FR3099380A1 - Dispositif de filtration pour installation à atmosphère contrôlée, installation et procédé de mise en œuvre correspondants - Google Patents
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Abstract
Ce dispositif de filtration (1) comprend un corps (2), au moins un filtre (3), au moins un manchon (4), ainsi que des moyens (25, 26, 27, 28) aptes à fixer une première extrémité (42) du manchon sur le corps, de manière étanche. La seconde extrémité (43) ouverte du manchon définit un pourtour (44) apte à être solidarisé de manière étanche sur un organe de raccordement (6), destiné à coopérer avec la conduite d’entrée ou de sortie de l’installation.
L’invention, qui prévoit de faire appel à un manchon fixé de manière étanche sur les parois du filtre, permet de s’affranchir de la présence intempestive des intervalles de passage d’air, qui sont constatés dans l’art antérieur. L’air contaminé ne contourne pas le filtre de remplacement, lors du retrait du filtre usagé puis de la mise en place du filtre de remplacement. L’invention autorise donc un procédé réellement sécurisé, par opposition à l’art antérieur.
Figure pour l’abrégé: Fig. 8
Description
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne tout d’abord un dispositif de filtration destiné à équiper une installation à atmosphère contrôlée. L’invention a également pour objet une telle installation à atmosphère contrôlée, qui est équipée d’au moins un tel dispositif de filtration. L’invention concerne en outre un procédé, permettant la mise en œuvre de cette installation.
L’invention a trait à tout type d’installation à atmosphère contrôlée, qui utilise au moins un dispositif assurant la filtration des gaz, en particulier de l’air, s’écoulant dans cette installation. De manière générale, une telle installation comprend une cellule dite de travail, des moyens d’admission des gaz dans cette cellule, ainsi que des moyens d’évacuation de ces gaz hors de cette cellule.
Selon une première variante principale de l’invention, la cellule de travail est une cellule de confinement, laquelle est pourvue d’au moins une paroi formant une délimitation entre deux espaces, qui sont avantageusement mutuellement hermétiques. Ce confinement peut être de type biologique destiné à la prise en charge de patients contaminés, présentant un risque épidémique élevé. Elle trouve également son application à d’autres types de confinement, en particulier la manipulation de produits radioactifs dans l’industrie nucléaire ou encore de produits toxiques dans l’industrie chimique et pharmaceutique. Les espaces précités comprennent tout d’abord un espace extérieur, non confiné. L’autre espace, dénommé confiné, doit être isolé de façon la plus absolue possible par rapport à l’espace extérieur précité. Dans le cas du confinement biologique, le patient à traiter est reçu au sein de cet espace confiné.
En service, il est nécessaire de procéder à une ventilation de la cellule de confinement, de manière continue ou périodique. On conçoit que l’air, circulant dans l’espace confiné de la cellule de confinement, se trouve soumis à une contamination. Il convient donc d’évacuer cet air vicié, puis de le filtrer au sein d’un dispositif de filtration aval, avant de le rejeter en toute sécurité. Dans certains types d’installation de confinement, il est également nécessaire de réaliser une filtration en amont. En d’autres termes, l’air admis dans la cellule de confinement est soumis à un passage préalable dans un dispositif de filtration supplémentaire. Dans cette première variante, la circulation des gaz peut être mise en œuvre indifféremment en mode soufflage ou extraction, à savoir qu’il est prévu un ventilateur placé dans la partie respectivement amont ou aval de l’installation.
Selon une seconde variante principale de l’invention, la cellule de travail est une cellule où l’atmosphère doit présenter une très haute pureté. Il s’agit typiquement d’une application, dite en salle blanche. Dans ce cas, l’air admis dans cette cellule blanche est soumis à une filtration préalable, au sein d’un dispositif de filtration placée en amont de cette cellule. Comme dans la première variante, la circulation des gaz dans cette seconde variante peut être réalisée indifféremment en mode soufflage ou extraction.
Etat de la technique
On connaît déjà des dispositifs de filtration, en particulier pour installation de confinement, utilisant un filtre à particules de type THE (Très Haute Efficacité) qui est typiquement placé dans un caisson. À titre de variante, également visée par l’invention, il est également possible de faire appel à des filtres à charbon. Le caisson précité comporte une entrée, mis en communication avec l’enceinte de confinement par une conduite placée respectivement en amont ou en aval, selon que l’on opère en mode soufflage ou extraction. À l’opposé de cette entrée, une sortie du caisson permet l’évacuation de l’air ainsi filtré, par l’intermédiaire d’une conduite respectivement aval ou amont. Le caisson est en outre équipé d'une porte latérale permettant l’accès au volume intérieur du caisson, de manière à retirer le filtre usagé. Ce dernier est alors soumis à une opération, visant généralement à le détruire. Dans certaines situations spécifiques, en particulier dans le cas d’un confinement biologique, il est envisageable de décontaminer ce filtre usagé à l’intérieur du caisson proprement dit.
Une solution connue fait intervenir un procédé dénommé BIBO (« bag in, bag out »), selon lequel on utilise un sac souple permettant l’extraction du filtre usagé. En substance, l’extrémité ouverte du sac est tout d’abord fixée sur un collier, lequel est monté en périphérie de l’ouverture définie par la porte d’accès mentionnée ci-dessus. Le filtre usagé est alors retiré hors du caisson, de manière à être admis dans le volume intérieur du sac. Ce dernier est alors resserré puis découpé, de manière à délimiter, d’une part, une poche fermée contenant le filtre usagé et, d’autre part, un embout également fermé s’étendant à partir de la porte d'accès. Dans un second temps, on vient positionner un nouveau filtre, reçu dans un autre sac, en regard de l’embout. Ce sac est alors raccordé à l’embout, puis est ouvert de manière à placer le nouveau filtre dans le caisson.
Ce procédé connu implique cependant certains inconvénients.
En effet, on a tout d’abord constaté qu’il ne présente pas une fiabilité suffisante, en termes d’innocuité. En particulier, lors de la remise en service d’un nouveau filtre, de l’air contaminé s'écoule dans une zone où doit se trouver en théorie uniquement de l’air purifié. Cet inconvénient pourrait éventuellement être résolu, moyennant une décontamination de cet air dans le filtre. Néanmoins, comme cela a été mentionné ci-dessus, une telle décontamination n’est possible que dans des situations spécifiques. On conçoit par conséquent que la présence intempestive de cet air contaminé est de nature à générer une pollution, potentiellement dangereuse pour l’environnement.
Par ailleurs, ce procédé s’accompagne d’un inconvénient au niveau de la manipulation par les opérateurs. Ces derniers peuvent, en particulier, être sujets à des troubles musculo squelettiques. Par ailleurs, il existe un risque d’exposition du personnel, consécutif à un éventuel endommagement du sac évoqué ci-dessus. En effet ce sac est soumis à des déchirures, voire à des arrachages intempestifs. Ce phénomène est notamment lié au fait que le filtre possède un poids important, ainsi qu’une structure mécanique agressive, en particulier des bords saillants.
Enfin, dans ce procédé connu, l’opération de remplacement du sac nécessite un temps de réalisation élevé. Cela entraîne par conséquent des coûts associés importants, liés notamment à l’arrêt prolongé de la ventilation, ainsi qu’aux frais de main-d’œuvre.
Compte tenu de ce qui précède, un objectif de la présente invention est de remédier, au moins partiellement, aux inconvénients de l’art antérieur évoqués ci-dessus.
Un autre objectif de l’invention est de proposer un dispositif de filtration qui évite tout écoulement d’air contaminé vers l’extérieur, lors du remplacement du filtre.
Un autre objectif de l’invention est de proposer un tel dispositif de filtration, qui se prête de manière commode et rapide à des opérations de remplacement.
Un autre objectif de l’invention est de proposer un tel dispositif de filtration, qui présente un prix de revient inférieur à celui des solutions connues de l’état de la technique.
Objets de l’invention
Selon l’invention, au moins un des objectifs ci-dessus est atteint au moyen d’un dispositif de filtration pour installation à atmosphère contrôlée (101 ; 301), ladite installation comprenant une cellule de travail (110), une conduite d’entrée (105) d’air dans la cellule ainsi qu’une conduite de sortie (120 ; 320) d’air hors de ladite cellule, ce dispositif comprenant un corps (2 ; 202) et au moins un élément actif de filtration (3 ; 203), porté par le corps,
caractérisé en ce que ce dispositif comprend en outre
au moins un manchon, dit principal (4 ; 204)
des moyens de fixation dits principaux (25, 26, 27, 28), aptes à fixer une première extrémité (42 ; 242) du manchon sur le corps, de manière étanche
la seconde extrémité (43 ; 243) du manchon étant ouverte, de manière à définir un pourtour (44 ; 244) de solidarisation, apte à être solidarisé de manière étanche sur un organe de raccordement dit principal (6 ; 206), appartenant à ladite installation, cet organe de raccordement principal étant destiné à coopérer avec l’une parmi la conduite d’entrée et la conduite de sortie.
On notera, tout d’abord, qu’il est du mérite de la Demanderesse d’avoir appréhendé l’origine des inconvénients, liés à l’utilisation des dispositifs de filtration connus décrits ci-dessus. En substance, la Demanderesse a en particulier identifié que, dans la technique connue, une fraction d’air contaminé contourne le filtre de remplacement, lorsque que ce dernier est mis en place. En effet, durant cette phase de remplacement, les parois en regard de ce filtre et du sac ne sont pas en contact mutuel, de sorte qu’elles délimitent des intervalles permettant le passage de l’air vicié. Ce dernier a par conséquent tendance à s’infiltrer, en direction de la conduite aval au sein de laquelle, en théorie, doit être présent uniquement l’air décontaminé.
Au contraire, l’invention prévoit de faire appel à un manchon, fixé de manière étanche sur les parois du filtre. Dans ces conditions, l’invention permet de s’affranchir de la présence intempestive des intervalles de passage d’air, qui ont été mentionnés ci-dessus. Par conséquent, l’air contaminé ne contourne pas le filtre de remplacement, lors du retrait du filtre usagé puis de la mise en place du filtre de remplacement. L’invention autorise donc un procédé réellement sécurisé, par opposition à celui proposé dans l’art antérieur.
Selon d’autres caractéristiques de l’invention :
- les moyens de fixation sont des moyens de fixation permanente (25), notamment par vulcanisation ou collage.
- les moyens de fixation sont des moyens de fixation amovible, notamment par verrouillage rapide (26) ou par coincement (27,28).
- à l’état non contraint, la dimension radiale du manchon est inférieure à celle du corps, et dans lequel le manchon présente une élasticité radiale, permettant sa fixation sur le corps.
- le dispositif de filtration comprend en outre un manchon dit auxiliaire (208), apte à être solidarisé de manière étanche sur un organe de raccordement dit auxiliaire (209), destiné à être placé à l’opposé de l’organe de raccordement principal.
- le dispositif de filtration comporte deux éléments actifs de filtration (3a, 3b), disposés l’un derrière l’autre selon la direction d’écoulement du gaz.
Ces caractéristiques additionnelles peuvent être mises en œuvre avec le premier objet principal ci-dessus, individuellement ou en combinaisons quelconques, techniquement compatibles.
L’invention a également pour objet une installation à atmosphère contrôlée (101 ; 301) comprenant une cellule de travail (110), une conduite d’entrée (105) d’air dans ladite cellule, une conduite de sortie (120 ; 320) d’air hors de ladite cellule, au moins un dispositif de filtration (1 ; 201) tel que ci-dessus, au moins un organe de raccordement principal (6 ; 206), dont chacun est apte à raccorder par le fluide l’une parmi la conduite d’entrée et la conduite de sortie avec un dispositif de filtration respectif, ainsi que des moyens de solidarisation (65,66, 68,69 ; 265,266,268,269) aptes à solidariser le pourtour de montage du manchon principal de chaque dispositif de filtration par rapport à l’organe de raccordement principal.
Selon d’autres caractéristiques de l’invention :
- cette installation comprend en outre des moyens d’étanchéité entre les faces en regard du corps du dispositif de filtration (2 ; 202) et de l’organe de raccordement principal (6 ; 206).
- le dispositif de filtration est intégré dans un caisson (130), et il est prévu des moyens de pressage (137) de l’organe de raccordement principal, contre les parois du caisson.
- les moyens de pressage comprennent un organe de pressage (137), l’installation comprenant en outre des moyens d’étanchéité entre les faces en regard de l’organe de pressage et du corps du dispositif de filtration.
- cette installation comprend en outre un organe de raccordement auxiliaire (209), apte à raccorder par le fluide l’une parmi la conduite d’entrée et la conduite de sortie avec le dispositif de filtration, à l’opposé de l’organe de raccordement principal (206), ainsi que des moyens de solidarisation (295,298) qui sont aptes à solidariser le pourtour de montage du manchon auxiliaire de chaque dispositif de filtration par rapport à l’organe de raccordement auxiliaire.
- l’organe de raccordement auxiliaire possède une ouverture (290) de passage latéral du dispositif de filtration.
- il est prévu un insert intercalaire (360), destiné à être fixé de manière amovible entre l’organe de raccordement auxiliaire et le tronçon en regard de la conduite d’entrée ou de la conduite de sortie.
- les moyens de solidarisation comprennent au moins une gorge (65,66; 265,266,295) ménagée dans au moins un organe de raccordement, ainsi qu’au moins un élément élastique (68,69 ; 268,269, 298) apte à coincer le pourtour du manchon respectif dans ladite gorge.
- les moyens de solidarisation comprennent en outre au moins un élément rigide, dont chacun est rapporté à la périphérie extérieure d’un élément élastique respectif.
Ces caractéristiques additionnelles peuvent être mises en œuvre avec le deuxième objet principal ci-dessus, individuellement ou en combinaisons quelconques, techniquement compatibles.
L’invention a également pour objet un procédé de mise en œuvre d’une installation de confinement ci-dessus, dans lequel on remplace un premier dispositif de filtration (1; 201), dénommé dispositif usagé, par un second dispositif de filtration (1’), dénommé dispositif de remplacement, le dispositif usagé et le dispositif de filtration étant tels que ci-dessus, procédé dans lequel :
on entoure optionnellement le dispositif usagé avec un contenant, réalisé notamment en un matériau thermo soudable,
on divise le manchon du dispositif usagé, ou bien le contenant, en deux tronçons, un premier tronçon (51) formant une enveloppe étanche (52) avec l’organe de raccordement principal (6), alors que le second tronçon (55) forme un sac étanche (56) avec le corps du dispositif usagé
on évacue le second tronçon, le corps et l’élément actif du dispositif usagé
on approvisionne le second dispositif de filtration
on solidarise le manchon (4’) du dispositif de remplacement (1’) sur l’organe de raccordement principal, en entourant ladite enveloppe étanche (52)
on désolidarise le premier tronçon du dispositif usagé, ou bien du contenant, par rapport à l’organe de raccordement principal
on forme une poche étanche (59) contenant le premier tronçon du dispositif usagé
on sépare ladite poche étanche vis-à-vis du manchon du dispositif de remplacement, puis on évacue ladite poche étanche.
L’invention va être décrite ci-après, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels :
Description détaillée
La figure 1 illustre de façon schématique une installation à atmosphère contrôlée conforme à l’invention, laquelle est une installation de confinement dans l’exemple décrit et représenté. Cette installation, désignée dans son ensemble par la référence 101, comprend tout d'abord une cellule de travail, qui est une cellule de confinement 110 dans l’exemple décrit et représenté. Cette cellule 110, qui est de type connu en soi, ne sera par conséquent pas décrite plus en détail dans ce qui suit.
Cette cellule comporte une entrée 111 ainsi qu’une sortie 112, représentées schématiquement, à partir de laquelle s'étendent respectivement une conduite 105 dite d’entrée et une conduite 120 dite de sortie. Cette dernière permet l’écoulement, hors de la cellule 110, d’air contaminé. Cette conduite de sortie 120 possède un tronçon amont 121 qui débouche dans un dispositif de filtration conforme à l’invention, désigné dans son ensemble par la référence 1 et qui sera décrit plus en détail dans ce qui suit. Ce dispositif de filtration assure la purification de l’air vicié, sortant de la cellule de confinement 110.
Dans ce premier mode de réalisation, le dispositif de filtration 1 est reçu dans un caisson 130, qui sera également décrit de façon plus précise ci-après. En aval du dispositif de filtration, le tronçon aval 140, dit d’évacuation, de la conduite de sortie 120 permet d’évacuer l’air, purifié au préalable dans le dispositif de filtration 1, hors de l’installation de confinement 101. Enfin un ventilateur 150, également de type connu en soi, permet la circulation de l’air dans l’installation de confinement. Dans le mode de réalisation de la figure 1, ce ventilateur 150 est prévu en aval de l’installation, c’est-à-dire en aval de la cellule 110.
En référence plus particulièrement à la figure 2, le dispositif de filtration comprend tout d’abord un corps 2 globalement parallélépipédique, formant cadre. Ce dernier est creusé d’une ouverture traversante 20, permettant la réception d’un élément actif de filtration 3. Ce dernier, qui sera dénommé « filtre » dans la suite de la présente description, est de tout type connu approprié. De façon avantageuse, ce filtre est notamment un filtre à particules de type THE (Très Haute Efficacité) tel que défini dans la norme EN 1822. À titre de variante, on peut utiliser d'autres types de filtres, par exemple à charbon actif. On note respectivement 21 et 22 les parois périphériques interne et externe du corps, 23 sa face frontale amont, à savoir orientée vers la conduite de sortie, ainsi que 24 sa face frontale aval orientée vers le tronçon d’évacuation.
Le dispositif de filtration 2 comprend en outre un manchon, désigné dans son ensemble par la référence 4. Ce dernier est représenté schématiquement sur la figure 3, lorsqu’il ne coopère pas avec le corps 2. Ce manchon délimite un volume intérieur 41 bordé par une paroi périphérique, qui débouche sur des extrémités opposées, respectivement 42 et 43. À titre d’exemples non limitatifs, en l’absence de contrainte mécanique extérieure, la longueur de ce manchon est comprise entre 40 et 80 cm suivant la taille du filtre. En particulier, il convient que ce manchon possède une longueur suffisante en vue d’une réalisation correcte de l’opération de découpe et de soudure, qui va être décrite ci-après notamment en référence aux figures 10 à 12.
Par ailleurs, la dimension transversale de ce manchon est sensiblement égale, voire légèrement inférieure à celle du corps 2. Ce manchon est réalisé en tout matériau approprié, assurant une étanchéité vis-à-vis des gaz, en particulier de l’air. On peut utiliser, selon une première variante, un manchon réalisé en un matériau ne présentant pas d’élasticité radiale sensible. Cette variante est tout particulièrement adaptée à des environnements sensibles ou agressifs, dans lesquels ce manchon serait soumis à des contraintes thermiques, chimiques, radioactives, mécaniques, ou bien devrait ne pas être lui-même contaminant pour l’enceinte confinée ou l’environnement. Dans cet esprit, le manchon peut alors être réalisé, de manière non limitative, en silicone, NEOPRENE ® ou encore en un polymère étanche à l’air de type polyéthylène, polyuréthane, ou encore TEFLON ®. Par ailleurs, dans le cas d’applications très spéciales, on pourra utiliser une combinaison de textiles spéciaux, du type fibre de verre, KEVLAR ®, polyamide, ou encore graphite, avec ou sans enductions chimiques supplémentaires.
En service, la première extrémité 42 du manchon 4 est fixée sur la paroi périphérique externe 22 du corps. Comme cela est montré sur les figures 4 à 6, on peut prévoir différents modes de réalisation, en vue de cette fixation. Ainsi, la figure 4 représente une fixation de type permanent, par collage, vulcanisation ou analogue. Sur cette figure 4, la référence numérique 25 désigne la zone de fixation correspondante. En revanche les figures 5 et 6 montrent des modes de fixation de type amovible. Sur la figure 5, il est prévu un élément de verrouillage 26, permettant de solidariser le manchon. Par ailleurs, sur la figure 6, le corps est creusé d’une gorge périphérique 27, dans laquelle peut être insérée l’extrémité libre 42, cette dernière étant maintenue en place par un organe élastique 28 de forme torique.
Conformément à l’invention, cette extrémité libre 42 est fixée sur le corps de façon étanche. Cela signifie que du gaz, en particulier de l’air contaminé, présent dans le volume intérieur du manchon, ne peut s’échapper hors de ce dernier par cette extrémité 42. En d’autres termes, les moyens de fixation présentés ci-dessus permettent d’empêcher toute fuite intempestive de cet air contaminé, en aval du manchon.
L’autre extrémité libre 43 du manchon 4 est destinée à coopérer avec un collier 6, en vue de leur montage mutuel. On notera que ce collier 6 n’appartient pas au dispositif de filtration, conforme à l’invention. À cet égard, lors de la mise en œuvre de l’installation conforme à l’invention, ce même collier 6 peut coopérer avec des dispositifs de filtration successifs. À cet effet, l’extrémité libre 43 de chaque manchon est ouverte, de manière à délimiter un pourtour 44 dénommé de solidarisation sur ce collier unique.
Comme le montre plus particulièrement la figure 2, la paroi périphérique intérieure 61 de ce collier 6 délimite un épaulement 62, destiné à venir en butée contre la face frontale 23 du corps 2. Lors de cette venue en butée, cet épaulement et cette face frontale assurent une étanchéité visant à empêcher toute fuite intempestive d’air. À cet effet on peut utiliser un joint non représenté, de tout type approprié, lequel est interposé entre cet épaulement et cette face frontale. Par ailleurs, la paroi périphérique extérieure 64 est creusée de deux gorges 65 et 66, placées l’une derrière l’autre en référence à l’axe principal X1 du dispositif. Dans sa partie aval, illustrée à son extrémité inférieure sur cette figure, ce collier 6 définit une coiffe 67 entourant l’extrémité en regard du corps 2.
La figure 8 illustre plus en détail le caisson 130, auquel il est succinctement fait mention ci-dessus. Ce caisson, de type classique, comporte deux ouvertures axiales respectivement 131 et 132, dans lesquelles débouchent respectivement les deux tronçons de la conduite de sortie. Lors d’un remplacement du dispositif de filtration, chacune de ces ouvertures peut être obturée par un registre d’isolement respectif 133 et 134. Par ailleurs ce caisson est équipé d’au moins une porte d’accès, en l’occurrence de deux portes 135 dans ce mode de réalisation, lesquelles sont placées latéralement en référence à l’écoulement de l’air.
La face frontale aval 24 du corps repose en service normal contre un dispositif de serrage 137, de manière connue en soi. À titre d’exemples non limitatifs, ce dispositif de serrage fait appel à un vérin, à un ressort à rappel pneumatique, à un levier ou analogue. De façon connue en soi, la face 24 du corps et le dispositif de serrage 137 assurent une étanchéité vis-à-vis de l’écoulement d’air. À cet effet on peut utiliser un joint non représenté, réalisé en tout matériau approprié, typiquement en Néoprène continu. Du côté de l’ouverture principale amont 131, une gaine 138 est fixée sur le collier par tous moyens appropriés, par exemple par boulonnerie, soudage, raccords de type Jacobs ou analogue. Le dispositif de serrage permet, de façon classique, de repousser cette gaine contre la paroi du caisson bordant l’ouverture 131, de façon à assurer l’étanchéité de l’écoulement de l’air.
La mise en œuvre de l’installation de confinement 101 ci-dessus, en particulier l’opération visant à remplacer le dispositif de filtration 1, va maintenant être décrite dans ce qui suit. En service normal, le dispositif de filtration est monté sur le collier 6. À cet effet, le pourtour 44 du manchon est inséré dans les gorges du collier, puis est maintenu en position par des organes de maintien respectifs 68 et 69. De manière analogue à ce qui a été expliqué ci-dessus pour l’extrémité libre 42, le pourtour 44 est solidarisé sur le collier 6 de façon étanche. Cela signifie que l’air contaminé, présent dans le volume intérieur du manchon, ne peut s’échapper au niveau de ce pourtour.
De manière avantageuse on peut prévoir de sécuriser le maintien, assuré par les éléments élastiques 68 et 69. Dans cet esprit il est par exemple envisageable d’utiliser un élément mécanique supplémentaire, de type non élastique. Ce dernier sera typiquement rapporté à la périphérie extérieure d’un élément élastique respectif, de façon à garantir que chaque joint reste de manière fiable dans sa gorge de réception, en particulier dans le cas d’une surpression à l’intérieur du manchon qui générerait des risques d’arrachage. En termes constructifs un tel élément non élastique peut, à titre uniquement d’exemples non limitatifs, être une sangle à cliquet.
On suppose désormais que le filtre 3 est encrassé, à savoir qu’il ne peut plus assurer sa fonction initiale de manière correcte. Le niveau d’encrassement peut être mesuré en temps réel, par tous moyens appropriés non représentés. À titre de variante, on peut estimer que le filtre doit être changé au terme d’une durée de service prédéterminée, ce qui permet de s’affranchir de la mesure en temps réel. Dans l’un ou l’autre de ces cas, l’opérateur est averti qu’il convient de procéder au remplacement du dispositif de filtration 1, qui sera dénommé dans ce qui suit dispositif usagé.
En vue de ce remplacement, on stoppe tout d’abord la circulation d’air à l’intérieur de la conduite de sortie 120. Par ailleurs, on obture les ouvertures 131 et 132 du caisson 130, au moyen des registres d’isolement 133 et 134. Puis, comme le montre la figure 9, on rétracte le dispositif de serrage 137 et on extrait, par la porte 135, le manchon 4 hors du volume intérieur du caisson (voir flèche F1). On resserre alors le manchon 4 dans sa partie médiane, de manière à former un étranglement 50 (voir figure 10).
On découpe ensuite la matière constitutive du manchon, comme le montre la figure 11, de façon à diviser ce dernier en deux tronçons 51 et 55, de part et d’autre de l’emplacement de l’étranglement 50. À titre de variante non représentée, on peut s’affranchir de l’étranglement ci-dessus en utilisant par exemple une barre de thermo soudage. Cette dernière, de type connu en soi, prend en sandwich la matière puis la soude.
On notera que cette opération de découpe est mise en œuvre de façon étanche, à savoir que l’air contaminé initialement présent dans le manchon reste confiné dans l’un ou l’autre des tronçons 51 et 55. À cet effet, l’homme du métier utilisera tous moyens appropriés, notamment une découpe au moyen d’un appareil de soudure, tel une thermo soudeuse. De façon plus précise, le tronçon 51 forme une enveloppe 52 délimitée par le pourtour 44 du manchon, ainsi que la zone 53. Au niveau de cette dernière, une découpe est réalisée après la soudure mentionnée ci-dessus. Cette découpe peut être réalisée sur une ligne de soudure ou bien, dans certains cas, l’appareil de thermo soudure réalise cette découpe par le fait même de souder. Par ailleurs le tronçon 55 forme un sac 56 délimité par l’extrémité libre 42 du manchon, ainsi que la zone 57 de découpe puis de soudure.
Puis, comme le montre la figure 12, on retire l’élastique 69 hors de la gorge supérieure, selon la flèche f69, de sorte qu’une couronne d’extrémité 56 appartenant à l’enveloppe 52 retombe par gravité. Dans le même temps, on dispose un élastique supplémentaire, noté 69’, immédiatement au-dessus de celui 69 qui vient d’être retiré. Par ailleurs le dispositif de filtration usagé, formé du corps, du filtre et du sac 56, est évacué en vue d’un traitement postérieur du filtre 3. Ce traitement, qui ne fait pas partie de l’invention, peut consister en une régénération ou en une incinération.
On approvisionne ensuite un dispositif de filtration supplémentaire 1’, dénommé dans ce qui suit dispositif de remplacement. Ce dernier présente une structure identique à celle du dispositif usagé 1, qui a été décrit en détail ci-dessus. Dans ce qui suit, ainsi que sur les figures, les éléments mécaniques de ce dispositif de remplacement, qui sont analogues à ceux du dispositif usagé, sont affectés des mêmes numéros de référence auxquels est ajouté le suffixe « prime ».
Comme le montre la figure 13, on place le pourtour 44’ du dispositif de remplacement dans la gorge supérieure 66. On notera que, au terme de cette opération, les parois du manchon 4’ entourent la poche 52. En d’autres termes, cette dernière est confinée au sein de ce manchon. Puis on introduit l’élastique supplémentaire 69’, mentionné ci-dessus, dans la gorge supérieure 66, selon la flèche f69’ (voir figure 14). Cela permet de solidariser le manchon 4’, par rapport au collier 6. On désolidarise ensuite le tronçon 51 du manchon usagé 4, par rapport à ce même collier 6 (voir figure 15). À cet effet, l’opérateur tire sur la couronne libre 56, de manière à extraire à la fois le tronçon 51 et l’élastique 68, hors de la gorge 65.
On déplace ensuite l’ensemble formé par ce tronçon et cet élastique, au voisinage de la paroi du manchon 4’ puis on manipule ce manchon, de manière à former une poche fermée 59, contenant le tronçon 51 et l’élastique 68. Cette poche est alors séparée du manchon, par toute opération appropriée, notamment par thermo soudure (voir figure 16). Cette poche peut alors être évacuée, en vue d’un traitement postérieur tel une incinération.
Enfin, comme le montre cette même figure 16, on insère l’élastique 69 dans la gorge inférieure 65, selon la flèche f’69. Cela permet d’éviter tout arrachement intempestif du manchon de remplacement, par rapport au collier 6. On rapproche alors axialement le dispositif de remplacement 1’, de sorte que sa face frontale 23’ vient en butée contre l’épaulement 62 du collier (voir flèche f1’ sur la figure 16). Ce dispositif de remplacement 1’ se trouve alors dans une configuration fonctionnelle, illustrée sur la figure 17. Il est alors possible d’ouvrir à nouveau les registres d’isolement 133 et 134, puis de remettre en service le ventilateur 150. L’air circule par conséquent à nouveau dans la cellule de confinement, puis successivement dans la conduite de sortie 120, le dispositif de remplacement 1’ et dans le tronçon d’évacuation 140.
Dans certains cas, les contraintes à satisfaire empêchent la réalisation d’une découpe et d’une soudure étanche du manchon, comme décrit ci-dessus. Dans cette éventualité, le remplacement du dispositif usagé comporte une phase supplémentaire, qui est mise en œuvre avant les étapes décrites en référence aux figures 10 à 17. En substance il s’agit dans un premier temps d’entourer, au sein d’un contenant en matériau thermo soudable, l’ensemble formé par le dispositif de filtration à remplacer et son manchon.
À cet effet on extrait tout d’abord l’élastique supérieur 69 hors de la gorge 66, de manière à libérer l’extrémité 43 du manchon, puis on replace cet élastique dans sa gorge afin d’immobiliser l’extrémité du contenant par rapport au collier 6. On extrait ensuite l’élastique inférieur 68 hors de sa gorge 65, de sorte qu’à la fois cet élastique et l’ensemble du manchon sont désormais désolidarisés par rapport au collier 6. Puis on met en œuvre les étapes décrites en référence aux figures 10 et 11, moyennant une étape de découpe et de soudure du contenant ci-dessus, analogue à celle mise en œuvre sur le manchon 4.
Au terme de cette étape, le contenant ci-dessus est divisé en deux tronçons, qui sont analogues à ceux respectivement 51 et 55 montrés sur la figure 11. Le tronçon analogue à celui 55, qui contient notamment le corps et l’élément actif du dispositif usagé, est alors évacué. Puis on rapporte le manchon d’un dispositif de remplacement sur le collier 6, de façon analogue à ce qui a été décrit aux figures 13 à 16.
Les figures 18 et 19 illustrent une installation de confinement 301, conforme à un second mode de réalisation de l’invention. Sur ces figures les éléments mécaniques analogues à ceux des figures précédentes sont affectés des mêmes numéros de référence, augmentés du nombre 200.
Cette installation de confinement 301 diffère de celle 101 notamment en ce qu’elle est dépourvue d’un caisson, tel celui 130. En revanche, elle est équipée de deux colliers de raccordement, à savoir un collier de raccordement dénommé amont ou principal 206, ainsi qu’un collier de raccordement dénommé aval ou auxiliaire 209. Ces colliers sont disposés de part et d’autre du dispositif de filtration 201, en référence à la direction d’écoulement de l’air. L’installation 301 comprend en outre une cellule de confinement non représentée, qui est analogue à celle 110 du premier mode de réalisation. Par ailleurs, dans ce second mode de réalisation, le ventilateur est typiquement prévu en aval de l’installation, à savoir au débouché du tronçon d’évacuation 340. Sur les figures 18 et 19, ce ventilateur n’est pas non plus représenté.
Par ailleurs ce dispositif de filtration 201 est muni d’un premier manchon 204 dénommé amont ou principal, ainsi que d’un second manchon 208 dénommé aval ou auxiliaire. De manière avantageuse, ces manchons sont réalisés d’un seul tenant. En d’autres termes, ils sont formés à partir d’un unique élément mécanique 288 qui est fixé, dans une zone intermédiaire 289, sur le corps 202 du dispositif 201. Cette fixation peut être analogue à l’une de celles, décrites en référence aux figures 4 à 6. Cependant, à titre de variante moins préférée, on peut prévoir d’utiliser des manchons distincts, dont chacun est fixé séparément sur ce corps.
Le manchon principal 204 est destiné à coopérer avec le collier 206, de manière analogue à la coopération entre le manchon 4 et le collier 6. Par ailleurs, le manchon 208 coopère avec le collier 209. À cet effet, ces éléments mécaniques sont globalement similaires respectivement au manchon 204 et au collier 206. Le collier auxiliaire 209 diffère cependant du collier principal 206, notamment en ce qu’il est pourvu d’une unique gorge 295. Cela est notamment dû au fait que, en aval du collier auxiliaire, l’air contaminé n’est plus présent. En d’autres termes, étant donné que seul l’air propre est présent dans cette zone, l’étanchéité ne représente pas un aspect crucial. La gorge précitée 295 est apte à coopérer avec un élastique 298, en vue de la fixation du pourtour 284 du manchon auxiliaire 208. Ce collier auxiliaire 209 permet le raccordement au tronçon d’évacuation 340, par tous moyens appropriés, notamment par vissage.
Par ailleurs, le manchon auxiliaire diffère du manchon principal, notamment en ce qu’il présente typiquement une longueur plus faible. Cependant, dans le cas de plusieurs barrières de filtration en série, comme cela est montré sur la figure 24, le manchon intermédiaire joue alors le rôle de section amont pour un premier filtre, et de section aval pour l’autre filtre. Il est alors préféré que le manchon soit suffisamment long, pour permettre la découpe et soudure décrite précédemment.
Selon la première variante des figures 18 et 19, une ouverture 290 est ménagée dans le collier auxiliaire 209 pour autoriser le passage du dispositif de filtration. Dans ce cas il est prévu un rail axial 292, formant guide, lequel permet de maintenir le dispositif de filtration en place. On soulignera que, au niveau de l’interface entre la face frontale aval du corps 202 et le rail 292, l’étanchéité vis-à-vis de l’air n’est pas obligatoire. On notera également que, sur la vue de dessus de la figure 19, les manchons 204 et 208 ne sont pas représentés.
Selon une seconde variante, illustrée notamment sur les figures 21 et 22, ce collier auxiliaire 209 est fixé de manière indirecte sur le tronçon d’évacuation 340, par l’intermédiaire d’un insert 360 en forme de bague. Cet insert 360 est fixé de manière amovible, par tous moyens appropriés, à la fois sur le collier auxiliaire 209 et sur la conduite 340. Les étapes ci-dessus, qui sont de type connu en soi, ne sont pas décrites plus en détail.
Dans le cas où le dispositif de filtration 201 doit être remplacé, il s’agit tout d’abord de désolidariser ce dispositif 201 par rapport au collier de raccordement amont. Dans la première variante de réalisation, on fait ressortir ce dispositif par l’ouverture précitée 290, selon la flèche f201 sur la figure 18. Dans la seconde variante, on retire tout d’abord latéralement l’insert 360, selon la flèche f360 sur la figure 22. Il est alors possible de déplacer axialement le collier aval selon la flèche f309, puis à éloigner le dispositif de filtration selon la flèche f’201 sur cette même figure 22.
Une fois que ce dispositif est distant du collier amont, on met en œuvre les mêmes étapes que celles qui ont été décrites en référence aux figures 9 à 17. Dans la présente description on a représenté uniquement, sur la figure 23, l’étape selon laquelle on forme un étranglement 250 dans une zone intermédiaire du manchon principal 204.
Une variante avantageuse, relative au second mode de réalisation de l’invention, est illustrée à la figure 20. Dans cette variante, on peut prévoir un système assurant un serrage entre le dispositif de filtration et le collier de raccordement aval. À cet effet, le collier aval 209 est équipé d’une tige 225, qui est reçue à coulissement dans un orifice 299 ménagé dans le collier aval 209. En service, cette tige 225 est apte à exercer une pression sur la face en regard du corps 202, selon la flèche F225. On soulignera que, au niveau des faces en regard du corps et de la tige, l’étanchéité vis-à-vis de l’air n’est pas obligatoire. Cette tige 225 peut être mobilisée par tout moyen approprié, de type connu en soi. Il s’agit par exemple d’un vérin, d’un ressort, d’une tige filetée auxiliaire, ou encore d’un mécanisme excentrique. De façon classique, ce système de serrage permet de conférer une qualification dite sismique à l’installation conforme à l’invention.
Une autre variante de réalisation est illustrée sur la figure 24. Dans les figures précédentes, le dispositif de filtration comporte un cadre unique, ainsi qu’un filtre unique. Sur la variante de la figure 24, le corps du dispositif de filtration est formé par deux cadres 2a et 2b, disposés l’un derrière l’autre selon la direction d’écoulement de l’air. Chacun de ces cadres est équipé d’un filtre respectif 3a et 3b. Par ailleurs le manchon 4 est fixé sur chaque cadre, selon l’une ou l’autre des possibilités illustrées aux figures 4 à 6. À titre de variante non représentée, on peut prévoir que chacun des cadres est équipé d’un manchon respectif, chaque manchon étant fixé sur son cadre support selon l’une ou l’autre de ces possibilités. On peut prévoir d’utiliser un nombre supérieur de filtres, pouvant aller par exemple jusqu’à quatre. On peut prévoir d’utiliser, soit des filtres de même nature, soit des filtres de natures différentes. Le fait d’utiliser en série des filtres de natures différentes est avantageux, ces filtres pourront présenter des finesses différentes, mais aussi des applications différentes, par exemple pare-étincelle ou charbon actif.
L’invention présente de nombreux avantages par rapport à l’art antérieur. À cet égard la figure 25, qui est analogue à la figure 9 ci-dessus, illustre l’une des phases de remplacement d’un dispositif de filtration selon l’art antérieur. Sur cette figure 25, les éléments mécaniques analogues à ceux des figures 9 à 17 sont affectés des mêmes numéros de référence, augmentés du nombre 1000.
Lors du remplacement du dispositif de filtration usagé 1001, l’art antérieur prévoit d’insérer ce dernier dans une poche 1004. Or, cette dernière n’est pas fixée de manière étanche sur les parois du corps 1002. De la sorte il existe des intervalles I, permettant le passage d’air contaminé en direction de la partie aval du caisson 1130. Dans ces conditions, une fois que le dispositif de filtration de remplacement 1001’ est installé dans ce caisson, il existe une fraction d’air contaminé notée FC du côté du tronçon d’évacuation 1140. Cet air contaminé est alors traité comme étant de l’air propre, ce qui est particulièrement dangereux en termes de sécurité.
L’invention n’est pas limitée aux exemples décrits et représentés ci-dessus. Ainsi on a illustré une installation à atmosphère contrôlée, qui est une installation de confinement équipée d’un dispositif de filtration prévu en aval de la cellule de confinement. À titre de variante, on peut prévoir que cette installation à atmosphère contrôlée est équipée d’un dispositif de filtration supplémentaire, prévu en amont de cette cellule de confinement. Selon encore une autre variante, la cellule de travail n’est pas une cellule de confinement, mais une cellule à haute pureté, par exemple de type salle blanche. Dans ce cas, l’installation intégrant cette cellule de travail est typiquement équipée d’un dispositif de filtration, placée en amont de cette cellule à haute pureté.
Claims (10)
- Dispositif de filtration (1 ; 201) pour installation à atmosphère contrôlée (101 ; 301), ladite installation comprenant une cellule de travail (110), une conduite d’entrée (105) d’air dans la cellule ainsi qu’une conduite de sortie (120 ; 320) d’air hors de ladite cellule, ce dispositif comprenant un corps (2 ; 202) et au moins un élément actif de filtration (3 ; 203), porté par le corps,
caractérisé en ce que ce dispositif comprend en outre
au moins un manchon, dit principal (4 ; 204)
des moyens de fixation dits principaux (25, 26, 27, 28), aptes à fixer une première extrémité (42 ; 242) du manchon sur le corps, de manière étanche
la seconde extrémité (43 ; 243) du manchon étant ouverte, de manière à définir un pourtour (44 ; 244) de solidarisation, apte à être solidarisé de manière étanche sur un organe de raccordement dit principal (6 ; 206), appartenant à ladite installation, cet organe de raccordement principal étant destiné à coopérer avec l’une parmi la conduite d’entrée et la conduite de sortie. - Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de fixation sont des moyens de fixation permanente (25), notamment par vulcanisation ou collage.
- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de fixation sont des moyens de fixation amovible, notamment par verrouillage rapide (26) ou par coincement (27, 28).
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de filtration comprend en outre un manchon dit auxiliaire (208), apte à être solidarisé de manière étanche sur un organe de raccordement dit auxiliaire (209), destiné à être placé à l’opposé de l’organe de raccordement principal.
- Installation à atmosphère contrôlée (101 ; 301) comprenant une cellule de travail (110), une conduite d’entrée (105) d’air dans ladite cellule, une conduite de sortie (120 ; 320) d’air hors de ladite cellule, au moins un dispositif de filtration (1 ; 201) selon l’une quelconque des revendications précédentes, au moins un organe de raccordement principal (6 ; 206), dont chacun est apte à raccorder par le fluide l’une parmi la conduite d’entrée et la conduite de sortie avec un dispositif de filtration respectif, ainsi que des moyens de solidarisation (65, 66, 68, 69 ; 265, 266, 268, 269) aptes à solidariser le pourtour de montage du manchon principal de chaque dispositif de filtration par rapport à l’organe de raccordement principal.
- Installation selon la revendication précédente, comprenant en outre des moyens d’étanchéité entre les faces en regard du corps du dispositif de filtration (2 ; 202) et de l’organe de raccordement principal (6 ; 206).
- Installation selon la revendication 5 ou 6, dans laquelle le dispositif de filtration est intégré dans un caisson (130) et dans laquelle il est prévu des moyens de pressage (137) de l’organe de raccordement principal, contre les parois du caisson.
- Installation selon la revendication 5 ou 6, dans laquelle cette installation comprend en outre un organe de raccordement auxiliaire (209), apte à raccorder par le fluide l’une parmi la conduite d’entrée et la conduite de sortie avec le dispositif de filtration, à l’opposé de l’organe de raccordement principal (206), ainsi que des moyens de solidarisation (295,298) qui sont aptes à solidariser le pourtour de montage du manchon auxiliaire de chaque dispositif de filtration par rapport à l’organe de raccordement auxiliaire.
- Installation selon l’une des revendications 5 à 8, dans laquelle les moyens de solidarisation comprennent au moins une gorge (65, 66; 265, 266, 295) ménagée dans au moins un organe de raccordement, ainsi qu’au moins un élément élastique (68,69 ; 268,269, 298) apte à coincer le pourtour du manchon respectif dans ladite gorge.
- Procédé de mise en œuvre d’une installation selon l’une des revendications 5 à 9, dans lequel on remplace un premier dispositif de filtration (1; 201), dénommé dispositif usagé, par un second dispositif de filtration (1’), dénommé dispositif de remplacement, le dispositif usagé et le dispositif de filtration étant conformes à l’une des revendications 1 à 4, procédé dans lequel :
on entoure optionnellement le dispositif usagé avec un contenant, réalisé notamment en un matériau thermo soudable,
on divise le manchon du dispositif usagé, ou bien le contenant, en deux tronçons, un premier tronçon (51) formant une enveloppe étanche (52) avec l’organe de raccordement principal (6), alors que le second tronçon (55) forme un sac étanche (56) avec le corps du dispositif usagé
on évacue le second tronçon, le corps et l’élément actif du dispositif usagé
on approvisionne le second dispositif de filtration
on solidarise le manchon (4’) du dispositif de remplacement (1’) sur l’organe de raccordement principal, en entourant ladite enveloppe étanche (52)
on désolidarise le premier tronçon du dispositif usagé, ou bien du contenant, par rapport à l’organe de raccordement principal
on forme une poche étanche (59) contenant le premier tronçon du dispositif usagé
on sépare ladite poche étanche vis-à-vis du manchon du dispositif de remplacement, puis on évacue ladite poche étanche.
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| FR1908674A Active FR3099380B1 (fr) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | Dispositif de filtration pour installation à atmosphère contrôlée, installation et procédé de mise en œuvre correspondants |
Country Status (2)
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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-
2020
- 2020-07-29 WO PCT/FR2020/000214 patent/WO2021019132A1/fr active Application Filing
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| FR2338735A1 (fr) * | 1976-01-20 | 1977-08-19 | Poelman Sofiltra | Dispositif de filtration d'un fluide gazeux |
| EP2123370A2 (fr) * | 2008-05-08 | 2009-11-25 | Euroclone S.p.A. | Dispositif et procédé pour remplacer le filtre à air d'une armoire sécurisée pour manipuler les matériaux toxiques |
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