et on fait passer l'air chargé de fumée par la tuyère d'échappement. On n'observe aucun changement de couleur ni d'odeur de -la fumée,comparativement à la couleur et à l'odeur observées lors de l'es- sai effectué avec la chambre vide.
On remplace alors le filtre à fibres de verre par du chlorhydrate de caoutchouc mis sous tension en rubans du genre utilisé dans l'exemple 1, et on y fait passer l'air chargé de fumée: on obser- ve que la couleur bleue de la fumée disparaît et que l'odeur est beaucoup moins prononcée, ce qui indique la séparation des matières solides présentes dans la fumée par le milieu filtrant de chlorhydrate de caoutchouc. Pour obte- nir une mesure de la quantité de matière retenue par le filtre, on fait passer la fumée sortant de la tuyère à travers un disque de linge pendant 30 secondes, et on pèse le résidu obtenu après séchage destiné à en enlever l'humidité.
On obtient les résultats suivants
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<tb> Milieu <SEP> filtrant <SEP> Poids <SEP> du <SEP> résidu <SEP> 5 <SEP> de <SEP> retenue
<tb>
<tb> Aucun <SEP> 0,0202 <SEP> 0
<tb>
<tb> Fibres <SEP> de <SEP> verre
<tb> enduites <SEP> 0,0445 <SEP> Aucun
<tb>
<tb> Chlorhydrate <SEP> de
<tb> caoutchouc <SEP> 0,0012 <SEP> 94,5
<tb>
On obtient sensiblement les mêmes résultats quand on utilise du chlorhydrate de caoutchouc qui n'a pas été mis sous tension.
L'exemple suivant illustre d'une autre manière l'efficacité du filtre de cette invention par rapport à celle d'un filtre à impacto
EXEMPLE 5.
On superpose un filtre du commerce, de dimensions de 50 x 50 x 2,5 cm (20 x 20 x 1 pouces) contenant des fibres de verre enduites de phosphate tricrésylique, à un filtre en chlorhydrate de caoutchouc de la même dimension, et on les place dans un système de circulation d'air de manière que l'air passe d'abord à travers le filtre à fibres de verre puis à travers le filtre en chlorhydrate de caoutchouc. Après une mise en service continue de 786 heures, on examine les filtres. La surface du filtre en verre est obstruée par des particules de matières étrangères, et les fibres de verre situées au- delà de la couche superficielle sont sensiblement propreso Le filtre en chlor- hydrate de caoutchouc est uniformément recouvert de suie noire dans toute l'épaisseur du filtre. Cette suie a traversé le filtre en fibres de verre.
On examine les matières étrangères retenues par le filtre en fibres de verre, et on constate qu'elles se composent principalement des particules de pous- sières et de filasse les plus grosses. On répète le même essai, excepté qu' on place les filtres en ordre inverse et qu'on fait passer l'air en premier lieu à travers le filtre en chlorhydrate de caoutchouc, puis à travers le filtre en fibres de verre. Après une mise en service de 786 heures, on exa- mine les filtres et on constate que le filtre en chlorhydrate de caoutchouc est uniformément recouvert de suie noire dans toute son épaisseur, et que le filtre en fibres de verre est, selon toute apparence, sensiblement aussi exempt de-matières étrangères que lorsqu'on l'a mis en service pour la pre- mière fois.
Evidemment, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisa- tion et détails d'exécution qui ont été décrits et représenté à titre d'exem- ple et on ne sortirait pas de son cadre en y apportait des modifications.
REVENDICATIONS.
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1.- Filtre à gaz, caractérisé en ce qu'il comprend un élément filtrant en chlorhydrate de caoutchouc.
2.- Filtre à gaz suivant la revendicàtion 1, caractérisé en ce que le chlorhydrate de caoutchouc est à l'état solide.