Dispositif de filtrage et d'épuration de fluides gazeux La présente invention a pour objet un dispositif de filtrage et d'épuration de l'air, des fumées et de n'importe quelle sorte de gaz, y compris les gaz de combustion des moteurs des véhicules automobiles.
Selon l'invention, ce dispositif est caractérisé par une enveloppe dont la section augmente, de l'entrée à la sortie du fluide à traiter, et contenant une suc cession de cellules renfermant des éléments filtrants menus, libres de se déplacer, des jeux d'éléments séparateurs étant intercalés entre les cellules, coupant le courant du fluide et le débarrassant en partie des particules qu'il transporte, en créant des mouvements en spirale des filets de fluide.
Deux formes d'exécution du dispositif objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé dans lequel la fig. 1 est une vue en perspective d'un dispositif stationnaire, la fig. 2 en est une vue de dessous, la fig. 3 est une vue en élévation et coupe la ligne III-III de la fig. 2, la fig. 4 est urne vue en élévation et coupe selon la ligne IV-IV de la fig. 2,
la fig. 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la fig. 3, la fig. 6 montre schématiquement, par une coupe selon la ligne VI-VI de la fig. 3, un jeu de sépara teurs, la fig. 7 montre, à une plus grande échelle, la section transversale d'un séparateur, la fig. 8 montre, à la même échelle, une section transversale de plusieurs séparateurs d'un groupe, selon la ligne VIII-VIII de la fig. 3, la fig. 9 montre, encore à la même échelle, la bouche de sortie de ces séparateurs,
selon la ligne IX-IX de la fig. 3, la fig. 10 montre le schéma d'une disposition de vibration, la fig. 11 montre schématiquement, moitié vu de sa face supérieure et moitié en coupe selon le plan horizontal de symétrie, un filtre constituant un silen cieux pour automobile, la fig. 12 montre schématiquement le filtre en coupe selon la ligne XII-XII de la fig. 11,
la fig. 13 montre schématiquement la coupe du filtre selon la ligne XIII-XIII de la fig. 11, la fig. 14 montre en perspective le détail d'une cellule pour éléments filtrants et la fig. 15 montre schématiquement le filtre en coupe selon la ligne XV-XV de la fig. 11.
La première forme d'exécution du dispositif com prend une enveloppe 1 de forme tronco-pyramidale, dont la section quadrangulaire s'élargit de bas en haut.
Extérieurement (fig. 3 et 4) deux faces opposées 2 de l'enveloppe sont associées chacune à une trémie 3 dont la section horizontale est trapézoïdale. Inté rieurement, l'enveloppe est divisée transversalement en compartiments au moyen de cellules 4 (fig. 3).
Ces cellules sont constituées par des bâtis recouverts totalement de toile métallique et contenant en liberté et répartis sur toute l'étendue de la cellule des élé ments, menus : grains; copeaux, bouts de fil, etc., qui remplissent en partie la fonction de filtrage et d'épu ration du dispositif. Les cellules sont amovibles et s'appuient sur des bords 5 que l'enveloppe présente à cet effet.
A l'intérieur de chaque compartiment est placé un jeu de bandes 6 séparatrices des matières en sus pension et formé par deux ou plusieurs couches su perposées, avec leurs bandes respectives placées en quinconce (fig. 4 et 8). Chaque bande est formée par un ruban fin, flexible et à surface glissante, qui est plié en long, de façon que sa section transversale (fig. 7) constitue un V . Les bords longitudinaux du ruban sont roulés vers l'extérieur pour former des volutes 7.
Le sommet 8 du V est situé vers le bas ; les bandes 6 sont inclinées (fig. 3) et chacune des extré mités inférieures des bandes se termine dans une ouverture 9 (fig. 4 et 9) ménagée dans la face 2 de l'enveloppe 1.
Le jeu de bandes 6 de chaque compartiment est placé (fig. 3) près du fond de la cellule 4 supé rieure immédiate, pour effectuer en combinaison avec les éléments enfermés dans la cellule, la séparation et l'élimination des particules étrangères qui ont été retenues dans le passage de ce compartiment au sui vant.
Comme cela se voit dans la fig. 7, le sommet inférieur 8 de chaque V coupe le courant gazeux qui monte et se divise en deux filets 10 qui s'enga gent dans les volutes 7 où se produisent des mouve ment en spirale (comme dans un cyclone) favorisant la séparation des particules flottantes qui finissent par glisser sur les volutes 7 pour sortir par les trous 11 des ouvertures 9 de l'enveloppe 1.
Ensuite, le courant du fluide traité traverse le jeu de bandes 6 par les rainures 12 qui ont été lais sées entre les bandes (fig. 6).
Une fois qu'il a dépassé le jeu de bandes 6, le courant 13 arrive à la cellule 4 immédiatement supé rieure et provoque le flottement des menus éléments mobiles - que l'on a appelés granulés - main tenus par le bâti de toile métallique. On a déjà dit que ces éléments mobiles peuvent être de composi tion et de forme variées ; petites boules, copeaux, écailles, petits fils mélangés, etc... de matière, de poids et chaleur spécifique très divers, de plus ou moins grande densité, hygroscopicité, élasticité, etc...
Ces éléments exercent leur fonction à l'intérieur de leurs cellules en se déplaçant et en flottant plus ou moins dans le fluide traversant la cellule en mouve ment ascensionnel de celui-ci et par effet de vibra tions, comme il sera expliqué plus loin.
Les éléments filtrants de chaque compartiment ont une granulométrie déterminée, laquelle peut être égale pour tous les compartiments ou diverse pour l'un ou quelques-uns d'entre eux.
Les matières étrangères ainsi retenues par les éléments, du fait qu'elles se trouvent en dehors des courants laminaires ascendants, tombent dans les diè dres 14 des V. situés en-dessous, et ensuite glis sent et sortent par les ouvertures 9 des faces 2 pour tomber au fond de la trémie 3, où se trouve une caisse 16 pour les accueillir.
Comme le courant ascendant 13 du fluide traité pourrait créer par les ouvertures en question 9 dans la trémie 3 une succion qui empêcherait ou rendrait difficile la chute des minuscules particules séparées, on a prévu dans la région supérieure de ladite trémie des perforations 17 (fig. 3 et 4) qui maintiennent constante la différence de pression entre l'intérieur de l'enveloppe 1 et l'atmosphère de la trémie.
Dans les faces découvertes 18 de l'enveloppe 1 sont ménagées des ouvertures 19 coïncidant avec la cellule 4 de chaque compartiment, pour la révision et le rechange de ladite cellule et du séparateur ad jacent 6.
Un moyen pour activer la sédimentation des rési dus sur les éléments et sur les surfaces des sépara teurs est de produire une contraction de volume dans le fluide gazeux circulant en le refroidissant. Ce re froidissement peut se produire facilement en faisant entrer de l'air 21 à une température inférieure à celle qui existe à l'intérieur de l'enveloppe 1, par les ou vertures 19 dotées de volets réglables 20 (fig. 3).
Dans le cas où l'introduction d'air ne serait pas indi qué, les compartiments pourraient être refroidis par un procédé de refroidissement quelconque, qui pour rait être étendu au jeu de bandes séparatrices 6, afin d'obtenir la concentration maximum du volume du fluide circulant et faciliter ainsi le filtrage, et cela même jusqu'à la formation d'une couche de glace sur la surface des bandes ou des éléments, qui pro duirait une plus grande adhérence des corps étran- gers plus fins et impalpables.
Dans ce but, aussi bien les éléments que les bandes pourraient être imprégnés d'un liquide qui retiendrait les résidus qui doivent être séparés.
La vibration est un autre facteur efficace dans ce dispositif de filtrage et d'épuration. Par sa sépara tion par les bandes et son étalement successif dans la cellule, le fluide donne naissance à des vibrations, sans compter la vibration que le fluide peut recevoir des moyens de refoulement ou d'aspiration employés pour le faire circuler dans le dispositif. Afin de ren dre plus facile la vibration des éléments filtrants, les jeux séparateurs et les cellules peuvent être suspen dus avec une certaine liberté de mouvement.
Mais, quand on considérera opportun de réaliser une vibra tion directe, plus efficace, on emploiera un vibra teur 22 (fig. 10) qui, au moyen d'une tige 23, reliée aux divers supports centraux 24 d'où pendent les jeux de séparateurs, fera vibrer toutes les bandes 6.
Il y aura des cas où il sera nécessaire de libérer aussi le fluide traité, de certains gaz ou vapeurs. On pourra alors placer dans certaines cellules, des élé ments réactifs ou absorbants.
Un autre moyen con siste à arroser des éléments inertes avec des solutions de réactifs adéquats en employant, par exemple, un pulvérisateur ou un arroseur 25 (fig. 3) associé à la cellule 4 dans laquelle se trouvent les éléments qui doivent opérer comme dépurateurs. On peut aussi arroser les éléments avec de l'eau ; dans ce cas, les éléments agiront comme filtre humide et l'évapora tion de l'eau produira une partie du refroidissement nécessaire pour la contraction du fluide. La seconde forme d'exécution représentée sert au filtrage et à l'épuration des gaz d'échappement d'un véhicule automobile qui consomme de l'essence de pétrole.
Comme on peut le voir dans la fig. 11, les gaz brûlés, qui par un tube 26 sont expulsés du moteur, entrent dans une boîte 27 qui va en s'élargissant à partir de ce dit tube 26. Cette boîte présente une faible hauteur constante (fig. 12). Sa forme est con ditionnée, d'une certaine façon, par l'endroit que, d'ordinaire, occupent les silencieux des véhicules aux quels elle se substitue.
La boîte est en tôle ; ses faces supérieure et infé rieure sont pleines et ses deux faces latérales pré sentent des perforations, comme il sera dit plus loin. Dans l'intérieur de la boite 27 et à partir d'une pla que brisée et perforée 28 située après l'union avec le tube d'échappement 26 sont placés bout à bout divers compartiments qui ont la forme correspon dant à celle qu'a .la partie interne de la boîte où ils sont placés.
Il y a des cellules 29, 29a, 29b, qui contiennent des éléments filtrants tels que ceux déjà mentionnés et sont formés de treillis métalliques (fig. 14). La région supérieure des faces qui sont en regard de l'arrivée et de la sortie des gaz ainsi que la région supérieure d'une paroi centrale de division de la cellule, présentant une bande pleine 30 qui ferme le passage direct des gaz dans cette région haute en question. Comme les cellules ne sont remplies d'élé ments que jusqu'au bord inférieur des bandes 30, il en résulte un espace permettant aux éléments de s'agiter dans la cellule.
Entre les cellules il y a des compartiments 31, 31a, 31b contenant des séparateurs analogues à ceux qui ont été décrits (fig. 7). Ces séparateurs, dont l'arête centrale du V est celle qui doit faire office de proue devant l'arrivée des gaz, sont placés dans le compartiment avec cette arête perpendiculaire aux faces supérieure et inférieure .de la boîte et groupés parallèlement en plusieurs plans transversaux par rap port au mouvement des gaz, et chaque groupe en quinconce par rapport à l'autre, en laissant entre les séparateurs le passage adéquat au courant gazeux, comme il est indiqué dans la fig. 11.
Les cellules qui présentent des subdivisions sont prévues pour pouvoir y placer des éléments de dif férente nature ou de caractéristiques différentes en ce qui concerne la chaleur et le poids spécifique, et imprégnés de stérilisateurs oxydants, etc... qui, à leur tour, peuvent être différents de ceux utilisés dans les autres cellules.
Après le dernier compartiment de séparateurs se trouve un couvercle amovible qui forme un sépara teur du courant de sortie et est composé de lames horizontales 32 dotées d'une légère inclinaison de sortie vers le sol. Sous le dernier compartiment 31c et sous ce couvercle est placée sur toute la largeur de la boîte une caisse 37 qui peut facilement être attachée et retirée, qui sert pour décharger les résidus qui s'agglomèrent suite à l'opération de filtrage.
S'agissant d'un filtre constituant un silencieux, des moyens sont prévus pour que l'air extérieur ajoute son action lorsque le véhicule est en mouve ment.
A cet effet, les parois latérales de la boîte 27 sont munies de deux paires d'entonnoirs 34 et 34a qui canalisent l'air extérieur dans la boîte par des ou vertures triangulaires 36 que présentent les parois latérales. Cet air pénètre par les perforations 38 de la bouche ou couvercle de l'entonnoir, traverse des éléments menus mobiles qui remplissent partiellement l'espace compris entre la paroi supérieure inclinée 35 et une cloison inclinée, perforée, 33, de l'entonnoir, passe à travers les perforations de cette cloison et atteint l'ouverture 36.
L'air canalisé par les enton noirs 34 pénètre dans les parties 31, 29a et 31a, tandis que celui canalisé par les entonnoirs 34a atteint les parties 31b et 29c.
Qand le véhicule avance, les courants latéraux d'air qui entrent par les entonnoirs convergent à l'in térieur du filtre et, en se mélangeant avec les gaz de combustion, les refroidissent et les diluent en faci litant l'action de retenue des granulés, éléments fil trants et des séparateurs.
Les éléments, par leur légè reté et mobilité et les séparateurs par leur forme cou pante, ne constituent pas de résistances appréciables au passage de l'air ; en outre, les couvercles perforés des entonnoirs sont amovibles, ce qui permet de choi sir ceux qui ont les trous qu'il convient à la quantité d'air de passage la plus adéquate, en accord avec la vitesse maximum du véhicule. En même temps, la disposition de cet air entrant règle la diminution de la pression des gaz d'échappement et, à cause de cela, le filtre agit comme silencieux, avec beaucoup moins de résistance interne que celle que présen tent les silencieux utilisés jusqu'à maintenant.
Quand le véhicule se trouve immobile avec le moteur en marche, les gaz d'échappement pourraient avoir tendance à sortir aussi en partie par les perfo rations latérales 33. Cela est évité par l'accumulation des granulés existants dans les entonnoirs qui, par l'effet de la marche antérieure, s'accumulent dans la région arrière de l'entonnoir.
Les variantes de réalisation peuvent être très di verses : enveloppe horizontale, verticale ou inclinée, de section polygonale, circulaire ou elliptique, tré mies rectangulaires ou à lignes courbes, bandes de séparation courbées, etc., etc...