EP0966638B1 - Dispositif de separation de deux zones a ambiances differentes - Google Patents

Dispositif de separation de deux zones a ambiances differentes Download PDF

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EP0966638B1
EP0966638B1 EP98912564A EP98912564A EP0966638B1 EP 0966638 B1 EP0966638 B1 EP 0966638B1 EP 98912564 A EP98912564 A EP 98912564A EP 98912564 A EP98912564 A EP 98912564A EP 0966638 B1 EP0966638 B1 EP 0966638B1
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EP
European Patent Office
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buffer zone
zone
air
inlet
clean
Prior art date
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EP98912564A
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German (de)
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EP0966638A1 (fr
Inventor
Didier Christian Beudon
Pierre Bridenne
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UNIR Ultra Propre Nutrition Industrie Recherche
Unir
Original Assignee
UNIR Ultra Propre Nutrition Industrie Recherche
Unir
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F9/00—Use of air currents for screening, e.g. air curtains
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F9/00—Use of air currents for screening, e.g. air curtains
    • F24F2009/007—Use of air currents for screening, e.g. air curtains using more than one jet or band in the air curtain

Definitions

  • the present invention relates to a device for separating a first and a second zone in which there are different atmospheres.
  • the term "environment” here designates the aeraulic conditions, the gas and particulate concentrations, and in particular the concentration of agents contaminants, pressure and temperature conditions, humidity etc.
  • the invention finds a particularly advantageous application in industrial fields of food industry, medicine, biotechnology, electronics, nuclear, and chemistry, in which it is necessary to maintain different atmospheres in communicating areas, everything by allowing frequent passage of objects or products from one area to another.
  • Protection by mechanical airlock consists in interposing between two zones with isolate from each other, an area where the air is controlled, separated from said areas by watertight doors that can be opened and closed.
  • ventilation protection consists of injecting into the area to be protected, a laminar flow which blows outward through opening access to this area.
  • the dynamic containment is ensured by implementing extraction ventilation in this contaminated space.
  • a rule of thumb requires a minimum speed of the ventilated air of the order of 0.5 m / s in the opening plane by which the two zones communicate, in order to avoid transfer, of the contamination in the protected area.
  • this protection solution requires processing and controlling, according to the whole area to be protected, whether it is the clean area or the contaminated area.
  • this ventilation protection technique only provides one-way protection, that is, it only acts when transfers of contamination is only possible in one direction.
  • the air curtain protection technique consists of injecting simultaneously, in the separation zone by which the two zones communicate, one or more jet of clean air, adjacent (s) and of the same direction, which forms (s) a fictitious door between the area to be protected and the contaminating area.
  • the documents FR - A - 2 530 163 and FR - A - 2 652 520 provide systems that use an air curtain to separate a polluted area from an area clean.
  • the air curtain is formed by two jets of clean air adjacent and in the same direction. Dynamic separation is here ensured by a first relatively slow air jet, the sting of which covers an entire opening.
  • the second jet relatively fast compared to the slow jet, is positioned between the jet slow and clean area. Its function is to stabilize the slow jet, by an effect suction plate which presses the latter against the rapid jet.
  • the document FR - A - 2 652 520 proposes to inject simultaneously into the clean air curtain, clean ventilation air, at a temperature suitable for need, inside the clean area to protect. It is specified that this clean air of ventilation must be injected at a flow rate substantially equal to the flow induced by the face the rapid jet of the air curtain, which is in contact with clean ventilation air.
  • the air curtain technique does not solve correctly the problems in particular of transfer of contamination linked to a possible overpressure in one of the zones to be separated.
  • this airlock has the form of a limited channel externally through the ground, a side wall and a horizontal cover wall.
  • a protective flow is blown into this channel through slots supplied with air and distributed in the side wall, the floor and the horizontal cover wall. This flow of protection is blown in so that when it leaves the canal, it fills the entire of the section of said channel.
  • the protective flux has a sufficiently high speed to form a barrier to an air path directed through the channel in the opposite direction to this one.
  • the invention offers a new improved device for separating a first and a second areas in which there are different atmospheres, which presents high efficiency and creates an insurmountable barrier between the two zones, resistant to drafts in particular to block the passage of the contamination from one area to another while allowing high speed transfer objects or products between the two areas without breaking their containment, including where there is a risk of cross-contamination between them.
  • the separation device in the separation device according to the present invention, it is created between the inlet and the outlet of the buffer zone, a pressure difference which Resists drafts and blocks the passage of contamination possible from one zone to another via the impassable barrier.
  • This impassable barrier according to the invention is created in a first part of the buffer zone located between its entrance and its central region.
  • the barrier created in the separation device according to the invention can advantageously constitute also a brake between an overpressure zone and the outside in order to limit the air flow out of the overpressure zone to the outside.
  • the longitudinal axis X of the buffer zone is a horizontal axis
  • the air injection means comprise vertical slots provided on the faces internal of the vertical walls delimiting said buffer zone, said slots being positioned at the entrance to the buffer zone, on either side of the said axis longitudinal X facing each other, and supplied with clean air.
  • four vertical slots may be provided on each of the vertical internal faces opposite the buffer zone.
  • the pressure resistance capacity of the device of separation according to the invention and more particularly of the buffer zone of this device is substantially proportional to the flow of air blown through said slits or the square of the blowing speed of the clean air injected through of said slots.
  • the buffer zone is delimited by two walls opposite verticals, a background and a ceiling which form a rectangular parallelepiped whose cross section is of the order of 0.2 m2, and the air injection means inject through said slots jets of clean air at a flow rate of the order of 400 m3 / h so that the impassable barrier formed inside said zone of buffer be able to withstand a pressure difference between the outlet and the entrance to the buffer zone between approximately 5 and 10 Pascals.
  • the insurmountable barrier created inside of the buffer zone further reduces the rate of contamination transferred between entry and exit.
  • the ratio between the flow of sterile and clean air injected into the through said perforations and the flow of clean air jets injected at the entrance to said buffer zone towards its exit is between approximately 0.5 and 1.
  • FIGs 1 and 2 there is shown a separation device 100 of a first and second zones 10, 20 in which atmospheres prevail different.
  • the first zone 10 is here an area to be protected, for example an area clean in which the air is sterile and where there is generally a slight overpressure.
  • the second area 20 is for example a dirty area under pressure atmospheric, in which the air is loaded with contaminating agents.
  • the separation device 100 shown in Figures 1 and 2 here comprises two vertical walls 110a facing each other, a ceiling 110c and a bottom 110b which form a rectangular parallelepiped and delimit between them an area buffer 110.
  • This buffer zone 110 extends along a longitudinal axis X, here horizontal, between the first and second zones 10, 20.
  • the buffer zone 110 has a length of about 0.8 m and a cross section of about 0.2 m2.
  • the buffer zone 110 communicates by an entry 111 with the first zone 10 to be protected or confined and via an outlet 112 with the second zone 20.
  • the surfaces of inlet 111 and outlet 112 of buffer zone 110 are identical and correspond to the cross section thereof.
  • the separation device 100 comprises injection means 120, 120a which open at the entrance 111 of the buffer zone 110 and which are capable of injecting on either side of the longitudinal axis X of said zone buffer 110, towards its outlet 112 two jets of clean air 121, 122 at speed elevated in oblique directions Y1, Y2 relative to said axis X so that these two clean air jets 121, 122 meet approximately in a central region 113 of said buffer zone 110.
  • the air injection means comprise slots 120a vertical, here four 120a vertical slots, provided on each side internal walls 110a delimiting said buffer zone, positioned at level of entry 111, on either side of said longitudinal axis X facing each other of the others and turned towards said buffer zone 110.
  • the slots 120a are supplied with clean air through ducts 120 connected to inlets clean air 101 provided on the upper part of the vertical walls 110a of the separation device 100.
  • the air flow injected through of said slots 120a is of the order of 430 m3 / h, which corresponds to a speed discharge in the buffer zone of 0.7 m / s.
  • Figure 2 shows more particularly the ventilation operation of the separation device 100.
  • two planar clean air jets 121, 122 are injected at high speed in oblique directions Y1, Y2 relative to the longitudinal axis X of buffer zone 110.
  • This air jet 123 cannot stably remain in the middle of the zone buffer 110 and moves laterally to hang on one of the two vertical walls 110a of the separation device 100, according to a behavior classic jets.
  • This phenomenon of hanging of the air jet 123 on one of the walls 110a of the separation device 100 creates two recirculation zones 124, 125 of the air from the second zone 20, one of the recirculation zones being closed 124 by the clean air jet 123, the other recirculation zone 125 being open and communicating with the second zone 20.
  • the pressure resistance capacity of the device separation is approximately proportional to the supply air flow or to the square of the, speed blowing air through the slots.
  • the vertical walls 110a opposite comprise perforated sheets and supplied by means of insufflation with sterile and clean air so as to blowing clean air into said buffer zone 110 through said perforations 110'a.
  • the said air perforations 110a "are supplied with sterile air by through the air inlets 101 provided on the upper part of the walls 110. It should be noted that in this case, the air inlets 101 providing the sterile air at said perforations, are distinct from those supplying the conduits 120 air to the slots, and vice versa.
  • the sterile and clean air flow injected through the perforations 110a ' is different from that of the air jets 121, 122 injected into the buffer zone 110 via the slots 120a, the ratio of the two flow rates being between approximately 0.5 and 1, preferably equal to 0.5.
  • the flow of the clean air injected through the perforations 110a ′ is of the order of 200m3 / h.
  • FIG 3 there is shown schematically a bench assembly of the separation device 100.
  • upstream of the separation device 100 there is a clean enclosure 10, equipped with an absolute ceiling filter 3 surmounted by a fan 2 and a prefilter 1.
  • This absolute ceiling filter 3 allows create a vertical unidirectional air flow in the clean enclosure, towards the floor of this enclosure.
  • the floor of this clean enclosure 10 consists of perforated sheets removable. This makes it possible to vary its resistance to the passage of air.
  • the floor of the dirty enclosure is also made of perforated sheets.
  • windows 11 and 21 are provided. to visualize what is happening inside the speakers 10 and 20 respectively.
  • a filtration box 13 associated with a fan 14 which allows to feed the arrivals 101 (see figure 1) provided on the walls vertical 110a of the suction device 100, for injecting clean air via the conduits 120 of the injection means, through slots 120a towards the inside of the buffer zone 110 of the separation device 100.
  • a conveyor 5 whose geometry is adapted to that of the buffer zone 110 passes through said buffer zone 110 of the suction device 100 to transfer to high rate of products or objects from clean enclosure 10 to dirty enclosure 20, and vice versa.
  • the assembly is mounted on supports 4 placed on the floor of the room test.
  • the purpose of the tests carried out on this test bench was to verify that the barrier created in the separation device 100 according to the invention, was indeed insurmountable to the contamination which could be conveyed between the two enclosures or zones when transferring products or objects from one zone to another by through conveyor 5 and that this impassable barrier was capable of resist a pressure difference established between the two enclosures, with possibly an overpressure in the dirty enclosure 20.
  • the separation device according to the invention must be capable of resist such reverse overpressure.
  • the impassable barrier created in the central part (located about abscissa 0.4 m) of the buffer zone of the separation device according to the invention is capable to resist a pressure deviation of the order of 10 Pascals, which is entirely interesting.
  • the separation device according to the invention reduces the rate of contamination transferred between the dirty enclosure and the clean enclosure.

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Description

La présente invention concerne un dispositif de séparation d'une première et d'une deuxième zones dans lesquelles règnent des ambiances différentes.
Le terme "ambiance" désigne ici, les conditions aérauliques, les concentrations gazeuse et particulaire, et en particulier la concentration d'agents contaminants, les conditions de pression et de température, l'hygrométrie etc...
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans les domaines industriels de l'agro-alimentaire, de la médecine, de la biotechnologie, de l'électronique, du nucléaire, et de la chimie, dans lesquels il est nécessaire de maintenir des ambiances différentes dans des zones communiquant entre elles, tout en autorisant le passage fréquent d'objets ou de produits d'une zone à l'autre.
Dans les domaines de l'industrie agro-alimentaire, pharmaceutique ou encore le milieu hospitalier, on cherche à protéger de la contamination extérieure des zones propres où règne une atmosphère stérile, ces zones pouvant être en légère surpression par rapport à l'extérieur, tout en permettant, sans transfert de contamination, le passage de produits ou d'objets desdites zones propres vers l'extérieur où règne une certaine contamination ambiante, et réciproquement.
Par contre, dans le domaine de l'industrie nucléaire, on cherche à protéger l'extérieur d'une éventuelle contamination provenant d'une zone contaminée, tout en permettant également le passage d'objets ou de produits de l'extérieur vers la zone contaminée, et réciproquement. Dans le cas présent, c'est la zone contaminée que l'on cherche à confiner vis-à-vis de l'extérieur.
Actuellement, on connaít trois types de solution pour assurer la séparation des deux zones communiquant entre elles, afin, par exemple, de permettre l'entrée et la sortie d'objets : la protection par sas mécanique, la protection par ventilation et la protection par rideau d'air.
La protection par sas mécanique consiste à interposer entre deux zones à isoler l'une de l'autre, une zone où l'air est contrôlé, séparée desdites zones par des portes étanches actionnables pour leur ouverture et leur fermeture.
Le principal inconvénient d'un tel sas mécanique est que le transfert de produits ou d'objets d'une zone à l'autre via ledit sas, ne peut se faire qu'à de faibles cadences dûes à l'ouverture et à la fermeture des portes de celui-ci.
Dans le cas où la zone à protéger contient un produit susceptible d'être contaminé par l'air ambiant, la protection par ventilation consiste à injecter dans la zone à protéger, un flux laminaire qui souffle vers l'extérieur au travers de l'ouverture d'accès à cette zone. Dans le cas inverse, où il s'agit de protéger le personnel et l'environnement situés à l'extérieur d'un espace contaminé, le confinement dynamique est assuré en mettant en oeuvre une ventilation d'extraction dans cet espace contaminé. Dans l'un et l'autre cas, une règle empirique impose une vitesse minimale de l'air ventilé de l'ordre de 0,5 m/s dans le plan d'ouverture par laquelle les deux zones communiquent, afin d'éviter le transfert, de la contamination dans la zone protégée.
L'efficacité de cette technique de protection par ventilation, n'est cependant pas parfaite, surtout en situation dite "d'effraction", c'est-à-dire lorsque des objets ou produits sont transférés d'une zone à l'autre.
De plus, cette solution de protection impose de traiter et de contrôler, selon le cas, toute la zone à protéger que ce soit la zone propre ou la zone contaminée.
Ainsi, lorsque la zone à protéger est de grande dimension, son traitement et son contrôle entraínent un coût d'équipement et de fonctionnement particulièrement important.
Enfin, cette technique de protection par ventilation n'assure qu'une protection à sens unique, c'est-à-dire qu'elle agit que lorsque les transferts de contamination ne sont possibles que dans un seul sens.
La technique de protection par rideau d'air consiste à injecter simultanément, dans la zone de séparation par laquelle les deux zones communiquent, un ou plusieurs jet(s) d'air propre, adjacent(s) et de même sens, qui forme(nt) une porte fictive entre la zone à protéger et la zone contaminante.
Les documents FR - A - 2 530 163 et FR - A - 2 652 520, proposent des systèmes qui utilisent un rideau d'air pour séparer une zone polluée et une zone propre. Dans les deux cas, le rideau d'air est formé de deux jets d'air propre adjacents et de même sens. La séparation dynamique est ici assurée par un premier jet d'air relativement lent, dont le dard recouvre une totalité d'ouverture. Le deuxième jet relativement rapide par rapport au jet lent, est positionné entre le jet lent et la zone propre. Il a pour fonction de stabiliser le jet lent, par un effet d'aspiration qui plaque ce dernier contre le jet rapide.
Le document FR - A - 2 652 520, propose d'injecter simultanément au rideau d'air propre, de l'air propre de ventilation, à une température adaptée au besoin, à l'intérieur de la zone propre à protéger. Il est précisé que cet air propre de ventilation doit être injecté à un débit sensiblement égal au débit induit par la face du jet rapide du rideau d'air, qui est en contact avec l'air propre de ventilation.
Par ailleurs, dans le document FR - A 2 659 782, il est proposé d'adjoindre un troisième jet d'air propre relativement lent aux deux jets d'air propre utilisés dans les systèmes décrits dans les documents FR - A - 2 530 163 et FR - A - 2 652 520, afin que le jet rapide se trouve situé entre deux jets lents adjacents et de même sens.
En dépit des améliorations apportées par la technique du rideau d'air proposée dans les différents documents précités, le problème du transfert à grande cadence d'objets ou de produits entre les deux zones dans lesquelles règnent des ambiances différentes, sans rupture du confinement desdites zones, n'est absolument pas résolu de façon satisfaisante par aucun des dispositifs connus, notamment dans le cas où il existe un risque de contamination croisée entre les deux zones. En outre, la technique du rideau d'air ne permet pas de résoudre correctement les problèmes notamment de transfert de contamination liés à une éventuelle surpression dans une des zones à séparer.
Enfin, on connaít du document DE 1 087 787 un sas de séparation d'une première et d'une deuxième zones dans lesquelles règnent des ambiances différentes.
Selon ce document, ce sas présente la forme d'un canal limité extérieurement par le sol, une paroi latérale et une paroi horizontale de couverture. Un flux de protection est insufflé dans ce canal par des fentes alimentées en air et réparties dans la paroi latérale, le sol et la paroi horizontale de couverture. Ce flux de protection est insufflé de sorte que lors de sa sortie du canal, il remplit la totalité de la section dudit canal.
Il est alors repris par un dispositif d'aspiration vers une conduite d'évacuation. Le flux de protection présente une vitesse suffisamment élevée pour former une barrière à une voie d'air dirigée au travers du canal en direction opposée à celui-ci.
Un tel sas ne présente pas cependant une très bonne efficacité, car le flux de protection ainsi crée n'est pas suffisant pour former une barrière infranchissable.
Afin de pallier les inconvénients de l'état de la technique précité, l'invention propose un nouveau dispositif perfectionné de séparation d'une première et d'une deuxième zones dans lesquelles règnent des ambiances différentes, qui présente une grande efficacité et permet de créer une barrière infranchissable entre les deux zones, résistant au courant d'air afin notamment de bloquer le passage de la contamination d'une zone à l'autre tout en autorisant le transfert à grande vitesse d'objets ou de produits entre les deux zones sans pour cela rompre leur confinement, y compris dans le cas où il existe un risque de contamination croisée entre celles-ci.
Plus particulièrement, conformément à l'invention, le dispositif de séparation est caractérisé en ce qu'il comprend :
  • une zone tampon qui s'étend selon un axe longitudinal X entre les première et deuxième zones, qui communique par une entrée avec la première zone et par une sortie avec la deuxième zone, et qui est délimitée par deux parois verticales en regard l'une de l'autre qui s'étendent selon l'axe X, comprenant des tôles perforées,
  • des moyens d'insufflation aptes à souffler de l'air stérile et propre dans ladite zone tampon au travers desdites perforations desdites parois verticales, et
  • des moyens d'injection d'air débouchant au niveau de l'entrée de la zone tampon, et aptes à injecter de part et d'autre dudit axe longitudinal X, en direction de la sortie de ladite zone tampon, deux jets d'air propre à vitesse élevée, s'étendant suivant des directions obliques par rapport à l'axe X, qui se croisent dans une région située entre l'entrée et la région centraie de ladite zone tampon de façon à former une barrière infranchissable qui sépare ladite première zone de ladite deuxième zone.
Ainsi, dans le dispositif de séparation conforme à la présente invention, il est créé entre l'entrée et la sortie de la zone tampon, une différence de pression qui permet de résister au courant d'air et de bloquer le passage de la contamination éventuelle d'une zone à l'autre par l'intermédiaire de la barrière infranchissable. Cette barrière infranchissable selon l'invention est créée dans une première partie de la zone tampon située entre son entrée et sa région centrale. La barrière créee dans le dispositif de séparation selon l'invention, peut avantageusement constituer également un frein entre une zone en surpression et l'extérieur afin de limiter le débit d'air sortant de la zone en surpression vers l'extérieur.
Selon un mode de réalisation préféré du dispositif de séparation conforme à l'invention, l'axe longitudinal X de la zone tampon est un axe horizontal, et les moyens d'injection d'air comprennent des fentes verticales prévues sur les faces internes des parois verticales délimitant ladite zone tampon, lesdites fentes étant positionnées au niveau de l'entrée de la zone tampon, de part et d'autre dudit axe longitudinal X en regard les unes des autres, et alimentées en air propre.
En particulier, il peut être prévu quatre fentes verticales sur chacune des faces internes verticales en regard de la zone tampon.
Il convient de noter que la capacité de résistance en pression du dispositif de séparation selon l'invention et plus particulièrement de la zone tampon de ce dispositif, est sensiblement proportionnelle au débit d'air soufflé au travers desdites fentes ou encore au carré de la vitesse de soufflage de l'air propre injecté au travers desdites fentes.
Ainsi, il est possible d'augmenter la résistance en pression dudit dispositif, en multipliant les fentes ou en faisant croítre la vitesse de l'air soufflé à travers desdites fentes.
Il est à noter que le débit d'air soufflé au travers desdites fentes et le nombre de fentes prévues à l'entrée de la zone tampon dépendent de sa taille et notamment de sa section.
Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif de séparation conforme à la présente invention, la zone tampon est délimitée par des deux parois verticales en regard, un fond et un plafond qui forment un parallélépipède rectangle dont la section droite est de l'ordre de 0,2 m2, et les moyens d'injection d'air injectent au travers desdites fentes des jets d'air propre à un débit de l'ordre de 400 m3/h afin que la barrière infranchissable formée à l'intérieur de ladite zone de tampon soit capable de résister à une différence de pression entre la sortie et l'entrée de la zone tampon comprise environ entre 5 et 10 Pascals.
Lorsqu'on impose une différence de pression entre l'entrée et la sortie de la zone tampon de l'ordre de 20 Pascals, la barrière infranchissable créee à l'intérieur de ladite zone tampon permet encore de réduire d'un facteur 10 le taux de contamination transféré entre l'entrée et la sortie de celle-ci.
Préférentiellement, le rapport entre le débit d'air stérile et propre injecté au travers desdites perforations et le débit des jets d'air propre injectés au niveau de l'entrée de ladite zone tampon en direction de sa sortie, est compris environ entre 0,5 et 1.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
  • la figure 1 est une vue schématique en perspective du dispositif de séparation selon l'invention,
  • la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale du dispositif de la figure 1, positionné entre une première et une deuxième zones,
  • la figure 3 est une vue schématique de face d'un banc d'essai du dispositif de séparation selon l'invention,
  • la figure 4 représente des courbes de résultats d'essais réalisés sur le banc d'essai de la figure 3.
Sur les figures 1 et 2, on a représenté un dispositif de séparation 100 d'une première et d'une deuxième zones 10, 20 dans lesquelles règnent des ambiances différentes.
La première zone 10 est ici une zone à protéger, par exemple une zone propre dans laquelle l'air est stérile et où règne généralement une légère surpression. La deuxième zone 20 est par exemple une zone sale à la pression atmosphérique, dans laquelle l'air est chargé d'agents contaminants.
Il convient de noter que dans la plupart des cas réels, c'est la zone propre qui est mise en surpression par rapport à la zone sale mais lorsque cette surpression n'existe pas, il se peut que la zone sale se trouve de manière transitoire à une pression supérieure, sous l'effet de courant d'air ou de perturbations créees par des activités de production.
Le dispositif de séparation 100 représenté sur les figures 1 et 2 comporte ici deux parois verticales 110a en regard l'une de l'autre, un plafond 110c et un fond 110b qui forment un parallélépipède rectangle et délimitent entre eux une zone tampon 110. Cette zone tampon 110 s'étend suivant un axe longitudinal X, ici horizontal, entre les première et deuxième zones 10, 20.
Selon le mode de réalisation représenté, la zone tampon 110 présente une longueur d'environ 0,8 m et une section droite de l'ordre de 0,2 m2.
La zone tampon 110 communique par une entrée 111 avec la première zone 10 à protéger ou à confiner et par une sortie 112 avec la deuxième zone 20. Les surfaces de l'entrée 111 et de la sortie 112 de la zone tampon 110 sont identiques et correspondent à la section droite de celle-ci.
En outre, le dispositif de séparation 100 comprend des moyens d'injection d'air 120, 120a qui débouchent au niveau de l'entrée 111 de la zone tampon 110 et qui sont aptes à injecter de part et d'autre de l'axe longitudinal X de ladite zone tampon 110, en direction de sa sortie 112 deux jets d'air propre 121, 122 à vitesse élevée suivant des directions obliques Y1, Y2 par rapport audit axe X de sorte que ces deux jets d'air propre 121, 122 se rejoignent approximativement dans une région centrale 113 de ladite zone tampon 110.
Plus particulièrement, les moyens d'injection d'air comprennent des fentes verticales 120a, ici quatre fentes verticales 120a, prévues sur chacune des faces internes des parois verticales 110a délimitant ladite zone tampon, positionnées au niveau de l'entrée 111, de part et d'autre dudit axe longitudinal X en regard les unes des autres et tournées en direction de ladite zone tampon 110. Les fentes 120a sont alimentées en air propre par l'intermédiaire de conduits 120 reliés à des arrivées d'air propre stériles 101 prévues sur la partie supérieure des parois verticales 110a du dispositif de séparation 100.
Selon le mode de réalisation représenté, le débit d'air injecté au travers desdites fentes 120a est de l'ordre de 430 m3/h, ce qui correspond à une vitesse débitante dans la zone tampon de 0,7 m/s.
La figure 2 montre plus particulièrement le fonctionnement aéraulique du dispositif de séparation 100.
Comme on peut le voir sur cette figure, au travers des fentes verticales 120a prévues sur chacune des faces intemes des parois verticales 110a du dispositif de séparation 100, sont injectés deux jets d'air propre plan 121, 122, à grande vitesse selon des directions obliques Y1, Y2 par rapport à l'axe longitudinal X de la zone tampon 110.
Ces deux jets plans 121, 122 d'air propre se rejoignent dans une région située entre l'entrée 111 et la région centrale 113 de la zone tampon 110, ici cette région étant plus particulièrement la région centrale 113, et forment une barrière infranchissable qui sépare ladite première zone 110 de la deuxième zone 20. Le jet d'air 123 formé par la confluence des deux jets obliques 121, 122 s'engage dans la deuxième zone 20 au travers de la sortie 112 de la zone tampon.
Ce jet d'air 123 ne peut de manière stable rester au milieu de la zone tampon 110 et se déplace latéralement pour venir s'accrocher sur une des deux parois verticales 110a du dispositif de séparation 100, selon un comportement classique des jets. Ce phénomène d'accrochage du jet d'air 123 sur une des parois 110a du dispositif de séparation 100 crée deux zones de recirculation 124, 125 de l'air issu de la deuxième zone 20, l'une des zones de recirculation étant fermée 124 par le jet d'air propre 123, l'autre zone de recirculation 125 étant ouverte et communiquant avec la deuxième zone 20.
Comme cela sera décrit plus en détail ultérieurement, des essais réalisés sur un banc d'essai représenté sur la figure 3, qui intègre le dispositif de séparation 100, ont montré que la barrière créee à l'intérieur du dispositif de séparation tel que représenté sur les figures 1 et 2, était capable de résister à une différence de pression comprise environ entre 5 et 10 Pascals, pour un débit d'air injecté dans les fentes de l'ordre de 400 m3/h, préférentiellement, 430m3/h, la section droite de la zone tampon étant de l'ordre de 0,2 m2 et de préférence égale à 0,17 m2. Ce débit d'air injecté correspond à une vitesse débitante dans la zone tampon 110, de l'ordre de 0,7 m/s.
Bien entendu, il est possible d'augmenter la résistance en pression du dispositif de séparation en augmentant le nombre de fentes sur chaque face interne de chaque paroi verticale ou en faisant croítre la vitesse de l'air propre soufflé au travers desdites fentes. La capacité de résistance en pression du dispositif de séparation est environ proportionnelle au débit d'air soufflé ou au carré de la,vitesse de soufflage de l'air à travers les fentes.
Selon une caractéristique du dispositif de séparation 100 représenté sur les figures 1 et 2, les parois verticales 110a en regard comprennent des tôles perforées et alimentées par des moyens d'insufflation en air stérile et propre de façon à souffler de l'air propre dans ladite zone tampon 110 au travers desdites perforations 110'a. L'alimentation en air stérile desdites perforations 110a" s'effectue par l'intermédiaire des arrivées d'air 101 prévues sur la partie supérieure des parois verticales 110. Il est à préciser que dans ce cas, les arrivées d'air 101 foumissant l'air stérile auxdites perforations, sont distinctes de celles alimentant les conduits d'air 120 jusqu'aux fentes, et réciproquement. En effet, le débit d'air stérile et propre injecté au travers des perforations 110a' est différent de celui des jets d'air 121, 122 injectés dans la zone tampon 110 via les fentes 120a, le rapport des deux débits étant compris environ entre 0,5 et 1, préférentiellement égale à 0,5. Ce qui veut dire que pour un débit de jets d'air propre 121, 122 de l'ordre de 400 m3/h, le débit de l'air propre injecté au travers des perforations 110a' est de l'ordre de 200m3/h.
Cet air propre arrive directement dans les zones de recirculation 124, 125, ce qui permet d'augmenter l'efficacité de la barrière infranchissable créee par les jets d'air propre, plans 121, 122 dans la zone centrale de la zone tampon 1.
Sur la figure 3, on a représenté schématiquement un montage de banc d'essais du dispositif de séparation 100.
Comme on peut le voir sur la figure 3, en amont du dispositif de séparation 100 se trouve une enceinte propre 10, équipée d'un filtre absolu plafonnier 3 surmonté d'un ventilateur 2 et d'un préfiltre 1. Ce filtre absolu plafonnier 3 permet de créer dans l'enceinte propre un flux unidirectionnel vertical d'air, en direction du plancher de cette enceinte.
Le plancher de cette enceinte propre 10 est constitué de tôles perforées amovibles. Ceci permet de faire varier sa résistance au passage de l'air.
En aval du dispositif de séparation 100, se trouve une enceinte sale 20 alimentée en air contaminé par un ventilateur plafonnier 12 pour mettre l'enceinte sale éventuellement en surpression, le ventilateur plafonnier ne comportant aucun filtre bien entendu.
Le plancher de l'enceinte sale est également constitué de tôles perforées.
Comme on peut le voir sur la figure 3, il est prévu des fenêtres 11 et 21 pour visualiser ce qui se passe à l'intérieur respectivement des enceintes 10 et 20. Il est également prévu un caisson de filtration 13 associé à un ventilateur 14 qui permet d'alimenter les arrivées 101 (voir la figure 1) prévues sur les parois verticales 110a du dispositif d'aspiration 100, pour injecter de l'air propre via les conduits 120 des moyens d'injection, au travers des fentes 120a vers l'intérieur de la zone tampon 110 du dispositif de séparation 100.
Un convoyeur 5 dont la géométrie est adaptée à celle de la zone tampon 110 traverse ladite zone tampon 110 du dispositif d'aspiration 100 pour transférer à cadence élevée des produits ou objets de l'enceinte propre 10 vers l'enceinte sale 20, et réciproquement.
L'ensemble est monté sur des supports 4 posés sur le sol de la salle d'essais.
En jouant sur les débits d'air crées par les ventilateurs 2 et 12, on peut alors modifier les pressions dans chacune des enceintes et créer ainsi une différence de pression aux bornes du dispositif de séparation 100.
Le but des essais réalisés sur ce banc d'essais, a été de vérifier que la barrière créee dans le dispositif de séparation 100 conforme à l'invention, était bien infranchissable à la contamination qui pouvait être véhiculée entre les deux enceintes ou zones lors de transfert de produits ou d'objets d'une zone à l'autre par l'intermédiaire du convoyeur 5 et que cette barrière infranchissable était capable de résister à une différence de pression établie entre les deux enceintes, avec éventuellement une surpression dans l'enceinte sale 20.
Bien entendu, dans la plupart des cas réels, c'est l'enceinte propre qui est mise en surpression, mais lorsque cette surpression n'existe pas, il se peut que l'enceinte sale se trouve de manière transitoire à une pression supérieure, sous l'effet de courant d'air ou de perturbations créees par des activités de production par exemple.
De ce fait, le dispositif de séparation selon l'invention, doit être capable de résister à une telle surpression inversée.
Au cours des essais, des mesures au compteur de particules par l'intermédiaire d'une sonde de prélèvement isocinétique ont été réalisées.
La sonde a été déplacée axialement le long de la zone tampon à partir de la zone propre située à l'abscisse X = 0 (entrée de la zone tampon), jusqu'à la zone sale située à l'abscisse X = 0,8 m (sortie de la zone tampon).
Les conditions de fonctionnement du dispositif d'aspiration 100 dans le banc d'essais tel que représenté sur la figure 3 sont les suivantes :
  • la vitesse de l'air sortant des fentes est de 7m/s,
  • le débit d'air sortant des fentes est de l'ordre de 432 m3/h,
  • pas d'alimentation des parois verticales perforées.
Les résultats obtenus au cours de ces essais apparaissent sur la figure 4 sur laquelle sont représentées différentes courbes pour différentes valeurs d'écart de pression entre l'entrée et la sortie de la zone tampon du dispositif de séparation 100, l'enceinte sale 20 étant en surpression.
Comme le montre les différentes courbes représentées sur la figure 4, la barrière infranchissable créee dans la partie centrale (située à environ d'abscisse 0,4 m) de la zone tampon du dispositif de séparation selon l'invention, est capable de résister à un écart de pression de l'ordre de 10 Pascals, ce qui est tout à fait intéressant.
Lorsque l'écart de pression entre l'entrée et la sortie de la zone tampon est de 21 Pascals, on peut vérifier que le dispositif de séparation selon l'invention permet de réduire d'un facteur 10 le taux de contamination transféré entre l'enceinte sale et l'enceinte propre.
Les mesures dont les résultats sont représentés sur la figure 4, ont été effectuées sur l'axe longitudinal X de la zone tampon dudit dispositif de séparation.
Cependant, il a été vérifié que les résultats obtenus ne dépendent pas du fait que les mesures ont été réalisées sur l'axe longitudinal X de la zone tampon.
Par exemple, pour une différence de pression de 10 Pascals, il a été vérifié que les résultats de mesures sont identiques à ceux effectués sur l'axe longitudinal X de la zone tampon 110 lorsque ces mesures sont faites en d'autres points (non situés sur l'axe X) de la section droite de cette zone tampon.
La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.

Claims (5)

  1. Dispositif de séparation (100) d'une première et d'une deuxième zones (10, 20) dans lesquelles règnent des ambiances différentes, caractérisé en ce qu'il comprend :
    une zone tampon (110) qui s'étend suivant un axe longitudinal X entre les première et deuxième zones (10, 20), qui communique par une entrée (111) avec la première zone (10) et par une sortie (112) avec la deuxième zone (20), et qui est délimitée par deux parois verticales (110a) en regard l'une de l'autre qui s'étendent selon l'axe X, comprenant des tôles perforées,
    des moyens d'insufflation aptes à souffler de l'air stérile et propre dans ladite zone tampon (110) au travers desdites perforations (110a') desdites parois verticales (110a), et
    des moyens d'injection d'air (120, 120a) débouchant au niveau de l'entrée (111) de la zone tampon (110), et aptes à injecter de part et d'autre dudit axe longitudinal X, en direction de la sortie (112) de ladite zone tampon (110), deux jets d'air propre (121, 122) à vitesse élevée, s'étendant suivant des directions obliques (Y1, Y2) par rapport à l'axe X, qui se croisent dans une région située entre l'entrée (111) et la région centrale (113) de ladite zone tampon (110), de façon à former une barrière infranchissable qui sépare ladite première zone (10) de la deuxième zone (20).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe longitudinal X de ladite zone tampon (110) est un axe horizontal, et les moyens d'injection d'air comprennent des fentes verticales (120a) prévues sur les faces intemes des parois verticales (110a) délimitant ladite zone tampon (110), lesdites fentes (120a) étant positionnées au niveau de l'entrée (111) de la zone tampon (110), de part et d'autre dudit axe longitudinal X en regard les unes des autres, et alimentées en air propre.
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu quatre fentes verticales (120a) sur chacune desdites faces internes verticales en regard de ladite zone tampon (110).
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone tampon (110) est délimitée par les deux parois verticales en regard, un fond et un plafond qui forment un parallélépipède rectangle dont la section droite est de l'ordre de 0,2 m2, et en ce que les moyens d'injection d'air (120, 120a) injectent au travers desdites fentes (120a) des jets d'air propre à un débit de l'ordre de 400m3/h, afin que la barrière infranchissable formée à l'intérieur de ladite zone tampon (110) soit capable de résister à une différence de pression entre la sortie (111) et l'entrée (112) de la zone tampon (110) comprise entre 5 et 10 Pascals.
  5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre le débit d'air stérile et propre injecté au travers desdites perforations (110a') et le débit des jets d'air propre (121, 122) injectés au niveau de l'entrée (111) de ladite zone tampon (110) en direction de sa sortie (112), est compris environ entre 0,5 et 1.
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