FR3031912A1

FR3031912A1 - Systeme de depollution active de gaz d'echappement et procedes associes

Info

Publication number: FR3031912A1
Application number: FR1500130A
Authority: FR
Inventors: Patrice Christian Philippe Charles Chevalier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2016-07-29

Abstract

L'invention Système de Dépollution Active concerne un ensemble de moyens de récupération, de séparation et de filtrage des composants des gaz d'échappement notamment des moteurs à combustion, et de moyens de stockage des composants nocifs pour l'environnement, lesdits moyens notamment constitués d'au moins un système de séparation centrifuge cyclonique multi-étagée permettant d'isoler chacun des composants gazeux en fonction de sa masse volumique, d'au moins un dispositif optionnel de récupération et stockage en continu des composants non gazeux et d'au moins un système de compression et de stockage des gaz nocifs. L'invention à été conçue pour abaisser le niveau de pollution de toute installation rejetant des composants nocifs gazeux ou non, pour par exemple rendre "propres" et aptes à circuler en milieu urbain les véhicules réputées polluants, comme les bus et les véhicules de livraison, sans qu'il soit nécessaire de changer leur motorisation pour respecter les réglementations locales ou nationales. L'invention est donc particulièrement destinée à réduire l'empreinte carbone desdits véhicules dans le cadre de la transition énergétique.

Description

1 SYSTÈME DE DÉPOLLUTION ACTIVE DE GAZ D'ÉCHAPPEMENT ET PROCÉDÉS ASSOCIÉS INTRODUCTION La prise de conscience par les utilisateurs des méfaits de la pollution et de la diminution des réserves d'hydrocarbures a permis l'ouverture du marché des véhicules utilisant des sources d'énergie alternatives au pétrole, notamment des véhicules électriques alimentés par batteries ou par des piles à combustible hydrogène, ou encore plus récemment des véhicules avec des moteurs à air, et d'autres sources d'énergies décarbonées. Mais la disponibilité de ces nouvelles technologies ne fait évoluer que lentement la composition du parc automobile mondial, principalement pour des raisons d'acceptabilité économique et comportementale de la part des usagers. Nul doute que les décennies à venir vont voir l'émergence de celle de ces technologies, ou toute combinaison de ces technologies, qui va finir par s'imposer comme dans toute évolution technologique majeure; en attendant, l'invention ici présentée propose une solution immédiatement opérationnelle simple à fabriquer et utilisant des matériaux peu couteux. Plutôt que d'envisager des solutions embarquées de traitement et de transformation du principal composant gazeux récupéré par les dispositifs de l'invention, à savoir le dioxyde de carbone, l'invention ici présentée comprend notamment des moyens de stockage dudit dioxyde de carbone, lesdits moyens de stockage étant adaptés aux quantités rejetées par kilomètre parcouru dudit dioxyde de carbone par le moteur qui les émet, et de l'autonomie souhaitée. Bien que le déstockage en milieu non pollué puisse être laissé à l'initiative des utilisateurs de la présente invention, il va de soi que c'est le déstockage dans des installations dédiées qui devra être privilégié et permettre une pluralité d'utilisations potentielles. Avantageusement, ledit dioxyde de carbone peut par exemple être utilisé pour la fabrication d'hydrocarbure synthétique dans des installations à poste. ÉTAT DE LA TECHNOLOGIE Les séparateurs centrifuges cycloniques existent depuis plusieurs décennies et ont fait l'objet de nombreux dépôts dont une grande partie est aujourd'hui tombée dans la domaine publique, et les brevets les plus récents ont principalement été déposés par les fabricants mondiaux d'aspirateurs, ou pour protéger des inventions se proposant de séparer gaz et liquide. Les inventions et brevets portant sur l'objet de la présente invention sont peu nombreux, comme par exemple le document WO 9524959 (A1) présentant un "Procédé et dispositif pour la dépollution des processus de combustion par l'élimination totale des oxydes d'azote des gaz de combustion", ou encore le document WO 2011002277 (A1) présentant un "Procédé d'élimination du dioxyde de carbone présent dans un flux de fluide et ensemble séparateur pour fluide", ou encore le document WO 2009092998 (A1) présentant un "Système et procédé de séparation destiné à séparer un mélange de fluides à l'aide de ce système de séparation". Concernant les dispositifs de filtration mobile en continu, les inventions et brevets sont également nombreux et souvent anciens, mais peu portent sur l'objet de la présente invention, parmi lesquels on peut citer le document FR 2361140 (A1) présentant 3031912 2 un "Procédé de filtration et filtre en continu à courroie", ou encore le document EP 0487185 (A2) présentant un "Dispositif avec bande filtrante mobile", ou encore le document FR 2771021 (A1) présentant une "Bande filtrante pour appareil de filtrage ou de séchage". L'ensemble de ces inventions ont incontestablement fait progresser l'état de la technique, mais n'offrent pas une solution intégrée et spécialisée, points faibles que l'invention ici présentée a cherché à corriger. DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte un ensemble de moyens de récupération, de séparation et de filtrage des composants des gaz d'échappement et de moyens de stockage après compression desdits composants les plus nocifs.

10 L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un système de séparation centrifuge cyclonique (300) composé d'au moins un étage (3n0) constitué d'au moins une turbine (3n4) entrainée dans un mouvement rotatif par l'expulsion des gaz d'échappement et optionnellement entrainée par un autre moyen moteur (305), ladite turbine tournant à l'intérieur d'un corps cylindrique (3n6) évidé dans sa partie centrale et entourée à sa périphérie d'une partie perforée semi-annulaire en utilité de crible (3n1), la 15 rotation de ladite turbine entrainant un flux cyclonique qui projette par gravité contre ledit crible semi- annulaire périphérique les gaz de masse volumique supérieure ou égale à celle des gaz à isoler, lesdits gaz étant entraînés par une force centrifuge les faisant traverser la partie perforée dont les perforations sont adaptées à ladite masse volumique, les autres gaz plus légers étant expulsés suivant un flux cyclonique par la partie centrale évidée pour être soit dirigés vers une autre étage au fonctionnement 20 similaire, soit expulsés dans les dispositifs d'échappement. L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un système de séparation centrifuge cyclonique (300) composé au moins un étage (3n0) permettant la séparation des gaz d'échappement comportant notamment des dispositifs de réglage de débit des gaz séparés, dispositifs notamment constitués de vannes (3n3) dont le positionnement est commandé par le système de pilotage de 25 l'installation. L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un système de séparation centrifuge cyclonique (300) composé au moins un étage (3n0) permettant la séparation des gaz d'échappement comportant notamment des dispositifs de mesure de contrôle de la qualité des gaz séparés, ladite qualité des gaz séparés étant mesurée par des sondes (3n2) installées à la sortie des parties perforées 30 périphériques (3n1); étant précisé que les dites sondes permettent le bon fonctionnement de l'ensemble géré par le système de pilotage et le contrôle du débit en commandant notamment le degré d'ouverture des vannes (3n3) notamment à étranglement installées, et/ou du niveau de compression lorsque lesdits gaz ne sont pas expulsés dans l'atmosphère mais stockés après compression. L'invention est caractérisée en ce qu'elle est susceptible de faire l'objet d'une pluralité de variantes 35 d'exécution, notamment à simple étage ou multi-étages, avec récupération commune ou isolée, sans 3031912 3 filtration ou avec filtration avec une pluralité de type de filtres adaptés à la filtration/absorption recherchée qu'ils soient solides ou liquides. La figure 3 présente notamment une variante d'exécution de séparation tétrachotomique, dans laquelle le premier étage (310) est destiné à isoler les gaz de masse volumique supérieure ou égale à celle du 5 dioxyde de carbone, le second étage (320) est destiné à isoler les gaz de masse volumique comprise entre celle du dioxyde de carbone et celle y comprise de l'azote et donc dont celle de l'oxygène, le troisième étage (330) est destiné à isoler les gaz de masse volumique comprise entre celle de l'azote et celle non comprise de la vapeur d'eau, le quatrième étage (330) étant destiné à faire passer ladite vapeur d'eau de l'état gazeux à l'état liquide par refroidissement, ladite eau liquide ainsi obtenue étant libérée et le reliquat 10 gazeux étant soit relâché dans l'atmosphère soit compressé pour stockage en fonction du type de moteur. L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte optionnellement et en amont du système de séparation centrifuge cyclonique (300), un système (200) additionnel de récupération et de traitement de particules solides notamment des agrégats de suie dégagés par les moteurs diesels et inséré à l'intérieur d'un carter (201), ledit système étant constitué d'une bande récupératrice (210) s'appuyant sur une structure 15 cylindrique principale (202) mise en mouvement rotatif par un système moteur (203) et sur laquelle elle s'entoure en étant partiellement déviée et guidée pour s'entourer autour d'une deuxième structure cylindrique (204) cannelée en ce qu'elle comporte à sa périphérie des cannelures (205). L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte optionnellement un système (200) additionnel de récupération et de traitement de particules solides dont l'une des variantes d'exécution ici présentée 20 comporte notamment une bande récupératrice (210) constituée notamment d'une enveloppe extérieure semi-souple (211) dont les bords s'appuient sur les rebords périphériques de la structure cylindrique principale (202) qui la maintiennent en place, et que ladite bande récupératrice (210) est prolongée dans son épaisseur par une bande souple notamment constituée par un composé compressible (212) dans lequel sont projetés par gravité les résidus solides issus des gaz d'échappement à travers une structure de 25 maintien (213) dudit composé compressible, ladite projection assurée par une turbine (205) à effet cyclonique tournant à l'intérieur de la structure cylindrique principale (202). L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte optionnellement un système (200) additionnel de récupération et de traitement de particules solides comportant notamment une bande récupératrice (210) et caractérisée en ce que ladite bande récupératrice (210) est notamment constituée d'un composé 30 compressible et que ledit composé compressible (212) est compressé (212c) par tension au contact de la deuxième structure cylindrique (204) cannelée, et que ladite compression entraine par écrasement la désagrégation et la libération des résidus d'agrégats et leur chargement dans les cannelures (205) de ladite structure cylindrique, lesdits résidus étant chassés desdites cannelures au moment du passage devant la canalisation d'injection (206) par le flux partiel de gaz provenant de l'échappement et prélevé par 35 la canalisation (121), puis propulsés vers une structure catalytique dédiée (120) et intégrée au pot 3031912 4 catalytique principal (110) par ledit flux partiel de gaz pour être réinjectés par la canalisation (122) dans le pot catalytique principal (110), ladite injection assurant un nouveau traitement dudit flux et desdits résidus qu'il contient. L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de compression des gaz sélectionnés.

5 L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de stockage et de déstockage desdits gaz. L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de contrôle, de régulation et de pilotage des dispositifs, les dits moyens étant notamment constitués d'au moins un calculateur intégrant des moyens notamment constitués de l'ensemble des algorithmes et programmes informatiques aptes à gérer son pilotage en fonction des informations fournies par les différents capteurs et par les bases de données 10 qu'il contient, pour notamment contrôler et gérer la qualité de la séparation des différents gaz. L'invention n'est en rien limitée aux modes de réalisation décrits et présentés dans les différentes figures, qui ne sont illustrées et données qu'à titre d'exemples de variantes d'exécution possibles. Les caractéristiques, buts et avantages de la présente invention ici présentés ne le sont qu'à titre d'exemples non limitatifs.

3031912 5 FIGURES Les dessins annexés illustrent l'invention. La figure 1 représente une vue schématique des principaux éléments composant l'invention . La figure 2 représente une vue en coupe d'une variante d'exécution du système de récupération des 5 agrégats résiduels. La figure 3 représente une vue en coupe des principaux éléments d'une variante d'exécution à quatre étages du système de séparation.

Claims

REVENDICATIONS1- Dispositif de dépollution active de gaz d'échappement, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un système de séparation centrifuge cyclonique (300) composé d'au moins un étage (3n0) constitué d'au moins une turbine (3n4) entrainée dans un mouvement rotatif par l'expulsion des gaz d'échappement et optionnellement entrainée par un autre moyen moteur (305), ladite turbine tournant à l'intérieur d'un corps cylindrique (3n6) évidé dans sa partie centrale et entourée à sa périphérie d'une partie perforée semiannulaire en utilité de crible (3n1), la rotation de ladite turbine entrainant un flux cyclonique qui projette par gravité contre ledit crible semi-annulaire périphérique les gaz de masse volumique supérieure ou égale à celle des gaz à isoler, lesdits gaz étant entrainés par une force centrifuge les faisant traverser la partie perforée dont les perforations sont adaptées à ladite masse volumique, les autres gaz plus légers étant expulsés suivant un flux cyclonique par la partie centrale évidée pour être soit dirigés vers une autre étage au fonctionnement similaire, soit expulsés dans les dispositifs d'échappement.
2- Dispositif de dépollution active de gaz d'échappement, caractérisé selon la revendication 1 en ce qu'il comporte au moins un système de séparation centrifuge cyclonique (300) composé au moins un étage (3n0) permettant la séparation des gaz d'échappement comportant notamment des dispositifs de réglage de débit des gaz séparés, dispositifs notamment constitués de vannes (3n3) dont le positionnement est commandé par le système de pilotage de l'installation.
3- Dispositif de dépollution active de gaz d'échappement, caractérisé selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce qu'il comporte au moins un système de séparation centrifuge cyclonique (300) composé au moins un étage (3n0) permettant la séparation des gaz d'échappement comportant notamment des dispositifs de mesure de contrôle de la qualité des gaz séparés, ladite qualité des gaz séparés étant mesurée par des sondes (3n2) installées à la sortie des parties perforées périphériques (3n1).
4- Dispositif de dépollution active de gaz d'échappement, caractérisé selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce qu'il comporte optionnellement et en amont du système de séparation centrifuge cyclonique (300), un système (200) additionnel de récupération et de traitement de particules solides notamment des agrégats de suie dégagés par les moteurs diesels et inséré à l'intérieur d'un carter (201), ledit système étant constitué d'une bande récupératrice (210) s'appuyant sur une structure cylindrique principale (202) mise en mouvement rotatif par un système moteur (203) et sur laquelle elle s'entoure en étant partiellement déviée et guidée pour s'entourer autour d'une deuxième structure cylindrique (204) cannelée en ce qu'elle comporte à sa périphérie des cannelures (205).
5- Dispositif de dépollution active de gaz d'échappement, caractérisé selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce que le système de séparation est un système de séparation tétrachotomique, dans laquelle le premier étage (310) est destiné à isoler les gaz de masse volumique supérieure ou égale à celle du dioxyde de carbone, le second étage (320) est destiné à isoler les gaz de 3031912 7 masse volumique comprise entre celle du dioxyde de carbone et celle y comprise de l'azote, le troisième étage (330) est destiné à isoler les gaz de masse volumique comprise entre celle de l'azote et celle non comprise de la vapeur d'eau, le quatrième étage (330) étant destiné à faire passer ladite vapeur d'eau de l'état gazeux à l'état liquide par refroidissement. 5
6-Dispositif de dépollution active de gaz d'échappement, caractérisé selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce qu'il comporte optionnellement un système (200) additionnel de récupération et de traitement de particules solides dont l'une des variantes d'exécution ici présentée comporte notamment une bande récupératrice (210) constituée notamment d'une enveloppe extérieure semi-souple (211) dont les bords s'appuient sur les rebords périphériques de la structure cylindrique 10 principale (202) qui la maintiennent en place, et que ladite bande récupératrice (210) est prolongée dans son épaisseur par une bande souple notamment constituée par un composé compressible (212) dans lequel sont projetés par gravité les résidus solides issus des gaz d'échappement à travers une structure de maintien (213) dudit composé compressible, ladite projection 15 assurée par une turbine (205) à effet cyclonique tournant à l'intérieur de la structure cylindrique principale (202). 15
7-Dispositif de dépollution active de gaz d'échappement, caractérisé selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce qu'il comporte optionnellement un système (200) additionnel de récupération et de traitement de particules solides dont l'une des variantes d'exécution ici présentée comporte notamment une bande récupératrice (210) et caractérisée en ce que ladite bande récupératrice (210) est notamment constituée d'un composé compressible et que ledit composé compressible (212) est 20 compressé (212c) par tension au contact de la deuxième structure cylindrique (204) cannelée, et que ladite compression entraine par écrasement la désagrégation et la libération des résidus d'agrégats et leur chargement dans les cannelures (205) de ladite structure cylindrique, lesdits résidus étant chassés desdites cannelures au moment du passage devant la canalisation d'injection (206) par le flux partiel de gaz provenant de l'échappement et prélevé par la canalisation (121), puis propulsés vers une structure 25 catalytique dédiée (120) et intégrée au pot catalytique principal (110) par ledit flux partiel de gaz pour être réinjectés par la canalisation (122) dans le pot catalytique principal (110).
8- Dispositif de dépollution active de gaz d'échappement, caractérisé salon l'une quelconque des revendications précédentes en ce qu'il comporte des moyens de compression des gaz sélectionnés.
9- Dispositif de dépollution active de gaz d'échappement, caractérisé selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes en ce qu'il comporte des moyens de stockage et de déstockage des gaz sélectionnés.
10- Dispositif de dépollution active de gaz d'échappement, caractérisé selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce qu'il comprend des moyens de contrôle, de régulation et de pilotage des dispositifs et notamment au moins un calculateur intégrant des moyens notamment constitués de 35 l'ensemble des algorithmes et programmes informatiques aptes à gérer son pilotage en fonction des 3031912 8 informations fourniès par les différents capteurs et par les bases de données qu'il contient, pour notamment contrôler et gérer la qualité de la séparation des différents gaz.