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Procédé et appareil pour nettoyer des tissus.
Demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique nO 399. 323 du 19 juillet 1982 en faveur de J. C. MATTHEWS.
Pour nettoyer des tissus relativement délicats ou des matières souples du genre tissu utilisées, par exemple, dans des filtres à poussière, en vue de les débarrasser des matières polluantes pulvérulentes sèches, on utilise habituellement un jet d'air continu sous une pression relativement élevée. Dans le cas
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d'installations de filtration importantes et onéreuses, comme celles utilisées dans les centrales dont les chaudières brûlent des combustibles fossiles pour éliminer la poussière des gaz brûlés, et dans certaines autres applications industrielles, un technicien doit habituellement travailler pendant plusieurs heures au moyen d'un tuyau flexible à air comprimé pour nettoyer les filtres.
La matière filtrante peut être sérieusement endommagée par ce procédé de nettoyage classique et il arrive fréquemment qu'il ne soit pas possible d'effectuer plus d'un seul nettoyage avant de devoir jeter le filtre.
L'invention a pour but de procurer un procédé et un appareil perfectionnés qui permettent d'effectuer ces opérations de nettoyage difficiles en n'endommageant pas ou guère la matière nettoyée et en procédant d'une manière beaucoup plus rapide et plus économique.
L'invention a également pour but de procurer un dispositif perfectionné pour détacher des matières polluantes sèches de tissus souples, au moyen duquel des impulsions d'air à des fréquences soniques ou subsoniques soient appliquées à la matière sous des pressions peu élevées, mais avec une intensité suffisante et des fréquences propres à agiter la matière.
L'invention a encore pour but de procurer une technique et un appareil de nettoyage perfectionnés selon lesquels la fréquence des impulsions soit adaptée à une ou plusieurs fréquences d'oscillation naturelle de la matière ou à des harmoniques de ces fréqences.
L'invention a aussi pour but de procurer un procédé et un appareil perfectionnés selon lesquels la pression maximum des impulsions soit concentrée dans la zone ou dans une partie de la zone de l'objet à nettoyer, l'objet ou la matière à nettoyer étant déplacé
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angulairement par rapport au trajet des impulsions pour permettre aux parties d'impulsions de pression maximum de frapper des parties différentes de l'objet et la fréquence étant modifiée pour agiter ou faire vibrer l'objet à différentes fréquences de résonance et/ou harmoniques de ces fréquences de résonance.
D'autres buts et avantages ressortiront clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre d'exemple avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la Fig. 1 est une vue en plan d'un appareil conçu pour être utilisé conformément à l'invention ; la Fig. 2 est une vue en coupe verticale en substance suivant la ligne II-II de la Fig. 1 et dans le sens des flèches, la trompe étant partiellement arrachée ; la Fig. 3 est une vue en coupe verticale diamétrale axiale du générateur d'impulsions, à plus grande échelle, montrant une partie du moteur en substance suivant la ligne et les flèches III-III de la Fig. 1, et la Fig. 4 est une projection développée de la paroi obturatrice du rotor du générateur d'impulsions.
Les tissus qui sont utilisés dans les filtres pour les poussière des fumées s'imprègnent profondément de particules sèches qui, comme indiqué plus haut, sont souvent si difficiles à enlever par un nettoyage au jet d'air que l'élimination de la poussière par ce procédé classique ne peut fréquemment pas être réalisée de manière satisfaisante sans détruire la matière filtrante. Le présent mémoire illustre, par conséquent, une application préférée de l'invention à cette opération de nettoyage difficile, c'est-à-dire au nettoyage d'un filtre pour les poussières des fumées du type à manche. On comprendra cependant que
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l'invention peut être facilement appliquée au délogement de matières articulaires sèches de n'importe quel tissu ou matière du genre tissu relativement souple.
Les Fig. 1 à 4 illustrent un appareil préféré qui a été utilisé pour mettre l'invention en pratique. L'objet à nettoyer est illustré comme étant un filtre à poussière dans l'ensemble cylindique F du type utilisé pour les fumées. L'élément filtrant comprend une manche en tissu qui est montée sur une carcasse métallique réticulée de support. La carcasse n'est pas représentée. Comme déjà indiqué, les particularités de l'objet à nettoyer ne font pas en elles-mêmes partie de l'invention, mais de tels filtres, utilisés en grand nombre dans la batterie de dépoussiérage habituelle d'une centrale électrique ont tendance à être fortement colmatés par de la poussière et sont difficiles sinon impossible à nettoyer sans dommages par les procédés classiques.
La carcasse comporte typiquement des parties par lesquelles le filtre peut avantageusement être suspendu de manière amovible, comme indiqué aux dessins, à un support 10 fixé à un arbre 12 tourillonnant dans la paroi supérieure 14 d'un boîtier en tôle désigné d'une manière générale en 15. Un volant 18 fixé sur l'arbre au-dessus de la paroi supérieure 14 permet de faire tourner le support 10 et la charge qu'il supporte pendant le nettoyage. Un moteur d'entraînement pourrait évidemment être utilisé pour faire tourner le support 10 et la charge. Le boîtier forme une enceinte étanche à la poussière, à l'exception de son extrémité inférieure en forme de trémie 20 et il comporte une porte d'accès 22 permettant l'introduction et l'enlèvement du filtre ou de l'objet à nettoyer.
Une fenêtre d'observation transparente 24 est prévue dans la porte 22, comme indiqué aux-dessins, ou
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dans une autre partie appropriée du boîtier.
Un ensemble comprenant un générateur d'impulsions pneumatiques et une conduite de transport des impulsions est prévu et comprend un générateur d'impulsions, désigné d'une manière générale en 25, et une trompe, désignée d'une manière générale en 26. La trompe est représentée comme étant d'une forme repliée, pour plus de compacité, et son embouchure ouverte est raccordée de manière étanche à une ouverture 28 dans une partie médiane d'une des parois latérales du boîtier, dans une position visant à projeter des impulsions directement sur le filtre ou autre objet.
L'embouchure de la trompe a environ 30,5 cm de diamètre et la trompe est de préférence d'une forme en substance exponentielle et est agencée de manière à projeter une succession d'impulsions en faisceau sur la matière à nettoyer, le trajet déterminé par le faisceau ayant une section inférieure à la surface de la matière attaquée.
Le générateur d'impulsions 25 comprend un boîtier cylindrique 30 comportant un arbre axial 32 tourillonnant dans ce boîtier et pouvant être entraîné par un moteur électrique 33. Une entrée d'air 34 dans une paroi du boîtier 30 peut être raccordée à une source (non représentée) d'air sous pression. L'alimentation pneumatique de l'appareil qui a été construit débite environ 8,495 m3 d'air par minute pendant le fonctionnement du système. Une sortie 35 dans une autre paroi du boîtier 30 est raccordée à la trompe 26. Un rotor 36 calé sur l'arbre 32 comporte une paroi d'obturation cylindrique 41 dont la longueur axiale varie en substance d'une manière sinusoîdale pour former deux lobes 38,39 qui, lorsque le rotor tourne, ouvrent et ferment alternativement la sortie 35.
La paroi 41 épouse avec précision la paroi interne cylindrique du boîtier 30 et peut tourner à proximité immédiate de
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celle-ci. Dans la forme d'exécution représentée, dans laquelle un rotor bilobé est conformé comme le montre la Fig. 4, le moteur est un moteur électrique à induction monophasé classique ayant une vitesse nominale de 1.800 tours par minute, de sorte que le rotor bilobé, à des vitesses de fonctionnement normales, crée une fréquence d'impulsion comprise entre 55 et 60 Hz. Un régulateur de vitesse à variation continue réglable à la main classique, illustré schématiquement en 40, est incorporé dans le circuit électrique du moteur 33 pour permettre l'entraînement du moteur à toute vitesse moins élevée et la modification de la vitesse à volonté.
On fait tourner la matière à nettoyer à la main au moyen du volant 18 tout en l'exposant aux impulsions d'air qui sont d'une intensité insuffisante pour faire osciller sensiblement la matière, sauf aux fréquences de résonance. Lors de l'utilisation de l'appareil décrit, on a constaté qu'en augmentant et diminuant la vitesse du rotor, on trouve plusieurs fréquences de résonance auxquelles la matière à nettoyer vibre ou s'agite. Ces vibrations accordées ne sont pas d'une vigueur ou d'une amplitude telle qu'elles endommagent la matière souple des éléments filtrants du type indiqué, mais à chaque fréquence de résonance, la poussière accrochée est effectivement détachée par les secousses.
Quoique le flux d'air qui pénètre dans le boîtier soit ainsi insuffisant pour assurer le nettoyage de la matière en l'absence de ces vibrations accordées ou résonnantes, l'air contribue à faire tomber la poussière détachée et à la faire sortir de la trémie en vue d'être évacuée.
Si des vibrations résonnantes se produisent à environ 20,40 et 60 Hz, par exemple, et si l'appareil est réglé pour chacune de ces fréquences de résonance
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successivement, il est souhaitable de faire une pause et d'entretenir chacune de ces fréquences jusqu'à ce qu'il s'avère qu'il ne se détache plus de poussière.
Lorsque toute la poussière possible à été évacuée à chacune de ces fréquences successivement, il est préférable de réajuster la fréquence à une ou plusieurs des valeurs de résonance utilisées précédemment ou à une fréquence proche de celles-ci. Ce"retour"peut être effectué plusieurs fois et entraîne le délogement d'un supplément de poussière. La raison de ce phénomène n'est pas bien comprise, mais on suppose que la matière qui est nettoyée vibre à des fréquences qui sont à la fois fondamentales et harmoniques et que l'élimination de la poussière qui se produit au moment de chaque pause, qui pour plus de commodité est qualifiée de fréquence de résonance ou fréquence fondamentale, entraîne une modification de la masse et de la rigidité de la matière et ainsi une modification des fréquences de résonance fondamentales et harmoniques réelles.
La modification des modes de vibration fondamentaux et harmoniques peut expliquer le fait qu'il est possible de revenir de manière répétée à des fréquences proches des fréquences précédemment utilisées et de déloger ainsi un supplément de poussière qui ne pouvait l'être précédemment.
Il convient de noter que la poussière varie largement du point de vue de ses caractéristiques physiques, comme la granulométrie, la forme, le pouvoir lubrifiant, la charge statique, etc. et que des tissus et des matières du genre tissu qui doivent être nettoyées varient aussi beaucoup. Ainsi, quoique la forme d'exécution de l'invention qui a été construite et éprouvée jusqu'à présent fonctionne avec une efficacité élevée lorsqu'elle est utilisée de la manière décrite pour nettoyer une réserve de filtres encrassés prove-
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nant d'une centrale électrique confrontée à un grave problème de nettoyage de filtres, on estime que les fréquences d'impulsions de nettoyage les plus efficaces peuvent sensiblement varier et être comprises, par exemple, dans tout intervalle de 10 à 100 Hz,
pour d'autres poussières et d'autres matières filtrantes. De même, bien qu'on ait constaté qu'une alimentation d'air de 8,495 m3 par minute dans une trompe présentant une embouchure de débit de 30,5 cm de diamètre, soit très efficace pour nettoyer les filtres à manche, le débit d'air optimum peut aussi varier avec des matières et des conditions différentes. Un dispositif de réglage du débit de l'air ayant la forme d'une valve à main 44 est de préférence prévu pour pouvoir modifier le débit de l'air et ainsi l'intensité des impulsions.
Bien entendu, l'invention n'est en aucune manière limitée aux détails d'exécution décrits auxquels de nombreux changements et modifications peuvent être apportés sans sortir de son cadre.
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Method and apparatus for cleaning fabrics.
Patent application in the United States of America No. 399. 323 of July 19, 1982 in favor of J. C. MATTHEWS.
To clean relatively delicate fabrics or flexible fabrics such as fabrics used, for example, in dust filters, in order to rid them of dry powdery pollutants, a continuous air jet is usually used under relatively high pressure. In the case
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large and expensive filtration systems, such as those used in power plants whose boilers burn fossil fuels to remove dust from the flue gases, and in some other industrial applications, a technician usually has to work for several hours using a flexible compressed air hose for cleaning filters.
The filter material can be seriously damaged by this conventional cleaning process and it often happens that it is not possible to carry out more than one cleaning before having to dispose of the filter.
The object of the invention is to provide an improved method and apparatus which enables these difficult cleaning operations to be carried out with little or no damage to the material being cleaned and by proceeding in a much faster and more economical manner.
The invention also aims to provide an improved device for detaching dry pollutants from flexible fabrics, by means of which pulses of air at sonic or subsonic frequencies are applied to the material under low pressures, but with a sufficient intensity and frequencies suitable for agitating matter.
Another object of the invention is to provide an improved cleaning technique and apparatus according to which the frequency of the pulses is adapted to one or more frequencies of natural oscillation of the material or to harmonics of these frequencies.
Another object of the invention is to provide an improved method and apparatus according to which the maximum pressure of the pulses is concentrated in the zone or in a part of the zone of the object to be cleaned, the object or the material to be cleaned being moved
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angularly with respect to the path of the pulses to allow the parts of pulses of maximum pressure to strike different parts of the object and the frequency being modified to agitate or make vibrate the object at different frequencies of resonance and / or harmonics of these resonant frequencies.
Other objects and advantages will emerge clearly from the detailed description given below by way of example with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a plan view of an apparatus designed to be used in accordance with the invention; Fig. 2 is a view in vertical section in substance along the line II-II of FIG. 1 and in the direction of the arrows, the proboscis being partially torn off; Fig. 3 is a view in axial diametral vertical section of the pulse generator, on a larger scale, showing a part of the motor in substance along the line and arrows III-III of FIG. 1, and FIG. 4 is a developed projection of the obturating wall of the rotor of the pulse generator.
The fabrics used in the smoke dust filters are deeply impregnated with dry particles which, as mentioned above, are often so difficult to remove by air cleaning that removing the dust by this means a conventional method cannot frequently be carried out satisfactorily without destroying the filter material. The present specification therefore illustrates a preferred application of the invention to this difficult cleaning operation, that is to say to the cleaning of a filter for the dust of the bag type fumes. It will be understood, however, that
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the invention can be easily applied to the dislodgement of dry articular materials from any tissue or material of the relatively flexible tissue type.
Figs. 1 to 4 illustrate a preferred apparatus which has been used to practice the invention. The object to be cleaned is illustrated as being a dust filter in the cylindrical assembly F of the type used for the fumes. The filter element includes a fabric sleeve which is mounted on a reticulated metal support frame. The carcass is not shown. As already indicated, the particularities of the object to be cleaned are not in themselves part of the invention, but such filters, used in large numbers in the usual dedusting battery of a power plant tend to be strongly clogged with dust and are difficult if not impossible to clean without damage by conventional methods.
The carcass typically comprises parts by which the filter can advantageously be suspended in a removable manner, as indicated in the drawings, on a support 10 fixed to a shaft 12 journalled in the upper wall 14 of a generally designated sheet metal housing. at 15. A flywheel 18 fixed on the shaft above the upper wall 14 makes it possible to rotate the support 10 and the load that it supports during cleaning. A drive motor could obviously be used to rotate the support 10 and the load. The housing forms a dust-tight enclosure, with the exception of its hopper-shaped lower end 20 and it includes an access door 22 allowing the insertion and removal of the filter or the object to be cleaned.
A transparent observation window 24 is provided in door 22, as indicated in the drawings, or
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in another suitable part of the housing.
An assembly comprising a pneumatic pulse generator and a pulse transport pipe is provided and includes a pulse generator, generally designated at 25, and a horn, generally designated at 26. The horn is shown as being of a folded shape, for more compactness, and its open mouth is tightly connected to an opening 28 in a middle part of one of the side walls of the housing, in a position intended to project pulses directly on the filter or other object.
The mouth of the tube is about 30.5 cm in diameter and the tube is preferably of a substantially exponential shape and is arranged so as to project a succession of pulses in a beam on the material to be cleaned, the determined path by the beam having a section smaller than the surface of the attacked material.
The pulse generator 25 comprises a cylindrical housing 30 comprising an axial shaft 32 journalled in this housing and capable of being driven by an electric motor 33. An air inlet 34 in a wall of the housing 30 can be connected to a source (not shown) of pressurized air. The pneumatic supply of the device which was built delivers about 8.495 m3 of air per minute during the operation of the system. An outlet 35 in another wall of the housing 30 is connected to the horn 26. A rotor 36 wedged on the shaft 32 has a cylindrical closure wall 41 whose axial length varies substantially in a sinusoidal manner to form two lobes 38.39 which, when the rotor turns, alternately open and close the outlet 35.
The wall 41 precisely matches the cylindrical internal wall of the housing 30 and can rotate in the immediate vicinity of
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this one. In the embodiment shown, in which a bilobed rotor is shaped as shown in FIG. 4, the motor is a conventional single-phase electric induction motor having a nominal speed of 1,800 revolutions per minute, so that the bilobed rotor, at normal operating speeds, creates a pulse frequency between 55 and 60 Hz. A classic continuously adjustable speed regulator, illustrated schematically at 40, is incorporated in the electric circuit of the motor 33 to allow the motor to be driven at any lower speed and the modification of the speed at will.
The material to be cleaned is rotated by hand by means of the handwheel 18 while exposing it to air pulses which are of insufficient intensity to cause the material to oscillate appreciably, except at resonant frequencies. When using the device described, it has been found that by increasing and decreasing the speed of the rotor, there are several resonant frequencies at which the material to be cleaned vibrates or is agitated. These tuned vibrations are not of such force or amplitude that they damage the flexible material of the filter elements of the type indicated, but at each resonant frequency, the dust attached is effectively detached by the tremors.
Even though the air flow which penetrates into the housing is thus insufficient to ensure the cleaning of the material in the absence of these tuned or resonant vibrations, the air contributes to bring down the detached dust and to bring it out of the hopper to be evacuated.
If resonant vibrations occur at around 20.40 and 60 Hz, for example, and the device is tuned for each of these resonant frequencies
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successively, it is desirable to take a break and maintain each of these frequencies until it turns out that no more dust comes off.
When all possible dust has been removed at each of these frequencies successively, it is preferable to readjust the frequency to one or more of the resonance values used previously or to a frequency close to these. This "return" can be done several times and results in the dislodging of additional dust. The reason for this phenomenon is not well understood, but it is assumed that the material which is cleaned vibrates at frequencies which are both fundamental and harmonic and that the elimination of the dust which occurs at the time of each pause, which for convenience is called the resonant frequency or fundamental frequency, results in a change in the mass and stiffness of the material and thus a change in the real fundamental and harmonic resonant frequencies.
The modification of the fundamental and harmonic modes of vibration can explain the fact that it is possible to return repeatedly to frequencies close to the frequencies previously used and thus to dislodge an additional dust which could not be it previously.
It should be noted that the dust varies widely in terms of its physical characteristics, such as particle size, shape, lubricity, static charge, etc. and that fabrics and fabric-like materials to be cleaned also vary widely. Thus, although the embodiment of the invention which has been constructed and tested so far works with high efficiency when used in the manner described for cleaning a supply of fouled filters obtained from
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From a power plant facing a serious filter cleaning problem, it is estimated that the most effective cleaning pulse frequencies can vary considerably and be understood, for example, in any interval from 10 to 100 Hz,
for other dust and other filter materials. Likewise, although it has been found that an air supply of 8.495 m3 per minute in a trunk having a flow mouth 30.5 cm in diameter, is very effective in cleaning the bag filters, the flow d optimum air can also vary with different materials and conditions. An air flow control device in the form of a hand valve 44 is preferably provided in order to be able to modify the air flow and thus the intensity of the pulses.
Of course, the invention is in no way limited to the execution details described to which numerous changes and modifications can be made without departing from its scope.