CA1275180C - Capteur individuel portatif ameliore pour analyse d'empoussierage - Google Patents

Abstract

Le couvercle qui entoure la coupelle rotative porte un chapeau dans lequel un bloc de préfiltration supporte une coupelle auxiliaire contenant une mousse filtrante et ménage avec ce chapeau un espace périphérique extérieur qui communique avec un volume annulaire ménagé sous ce bloc de préfiltration autour de l'entrée d'air centrale en direction de la coupelle rotative pour la retenue des poussières les plus grosses,

Description

~.Z~S~8~

Capteur individuel portaif amélioré pour anaylse d'empoussiérage.

L'invention a pour objet un capteur individuel portatif, que toute personne peut porter sur elle, servant à prélever dans l'atmosphère qui entoure cette personne les poussières en suspension et à retenir ces poussières en vue d'analyse ultérieure.

Ce capteur est du même genre que celui qui est décrit dans le document FR.A-2 531 534; il est conçu pour reternir les poussières qui ont des dimensions telles qu'elles peuvent pénétrer dans les alvéoles pulmonaires de la personne qui le porte et y être retenues. A l'aide de ce capteur on peut évaluer et même doser la quantité de poussières dites respirables qu'une personne a pu inhaler pendant une période donnée.

Le capteur décrit dans le document cité ci-dessus donne satisfaction mais il a été constaté à l'usage qu'il supporte mal de fonctionner dans une atmosphère fortement empoussiérée ou dans une atmosphère qui contient une quantité élevée de poussières de dimensions supérieures à celles des poussières respirables.

En effet, ce capteur est équipé d'un bloc filtrant dans lequel sont retenues les poussières considérées comme respirables et dont la grosseur est inférieure à 5 microns, ainsi qu'on l'admet généralement. Ce bloc filtrant est précédé d'un bloc de préfiltration destiné à retenir les poussières dont la grosseur est supérieure à 5 microns;
autrement dit, le bloc de préfiltration réalise dans les poussières en suspension dans le milieu environnant, qui sont aspirées par le capteur, une coupure à la façon d'un filtre passe-bas afin de ne laisser arri~er au bloc filtrant que les poussières comprises dans la gamme inférieure à 5 microns.
Dans le document précité, il a été précisé que le bloc ~!~
~ 1 ~;~75~0 filtrant retient les poussières dont la grosseur est comprise entre 0.5 et 5 microrls parce que l~on admet aussi que les poussières inférieures à 0.5 micron sont trop fines pour être retenues par le bloc filtrant et probablement aussi par les poumons. Les valeurs indiquées ont une importance relative et le capteur peut être adapté facilement à des gammes de valeurs différentes.

Il est apparu à l'usage que la conception même du capteur qui est l'objet du document cité plus haut comporte un inconvénient quand on utilise le capteur dans une atmosphère chargée de nombreuses poussières dont la grosseur est supérieure à 5 microns ou à une autre valeur comparable qui serait retenue comme valeur de coupure du bloc de préfiltration. On constate en effet dans ce cas que le capteur est engorgé de maière plus moins rapide par les poussières les plus grosses.

Le but principal de l'invention est de remédier a cette situation et d'apporter une conception générale d'un capteur individuel de poussières du type défini ci-dessus capable de séparer et de contenir une quantité élevée de poussières de grosseur supérieure à une valeur de coupure déterminée.

Un but secondaire de l'i~vention est de parvenir à une conception générale de ce capteur individuel de poussières ayant l'avantage explique ci-dessus susceptible d'être adapté
facilement, du fait de sa conception même, à une quantité
beaucoup plus considérable que la quantité envisagee initialement de poussières de grosseur supérieure à la valeur de coupure prévue.

Dans un capteur portaif individuel de poussières susceptibles d'être retenues dans les poumons, ayant un couvercle à axe général longitudinal, avec une entrée d'air centrale et au moins une sortie d'air latérale, une coupelle montée rotative autout dudit axe à l'intérieur du couvercle et contenant une ~`

- 2 -~.~75~

couronne en mousse filtrante à canal central d'arrivée d'air, un chapeau coiffant l'entree di~air centrale du couvercle et se terminant par une paroi extrême à entrée d'air centrale, ce chapeau contenant un bloc de prefiltration disposé en amont de l'entrée d'air centrale du couvercle et terminé par une première face extrême éloignée du couvercle, selon l'invention le bloc de prefiltration a une ouverture centrale de passage raccordée à l'entrée d'air centrale du couvercle et ce bloc de préfiltration est supporté à l'intérieur du chapeau en laissant libre par rapport à ce chapeau un espace periphérique extérieur, cependant que la première face extrême de ce bloc de préfiltration est garnie d'une paroi d'impact imperméable au gaz qui obture l'entrée de l'ouverture centrale de passage.

De préférence, le bloc de préfiltration est conformé et supporte pour limiter avec le couvercle et avec le chapeau un volume annulaire ~ui est en communication avec l'espace périphérique et qui entoure l'ouverture centrale de passage raccordée à l'entree d'air centrale.

Selon un mode de réalisation, la face extrême extérieure du couvercle est pourvue d'un bossage central traversé par le passage central raccordé à l'ouverture central de passage d'air du bloc de préfiltration, ce bossage central ayant en sens transversal une grosseur inférieure à celle du chapeau.
Le bloc de préfiltrration est supporté par de bossage central. Quand le volume annulaire mentionné ci-dessus existe, il est limité en sens transversal par le bossage central et par le chapeau et en sens longitudinal par le couvercle et par le bloc de préfiltration.

De préférence, la paroi d'impact imperméable est une paroi munie d'un bord périphérique relevé s'etendant longitudinalement à l'opposé de la couronne en mousse filtrante.

.~i .~c~:
~- - 3 -~75~30 Selon un mode de réalisation de l'invention, ce bord periphérique est p~olongé comme un cylindre creux en direction du couvercle, dans l'espace périphérique mentionné
plus haut, sur une fraction substantiaelle de la longueur en sens axial du bloc de préfiltration, en entourant ce dernier sans contact avec lui.

Avantageusement, l'ouverture centrale du chapeau est traversee librement par une tige qui s'etend à l'extérieur en passant par cette ouverture à partir de la paroi d'impact et cette tige porte à son extrémite libre extérieure un masque qui s'entend devant la face extrême du chapeau. La couronne en mousse filtrante est contenue dans la coupelle rotative en limitant un volume libre avec le fond de cette coupelle.

De préférence, la face intérieure de la paroi extrême du chapeau a un prolongement intérieur à flanc incur~é concave qui s'avance concentriquement audit passage central à
l'intérieur du canal central de la couronne en mousse filtrante tandis que la face intérieure de la coupelle a aussi une protubérance à flanc incurvé concave qui s'avance à
l'intérieur du canal central coaxialement à la couronne en mousse filtrante.

Pour mieux faire comprendre le perfectionnement apporté au capteur individuel portatif et pour en faire apprécier les avantages, on donnera maintenant une description d'un mode préfere de réalisation et d'une variante possible. On se reportera aux dessins annesés dans lesquels:

la figure l est une vue en élevation en coupe par un plan passant par l'axe général d'un capteur individuel perfectionné selan l'invention;

la figure 2 est une vue analogue à la fig. 1 en élévation et en coupe montrant une variante possible.

. .
. ~

~.~75~8(~

Le capteur représenté a une structure analogue à celle du capteur décrit dans le document précite qui doit être considéré comme incorporé au présent texte par la citation qui en est faite. On ne décrira que le perfectionnemenk apporté par la présente invention en relation avec les pièces environnantes. IJn corps creux 1 contient un moteur 2 et des sources d'énergie électrique en même temps qu'un circuit de régulation 4. L'arbre du moteur 2 sort du corps 1 à travers un palier 5 et il porte par son extrémité libre une coupelle rotative 6 ouverte en direction opposée au corps 1. La face interieure 7 du fond de cette coupelle 6 présente une protubérance centrale 8 à flanc incurvé concave se raccordant ave cette surface intérieure 7. La face intérieure 9 de la paroi latérale de cette même coupelle 6 a un épaulement circulaire 10 éloigne à la face intérieure 7 du fond. Une couronne ~1 en mousse filtrante ayant un canal central 12 est contenue dans la coupelle 6; elle s'étend entre le bord libre extrême de l'épaulement 10 de sorte qu'il existe entre la face extrême 13 de la couronne 11 et la face interne 7 du fond un volume libre 14. La protubérance centrale 8 s'étend plus loin que le plan transversal qui contient l'épaulement 10 de sorte qu'elle pénètre à l'intérieur du canal central 12.

L'ensemble de la couplelle 6 avec la couronne 1 est enfermé
dans un couvercle 15 qui se fixe au corps 1 de manière démontable. Ce couvercle 15 a dans sa paroi latérale des trous 16 de sortie d'air et sa paroi extrême 17 éloignée du corps 1 comprend un bossage central extérieur 18; la face interne de cette paroi extreme 17 a à l'opposé du bossage 18 un prolongement intérieur 19 à flanc incurvé concave gui s'avance à l'intérieur du canal central 12 de la couronne 11.
En variante le bossage central 18 pourrait être une pièce rapportée.

Le corps 1 et le couvercle 15 ont un axe général longitudinal 20 indiqué par un trait mixte autour duquel sont disposés ~.~75~

aussi, coaxialement, la coupelle rotative 6 avec la protuberance centrale 8, la couronne 11 et son canal central 12, le couvercle 15 avec le bossage 18 et le bossaye 18 et le prolongement 19. Ces deux dernieres pieces, c'est-à-dire le bossage 18 et le prolongement 19 sont traverses par un passage central 21 dont l'axe est confondu avec l'axe 20.

Le bossage central 18 se termine par une face extrême plane 22 et par une bordure interne saillante 23 qui entoure le passage central 21. Cette face plane 22 et cette bordure interne 23 servant à tenir en position un bloc de préfiltration 24, réalisé en mousse filtrante de pré~érence, qui a une ouverture centrale de passage 25 dans laquelle s'ajuste la bordure interne saillante 23. A l~opposé de sa face extrême par laquelle il est supporté par le bossage central 18, le bloc de préfiltration 24 se termine par une face extrême 26, qui est recouverte d'une paroi d'impact 27 étanche au gaz qui obture l'entrée de l'ouverture centrale de passage 25. Cette paroi d'impact pourrait être un simple disque fixé, par exemple à l'aide d'un adhésif, à la face extrême 26. Il est préférable que la paroi d'impact 27 possède un bord extérieur étendu en sens longitudinal la transformant en une coupelle auxiliaire 28 dont le volume creux est tourné à l'opposé du bloc de préfiltration 24.
Avantageusemnt, cette coupelle auxiliaire 28 contient aussi une mousse filtrante 29.

L'ensemble qui vient d'être décrit et qui est supporté par le bossage central 18 est contenu dans un chapeau 30; ce dernier est appliqué par son bord extrême libre contre la face extérieure de la paroi extrême 17 du couvercle 15 auquel il est fixé de manière démontable. Ce chapeau 30 est coaxial à
l'axe général 20 et il est terminé à l'opposé du couvercle 15 par une paroi extrême 31 dans laquelle est prévue une ouverture centrale 32 concentrique à l'axe genéral 20.

Le diamètre intérieur du chapeau 30 est supérieur au diametre extérieur du bloc de ~iltration 24 et par conséquent au diamètre extérieur de la coupelle auxiliaire 28. Il existe donc autour du bloc de filtration 24 un espace périphérique extérieur 33 que l'air aspiré par l'ouverture centrale 32 est obligué d'emprunter après avoir contourné la coupelle auxiliaire 28.

Le bossage central 18 a une dimension en sens longitudinal et une dimension en sens tranversal par rappor à l'axe géneral 20 telles qu'il existe autour de ce bossage 18, a l'intérieur du chapeau 30, entre le bloc de préfiltration 24 et la paroi extême 17 du couvercle 15 un volume annulaire 34. ce dernier est en communication avec l'espace périphérique 33 par un passage annulaire 35. Ce dernier est obtenu avantageusement au moyen d'un collet 36 qui est porté par la face extérieure de la paroi extrême 17 du couvercle 15, concentriquement au bossage central 18. Sur ce collet 36 s'enfile et s'ajuste le chapeau 30 que l'on fixe à l'aide de vis~ En choissant convenablement les dimensions, on peut obtenir entre le volume annulaire 34 et l'espace périphérique 33 un passage annulaire 35 comparable à un étranglement limité par le collet 36 et le bloc de filtration 24 mis en place.

Dans cet exemple, la paroi d'impact qui est aussi le fond de la coupelle auxiliaire 28 porte une ti~e 37 qui passe à
travers l'ouverture centrale 32 du chapeau 30 et qui porte par son ~xtrémité libre extérieure un masque 38. Ce dernier s'étend devant la face extréme du chapeau 30. Il est assez développé en sens trasversal à l'axe général 20 pour empécher l'air d'entrer directement par l'ouverture centrale 32 et pour l'obliger à suivre un parcours tortueux.

Le capteur de l'invention fonctionne de la même façon que le capteur du document cité au début mais sa nouvelle conception apporte les avantages appréciables suivants.

~.~75~V

Quand la coupelle 6 est entraineé en rotation par le moteur 2, elle chasse, par ef~et centrifuge, l'air à travers les trous de sortie d'air 16 du couvercle 17 et elle produit une aspiration dans le sens de l'axe général 20; l'air aspiré
entre par l'ouverture centrale 32. Du fait de la présence de la paroi étanche 27, l'air ne peut pas pénétrer directement dans le bloc de prefiltration 24; il doit effectuer un premier changement de direction en sens radial, puis un second changement de direction en sens longitudianl pour emprunter l'espace périphérique ext~rieur 33. L~emploi de la coupelle auxiliaire 28 dont le fond constitue la paroi d'impact étanche 27 permet d'exploiter complètement l'effet de ces changements de direction. Les poussières les plus grosses changent moins facilement de direction et elles entrent dans la coupelle auxiliaire 28 jusqu'à venir heurter la paroi d'impact 27. Cette paroi, et l'ensemble de la face interieure de la coupelle auxiliaire 28 pourraient être enduitas d~une couche graisseuse capable de retenir les poussières. Il est preférable de garnir l'intérieur de la coupelle auxiliaire 28 d'une mousse ~iltrante 29 dans laquelle une grande partie des poussières les plus grosses restent emprisonnees.

Quand l'air est arrivé dans l'espace périphérique extérieur 33, il est contraint de traverser le bloc de préfiltration 24 en suivant un chemin substantiellement radial, a~in d'atteindre l'ouverture centrale de passage 25. Il subit un nouveau changement de direction. Etant donné qu'il est preférable d`'utiliser le capteur avec l'axe général 20 disposé verticalement, comme représenté sur la figure, ce changement de direction et l'action de la gravité ~ont que les poussières les plus grosses, qui n'ont pas été retenues par la coupelle auxiliaire 28 et par la mousse ~iltrante 29 contenue dans celle-ci, tombent dans le volume annulaire 34.
Le passage annulaire étrangle 35 est assez large pour les laisser passer mais il freine leur sortie en grande quantité
s'il arrivait que le capteur soit renverseO

,~

~7~8~) L'explication qui précède montre que le capteur est apte à
fonctionner dans une atmosphere fortement poussièreuse et à
retinir un volume important de poussieres dites non respirables avan~ qu'elles parviennent à la couronne 11 en mousse filtrante. ~n outre la conception même du capteur permet de l'adapter à l~avance, sans modification importante de sa structure à une atmosphère poussièreuse déterminée.
L'exemple décrit ci-dessus est celui de l'adaption du capteur à l'atmosphère la plus chargée en poussière.

L'emploi de la paroi d'impact 26 et les changements de direction qui en résultent procurent déjà un résultant notable. La transformation de cette paroi d'impact 26 en coupelle auxiliaire 28 accoît l'effet de retenue des poussières les plus grosses; la mouse filtrante 29 incluse dans cette coupelle améliore encore cet effet. Cette mousse 29 peut être choisie pou qu'elle retienne de préférence les poussières de grosseur supérieure à une valeur donnée. En genéral une mousse à pores ouverts de grade 45 (c'est à dire à ~5 cellules par longueur de 25,4 mm) convient.

~La mousse filtrante qui constitue le bloc de préfiltration 24 peut aussi être adaptée à une atmosphère poussièreuse donnée.
Cette mousse est géneralement aussi du grade 45, mais on peut utiliser des anneaux concentriques enfilés les une dans les autres, comme indique en trait mixte, pour produire un effet de filtration progressivement plus poussé avant que l'air arrive à l'ouverture centrale de passage 25.

Après avoir parcouru cette ouverture centrale de passage 25, l'air entre le passage cental 21 puis dans le canal central d'arrivée d'air 12 à partir duquel l'effet centrifuge de la rotation et le flanc incurvé de la protubérance centrale tendent à le repandre en sens radial dans le volume libre 14.
A partir de ce dernier l'air ne peut parvenir aux trous de sortie 16 qu'en traversant, en quelque sorte a contre-75~

courant, l'épaisseur de la couronne 11 en mousse filtrante o~les poussiéres respirables sont retenues.

A nouveau, si des poussières de grosseur supérieure à la valeur de 5 microns admise pour les poussières respirables, sont parvenues jusqu'au volume lihre 14, elles peuvent rester dans ce dernier sans nuire au foncrionnenemnt du capteur.

Gr ce à la conception nouvelle du capteur, ce dernier peut fonctionner ef~icacement et retenir dans la couronne 11 les poussières dites respirables, par exemple dans la gamme de 0,5 à 5 microns, dans une atmosphère fortement chargée d'une huantité importante de poussières plus grossès. Ces dernières sont emprisonnées au passage par des moyens successifs capables de contenir un volume important de sec poussières.

On notera que le volume annulaire 34 pourrait être rempli d'une bague en mousse a pores ouverts de grade supérieur à 45 afin de retenir les pousseères les plus grosses, l'ouverture centrale de passage 25 restant raccordée directement l'entrée d'air centrale 21 du couvercle 15.

La figure 2 montre un capteur de poussières tout à fait analogue dans l'ensemble à celui de la figure 1 pour lequel on a repris les memes références pour désigner les pièces identiques. On en le decrira pas à nouveau en entier. On se limitera à faire ressortir les différences, qui sont les suivantes et qui sont en relation avec un souci de simplification de la constitution du capteur avec le maintien sinon une amélioration de son efficacité.

L'ouverture 32 du chapeau 30 s'ouvre intérieurement dans un cylindre creux 39 concentriquement à l'axe 20 afin de mieux canaliser vers la mousse filtrante 29 les poussières que celle-ci doit ret~nir. La coupelle auxiliaire 28 a une dimension accrue en sens axial et la mousse filtrante 29 ~75~

occupe seulement la moitié environ de la longueur de cette coupelle, du côte du bloc de préfiltration 24.

Le bossage 18 et le volume annulaire 34 visibles sur la figure 1 ona été supprimés; le bloc de préfiltration ~4 s'étend jusqu'à venir en contact avec la face extérieure de la paroi extrême 17 du couvercle 15.

La coupelle auxiliaire 28 dont fait partie la paroi d'impact 27 a une paroi latérale qui est proloingée à partir de cetted paroi d'impact 27 comme un cylindre creux en direction du couvercle 15, dans l'espace périphérique extérieur 33, sur une fraction substantielle de la longueur du bloc de préfiltration 24. De plus, au moins dans cette partie où il est entouré par la paroi latérale cylindrique prolongée 40 de la couplelle auxiliaire 28, ce bloc de pré~iltration 24 a un diamètre réduit de sorte que cette paroi latérale 40 l'entoure sans le toucher~ L:air chargé des poussières les moins grosses peut donc emprunter l'espace périphérique 33, en longeant la paroi laterale prolongée 40 et traverser le bloc de préfiltration 24, au besoin en remontant dans l'espace annulaire 41 ménagé intérieurement entre cette paroi latérale 40 et la face extérieure latérale du bloc de préfiltration 24, puisque cet espace annulaire 41 communique avec l'espace périphérique 33.

Par ailleurs, il est suffisant de prévoir sur le couvercle 15, dans sa paroi latéral, un unique trou de sortie d'air 16.

i. .i

Claims (12)

1. Capteur portaif individuel de poussières susceptibles d'être retenues dans les poumons, ayant un couvercle à axe général longitudinal avec une entrée d'air centrale et au moins une sortie d'air latérale, une coupelle montée rotative autour dudit axe général à l'intérieur de ce couvercle et contenant une couronne en mousse filtrante à canal central d'arrivée d'air, un chapeau terminé par une paroi extrême à
ouverture centrale contenant un bloc de préfiltration qui est disposé en amont de l'entrée d'air centrale du couvercle et quie est terminé par une première face extrême éloignée du couvercle, caractérisé en ce que le bloc de préfiltration a unne ouverture de passage réunie à l'entrée d'air centrale du couvercle, ledit bloc étant supporté à l'intérieur du chapeau en laissant libre par rapport à ce dernier un espace périphérique extérieur cependant que ladite première face extrême du même bloc de préfiltation est garnie d'une paroi d'impact étanche au gaz et obturant l'entrée de l'ouverture centrale de passage.

2. Capteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bloc de préfiltration est conformé et supporté à l'intérieur du chapeau pour limiter avec ce chapeau et le couvercle un volume annulaire communiquant avec l'espace periphérique extérieur et entourant l'ouverture centrale de passage réunie à l'entrée d'air centrale.

3. Capteur selon la revendication 2 caractérisé en ce que le couvercle a une face extrême pourvue a l'intérieur du chapeau d'un bossage central entourant l'axe général et traversé par le passage central raccordé à l'ouverture central de passage d'air du bloc de préfiltration, ce bossage central supportant le bloc de préfiltration et ayant en sens transversal audit axe une grosseur inférieure à celle du chapeau de sorte qu'il limit avec ce dernier, en sens transversal, le volume annulaire.

4. Capteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la paroi d'impact est la paroi de fond d'une coupelle auxiliaire dont le volume creux est ouvert en direction de l'ouverture centrale de la paroi extrême du chapeau.

5. Capteur selon la revendication 4 caractérisé en ce que la coupelle auxiliaire contient une mousse filtrante.

6. Capteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la couronne en mousse filtrante est contenue dans la coupelle rotative en limitant avec la face intérieure du fond de cette coupelle un volume libre.

7. Capteur selon la revendication 6 caractérisé en ce que ladite face intérieure a une protubérance centrale à flanc incurve concave qui s'avance à l'intérieur du canal central d'arrivée d'air de la couronne en mousse filtrante coaxialement à cette couronne.

8. Capteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la face interne de la paroi extême du couvercle a autour de l'entrée d'air centrale un prolongement intérieur qui s'avance à l'intérieur du canal central de la couronne.

9. Capteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bossage central est terminé par une face extrême avec une bordure saillante qui entoure le passage central, cette face et cette bordure saillante servant à tenir en place le bloc de préfiltration dont l'ouverture centrale de passage est prévue pour recevoir la bordure interne saillante.

10. Capteur selon la revendication 9 caractérisé en ce que la face extérieure de la paroi extrême du couvercle porte un collet concentrique à l'axe général servant au montage du chapeau et limitant avec le bloc de préfiltration un passage annulaire étranglé de communication entre l'espace périphérique et le volume annulaire.

11. Capteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la paroi d'impact porte une tige qui passe à travers l'ouverture centrale du chapeau et qui est munie à son extrémité libre extérieure d'un masque s'étendant devant la face extrême de ce chapeau.

12. Capteur selon l'une quelconque des revendications 4, 5 caractérisé en ce que la coupelle auxiliare a, à partir de sa paroi de fond constituant la paroi d'impact, une paroi latérale prolongée à partir de cette paroi d'impact comme un cylindre creux en direction du couvercle, dans l'espace périphérique extérieur sur une fraction substantielle de la longueur du bloc de préfiltration, en entourant de ce dernier sans le toucher et en limitant avec la face extérieure latérale de ce bloc de préfiltration un espace annulaire qui communique avec l'espace périphérique.