FR3128130A1 - PASSIVE DEVICE FOR CAPTURING MICROPARTICLES IN SUSPENSION IN THE AIR - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIF PASSIF DE CAPTURE DES MICROPARTICULES EN SUSPENSION DANS L’AIR La présente demande vise un dispositif pour la capture des microparticules en suspension dans l’air est dépourvu de moyens actifs de ventilation et de moyens d’alimentation en énergie électrique, le dispositif comporte un support structuré traversé par un grand nombre d’ouvertures de dimension minimale comprise entre 1 millimètre et 15 mm, ledit support structuré présentant un taux de vide supérieur à 80%, le support structuré étant enduit d’un milieu de capture des microparticules en suspension dans un flux d’air choisi parmi : les huiles végétales, les huiles minérales, les huiles silicones, les graisses animales, le support structuré enduit dudit milieu de capture étant configuré pour être traversé par un flux d’air de vitesse linéaire comprise entre 0,1 et 5 m/s sans provoquer une perte de charge supérieure à 250 Pa. La présente demande vise également un procédé de capture des microparticules en suspension dans l’air et l’utilisation du dispositif, tout particulièrement dans un réseau souterrain dédié au transport ferroviaire de passagers. Figure pour l'abrégé : figure 7PASSIVE DEVICE FOR CAPTURING MICROPARTICLES IN SUSPENSION IN THE AIR The present application relates to a device for capturing microparticles in suspension in the air which does not have active means of ventilation and means of supplying electrical energy, the device comprises a structured support traversed by a large number of openings with a minimum dimension of between 1 millimeter and 15 mm, said structured support having a void ratio greater than 80%, the structured support being coated with a medium for capturing microparticles in suspension in an air flow chosen from: vegetable oils, mineral oils, silicone oils, animal fats, the structured support coated with said capture medium being configured to be traversed by an air flow of linear speed between 0, 1 and 5 m/s without causing a pressure drop greater than 250 Pa. The present application also relates to a method for capturing microparticles in suspension in the air and the use of the device, particularly in an underground network dedicated to the transport passenger rail. Figure for the abstract: figure 7
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTIONTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
La présente invention relève du domaine des dispositifs et procédés d’épuration de l’air. Plus particulièrement, elle concerne les dispositifs et procédés permettant de capter une partie significative des microparticules contenues dans l’air ambiant. L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans l’épuration de l’air ambiant des réseaux souterrains de circulation et de transport. La présente invention vise un dispositif doté d’un support structuré pour la capture des microparticules en suspension dans l’air dépourvu de moyens actifs de ventilation mécanique et de moyens d’alimentation en énergie électrique. La présente invention vise également un procédé de capture des microparticules par un dispositif objet de l’invention.The present invention relates to the field of air purification devices and methods. More particularly, it relates to devices and methods making it possible to capture a significant part of the microparticles contained in the ambient air. The invention finds a particularly advantageous application in the purification of the ambient air of underground circulation and transport networks. The present invention relates to a device provided with a structured support for the capture of microparticles in suspension in the air without active means of mechanical ventilation and means of supplying electrical energy. The present invention also relates to a method for capturing microparticles by a device which is the subject of the invention.
ART ANTÉRIEURPRIOR ART
La pollution particulaire de l’air des milieux urbains et périurbains par diverses sources induit des problèmes importants de santé publique et est à l’origine de maladies respiratoires pour les populations exposées et de surcoûts pour les organismes de santé.Particulate air pollution in urban and peri-urban areas from various sources induces significant public health problems and is the cause of respiratory diseases for exposed populations and additional costs for health organizations.
Dans son rapport de 2018, l’Agence Européenne pour l’Environnement indique que les concentrations trop importantes en particules en suspension (ou "PM", abrévié de l’anglais « Particulate matter ») ont été responsables d’environ 422 000 décès prématurés annuels dans 41 pays européens, dont environ 391 000 dans les 28 états de l’Union Européenne. Ainsi, la fourniture d’un air présentant une moindre concentration en particules en suspension est un enjeu de santé publique.In its 2018 report, the European Environment Agency indicates that excessive concentrations of suspended particles (or "PM", short for "Particulate matter") were responsible for around 422,000 premature deaths. annually in 41 European countries, including approximately 391,000 in the 28 states of the European Union. Thus, the supply of air with a lower concentration of suspended particles is a public health issue.
Pour réduire la concentration en particules suspendues dans l’air dans un espace clos où cette concentration est particulièrement importante, on peut mettre en œuvre un système efficace de ventilation. Cette solution, principalement mise en œuvre dans les réseaux souterrains, consiste à renouveler l’air du réseau souterrain avec de l’air moins chargé en particules provenant de l’extérieur, l’air souterrain étant rejeté à l’extérieur sans aucun traitement. Cette solution présente l’inconvénient de ne pas éliminer les polluants, mais de seulement les déplacer de l’intérieur vers l’extérieur, ce qui augmente la pollution de l’air extérieur. De plus, cette solution n’est pas adaptée pour une mise en œuvre en dehors d’un espace clos, par exemple en plein air.To reduce the concentration of particles suspended in the air in a closed space where this concentration is particularly high, an effective ventilation system can be implemented. This solution, mainly implemented in underground networks, consists in renewing the air of the underground network with air less loaded with particles coming from outside, the underground air being rejected outside without any treatment. This solution has the disadvantage of not eliminating the pollutants, but only moving them from the inside to the outside, which increases the pollution of the outdoor air. In addition, this solution is not suitable for implementation outside an enclosed space, for example in the open air.
D’autres systèmes actuellement mis en œuvre visent à capturer, et à retenir, les microparticules en suspension dans l’air. Parmi les technologies le plus courantes on peut citer l’utilisation de milieux filtrant dotés de de pores d’une taille appropriée pour retenir les particules, la précipitation électrostatique des microparticules par application d’un champ électrique ou encore l’absorption des microparticules dans un flux de liquide circulé au travers du système.Other systems currently being implemented aim to capture, and retain, airborne microparticles. Among the most common technologies we can cite the use of filter media equipped with pores of an appropriate size to retain the particles, the electrostatic precipitation of the microparticles by application of an electric field or the absorption of the microparticles in a flow of liquid circulated through the system.
Ces technologies nécessitent une alimentation électrique pour leur bon fonctionnement, ce qui empêche l’implantation de tels systèmes à des endroits sans raccordement au réseau électrique ou à des endroits où le changement d’une batterie serait impraticable.These technologies require a power supply for their proper functioning, which prevents the installation of such systems in places without connection to the electricity network or in places where changing a battery would be impractical.
En outre, ces technologies nécessitent pour leur bon fonctionnement un flux d’air orienté qui circule d’une entrée d’air où pénètre un flux d’air à épurer vers une sortie d’air d’où s’échappe un flux d’air déchargé d’une partie de ses particules en suspension. Le caractère orienté d’un système d’épuration de l’air signifie que le système d’épuration de l’air cesse de fonctionner correctement en l’absence d’un flux d’air dirigé selon l’orientation prévue. Ce caractère orienté peut également impliquer un risque de relargage, c’est-à-dire un risque que les particules captées par le système d’épuration de l’air soient libérées en cas d’inversion du flux d’air. Afin de garantir un flux d’air constant et orienté, le flux d’air est habituellement généré par un ventilateur tout ou autre moyen mécanique équivalent, ce qui présente l’inconvénient de complexifier l’installation par l’ajout de parties mouvantes. Tout particulièrement, les systèmes mettant en œuvre un milieu filtrant, c’est-à-dire dont les tailles de pores retiennent les particules en suspension, nécessitent un flux d’air suffisamment puissant pour compenser la perte de charge importante occasionnée par le filtre.In addition, these technologies require for their proper functioning a flow of directed air which circulates from an air inlet where enters a flow of air to be purified towards an air outlet from which escapes a flow of air discharged of part of its suspended particles. The oriented nature of an air cleaning system means that the air cleaning system ceases to function properly without the airflow being directed in the intended orientation. This oriented character can also imply a risk of release, i.e. a risk that the particles captured by the air purification system will be released in the event of a reversal of the air flow. In order to guarantee a constant and directed air flow, the air flow is usually generated by a fan or other equivalent mechanical means, which has the disadvantage of complicating the installation by adding moving parts. In particular, systems using a filtering medium, i.e. whose pore sizes retain particles in suspension, require a sufficiently powerful air flow to compensate for the significant pressure drop caused by the filter.
OBJETS DE L’INVENTIONOBJECTS OF THE INVENTION
On rappelle qu’une microparticule est une particule dont la taille est comprise entre 0,1 µm et 100 μm. Dans le cadre de l’invention, les termes « particules en suspension » désignent les microparticules en suspension dans l’air et tout particulièrement les microparticules de taille inférieure ou égale à 10 µm de diamètre, aussi appelées PM10, ainsi que les microparticules de tailles inférieures à 2,5 µm, aussi appelées PM2.5 et de taille inférieure à 1 µm, aussi appelées PM1.It is recalled that a microparticle is a particle whose size is between 0.1 μm and 100 μm. In the context of the invention, the terms “particles in suspension” designate the microparticles in suspension in the air and more particularly the microparticles of size less than or equal to 10 μm in diameter, also called PM10, as well as the microparticles of sizes smaller than 2.5 µm, also called PM2.5 and smaller than 1 µm, also called PM1.
La demanderesse s’est donnée pour objectif de réduire la concentration en microparticules en suspension dans l’air des espaces urbains collectifs, en particulier à proximité des infrastructures de transport routier ou ferroviaire et tout particulièrement pour application dans un réseau de transport souterrain, qui peut notamment être routier ou ferroviaire. Pour ces applications, la demanderesse a cherché un dispositif qui cumule une bonne facilité d’entretien, une certaine robustesse, une capacité à fonctionner sans alimentation électrique et une perte de charge très faible. Aucune des solutions de l’art antérieur ne répondant à l’ensemble de ces critères, la demanderesse a développé le dispositif et le procédé objets de la présente invention. La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients des solutions de l’art antérieur.The applicant has set itself the objective of reducing the concentration of airborne microparticles in collective urban spaces, in particular near road or rail transport infrastructures and especially for application in an underground transport network, which can in particular be road or rail. For these applications, the applicant sought a device which combines good ease of maintenance, a certain robustness, an ability to operate without electrical power and a very low pressure drop. None of the solutions of the prior art meeting all of these criteria, the applicant has developed the device and the method which are the subject of the present invention. The present invention aims to remedy all or part of the drawbacks of the solutions of the prior art.
À cet effet, selon un premier objet, la présente invention vise un dispositif pour la capture des microparticules en suspension dans l’air qui présente les caractéristiques suivantes :
- le dispositif est dépourvu de moyens actifs de ventilation et dépourvu de moyens d’alimentation en énergie électrique,
- le dispositif comporte un support structuré traversé par un grand nombre d’ouvertures de dimension minimale comprise entre 1 millimètre et 15 millimètres, ledit support structuré présentant un taux de vide supérieur à 80%, préférentiellement supérieur à 85%, préférentiellement supérieur à 90%, très préférentiellement de l’ordre de 95%,
- le support structuré étant enduit d’un milieu de capture des microparticules en suspension dans un flux d’air choisi parmi : les huiles végétales, les huiles minérales, les huiles de silicone, les huiles de paraffine ou les graisses animale et
- le support structuré enduit dudit milieu de capture étant configuré pour être traversé par un flux d’air de vitesse linéaire comprise entre 0,1 et 5 m/s sans provoquer une perte de charge supérieure à 250 Pa.To this end, according to a first object, the present invention relates to a device for capturing microparticles in suspension in the air which has the following characteristics:
- the device is devoid of active ventilation means and devoid of electrical energy supply means,
- the device comprises a structured support traversed by a large number of openings with a minimum dimension of between 1 millimeter and 15 millimeters, said structured support having a void ratio greater than 80%, preferably greater than 85%, preferably greater than 90% , very preferably around 95%,
- the structured support being coated with a medium for capturing microparticles in suspension in an air flow chosen from: vegetable oils, mineral oils, silicone oils, paraffin oils or animal fats and
- the structured support coated with said capture medium being configured to be traversed by a flow of air with a linear speed of between 0.1 and 5 m/s without causing a pressure drop greater than 250 Pa.
Au sens de l’invention, la dimension minimale d’une ouverture traversant le support structuré correspond au diamètre de l’ouverture mesuré en son point le plus étroit. En d’autres termes, une dimension minimale d’une ouverture de 1 millimètre signifie qu’une particule sphérique de 1 millimètre de diamètre peut traverser ladite ouverture sans être bloquée.Within the meaning of the invention, the minimum dimension of an opening passing through the structured support corresponds to the diameter of the opening measured at its narrowest point. In other words, a minimum dimension of an opening of 1 millimeter means that a spherical particle of 1 millimeter in diameter can pass through said opening without being blocked.
Préférentiellement, la dimensions moyenne des ouvertures est de l’ordre de 5 millimètres. Par exemple, la dimension moyenne des ouvertures est comprise entre 3 et 10 millimètres.Preferably, the average size of the openings is of the order of 5 millimeters. For example, the average size of the openings is between 3 and 10 millimeters.
Ces ouvertures sont présentes dans le support structuré d’un dispositif selon l’invention « en grand nombre », et un nombre minimal peut être fixé, de manière plus ou moins arbitraire, à environ mille. Par exemple le support structuré comporte en moyenne au moins une ouverture par centimètre carré, ou au moins 4 ouvertures par centimètre carré, ou au moins 16 ouvertures par centimètre carré.These openings are present in the structured support of a device according to the invention "in large numbers", and a minimum number can be set, more or less arbitrarily, at approximately one thousand. For example, the structured support comprises on average at least one opening per square centimeter, or at least 4 openings per square centimeter, or at least 16 openings per square centimeter.
Au sens de l’invention, le taux de vide correspond au rapport entre le volume du support structuré qui est vide et le volume de l’espace délimité par le support structuré qui est occupé par de la matière solide.Within the meaning of the invention, the void ratio corresponds to the ratio between the volume of the structured support which is empty and the volume of the space delimited by the structured support which is occupied by solid matter.
Le support structuré peut par exemple être un support métallique en croisillons présentant de larges ouvertures ou encore un maillage de polyester formant de larges ouvertures hexagonales. Tout support structuré selon l’invention comporte de larges et nombreuses ouvertures de tailles sensiblement identiques, c’est-à-dire dans le même ordre de grandeur de taille. Le support structuré n’a pas un rôle de filtration mais plutôt un rôle de support du milieu de capture. En effet, le diamètre des ouvertures du support structuré selon l’invention, de l’ordre du millimètre, est très supérieur au diamètre des microparticules captées au moyen du dispositif, de l’ordre du micromètre ou de quelques dizaines de micromètres. Ces dispositions contribuent à la très faible perte de charge du support structuré.The structured support can for example be a metal support in braces having large openings or even a polyester mesh forming large hexagonal openings. Any support structured according to the invention comprises large and numerous openings of substantially identical sizes, that is to say in the same order of magnitude of size. The structured support does not have a filtration role but rather a support role for the capture medium. Indeed, the diameter of the openings of the structured support according to the invention, of the order of a millimeter, is much greater than the diameter of the microparticles captured by means of the device, of the order of a micrometer or a few tens of micrometers. These provisions contribute to the very low pressure drop of the structured support.
Le milieu de capture enduit sur le support structuré assure la capture des microparticules soit par un mécanisme de collement des microparticules sur le milieu, soit par un mécanisme de pénétration partielle des microparticules dans le milieu, ou encore par une combinaison de ces mécanismes. Grâce à ces dispositions, une partie des microparticules présentes dans un flux d’air traversant le dispositif sont capturées par le milieu de capture. On comprend bien que le dispositif ne nécessite pas pour son bon fonctionnement que le flux d’air circule en travers du dispositif dans un sens prédéterminé, dès lors qu’un contact entre le flux d’air et le milieu de capture s’opère. En cela, le dispositif n’est pas orienté ce qui est particulièrement avantageux pour un positionnement du dispositif sur un lieu où la direction des flux d’air est susceptible de varier. La direction d’un flux d’air est notamment susceptible de varier lorsque le dispositif est positionné en extérieur, en fonction de la direction du vent ou lorsqu’il est positionné à proximité d’une voie de transport routier ou ferroviaire, en fonction du sens de passage des véhicules.The capture medium coated on the structured support ensures the capture of the microparticles either by a mechanism of sticking of the microparticles on the medium, or by a mechanism of partial penetration of the microparticles into the medium, or else by a combination of these mechanisms. Thanks to these arrangements, some of the microparticles present in an air flow passing through the device are captured by the capture medium. It is understood that the device does not require for its proper functioning that the flow of air circulates across the device in a predetermined direction, since a contact between the flow of air and the capture medium takes place. In this, the device is not oriented, which is particularly advantageous for positioning the device on a place where the direction of the air flows is likely to vary. The direction of an air flow is in particular liable to vary when the device is positioned outdoors, depending on the direction of the wind or when it is positioned close to a road or rail transport route, depending on the direction of vehicle traffic.
En outre, étant donné que les microparticules ne s’accumulent pas seulement sur une face du support structuré et que lesdites microparticules sont collées et/ou pénètrent au moins partiellement dans le milieu, le dispositif est peu susceptible de relarguer dans l’air des microparticules préalablement capturées en cas de changement de direction du flux d’air traversant le dispositif.In addition, given that the microparticles do not accumulate only on one face of the structured support and that said microparticles are stuck and/or penetrate at least partially into the medium, the device is unlikely to release microparticles into the air previously captured in the event of a change in direction of the air flow passing through the device.
On comprend bien également que le dispositif objet de l’invention ne nécessite pas, pour son bon fonctionnement, de moyens actifs de ventilation, de type pales de ventilateurs, ni d’alimentation en énergie électrique, aucun composant du dispositif ne requérant une telle alimentation. Cela facilite énormément son implantation à un endroit voulu, qui peut être un endroit difficile d’accès, par exemple dans un tunnel ferroviaire, où la réalisation de travaux d’installation électrique spécifiques représenterait un coût inacceptable, et où le recours à des panneaux photovoltaïques n’est pas possible faute de lumière.It is also clearly understood that the device which is the subject of the invention does not require, for its correct operation, active means of ventilation, of the fan blade type, nor of an electrical power supply, no component of the device requiring such a power supply. . This greatly facilitates its installation in a desired location, which may be a location difficult to access, for example in a railway tunnel, where carrying out specific electrical installation work would represent an unacceptable cost, and where the use of photovoltaic panels is not possible due to lack of light.
Au cours du temps, l’accumulation de microparticules dans le milieu sera susceptible d’abaisser l’efficacité de capture du dispositif objet de l’invention. Ainsi, à intervalles de temps régulier, il sera utile de remplacer le milieu de capture saturé par un milieu de capture frais (neuf ou recyclé). Préférentiellement, le milieu de capture est dépouillé du support structuré afin que le support structuré puisse être enduit à nouveau et utilisé à nouveau.Over time, the accumulation of microparticles in the medium will be likely to lower the capture efficiency of the device that is the subject of the invention. Thus, at regular time intervals, it will be useful to replace the saturated capture medium with fresh capture medium (new or recycled). Preferably, the capture medium is stripped of the structured support so that the structured support can be coated again and used again.
Dans des modes de réalisation, le support structuré est formé dans une matière non poreuse.In embodiments, the structured support is formed from a non-porous material.
Dans le cadre de l’invention, on distingue les « pores » des « ouvertures ». Les pores sont des cavités de petite dimension, typiquement inférieure à 10 microns, et qui ne sont pas nécessairement traversantes. Par opposition, les ouvertures sont traversantes et leur taille est comprise entre 1 mm et 15 mm. Ainsi, la porosité d’une matière non poreuse selon l’invention, exprimée en pourcentage de vides laissés par les pores tels que définis plus haut, par rapport au reste du volume occupé par le support structuré est préférentiellement inférieure à 1%, très préférentiellement inférieure à 0,1%.In the context of the invention, a distinction is made between “pores” and “openings”. The pores are cavities of small dimension, typically less than 10 microns, and which are not necessarily through. In contrast, the openings are through and their size is between 1 mm and 15 mm. Thus, the porosity of a non-porous material according to the invention, expressed as a percentage of voids left by the pores as defined above, relative to the rest of the volume occupied by the structured support is preferentially less than 1%, very preferentially less than 0.1%.
Grâce à ces dispositions, le milieu de capture n’est pas absorbé par la matière constituant le support structuré. Ces dispositions permettent de prévenir un abaissement de l’efficacité de capture des particules par le support structuré enduit de milieu de capture qui serait moindre si une partie significative du milieu de capture pénétrait dans les pores de la matière constituant le support structuréThanks to these provisions, the capture medium is not absorbed by the material constituting the structured support. These provisions make it possible to prevent a reduction in the efficiency of capture of the particles by the structured support coated with capture medium, which would be less if a significant part of the capture medium penetrated into the pores of the material constituting the structured support.
Dans des modes de réalisation, le support structuré est disposé sensiblement verticalement et le milieu de capture est un matériau liquide aux températures ambiantes d’utilisation, maintenu par tension de surface sur le support structuré.In embodiments, the structured support is arranged substantially vertically and the capture medium is a liquid material at ambient temperatures of use, maintained by surface tension on the structured support.
Par exemple, le support structuré est incliné d’un angle inférieur ou égal à 25°, préférentiellement inférieur à 15° par rapport à la verticale ; une si faible inclinaison est comprise ici comme une disposition « sensiblement verticale ».For example, the structured support is inclined at an angle less than or equal to 25°, preferably less than 15° with respect to the vertical; such a slight inclination is understood here as a "substantially vertical" arrangement.
Dans des modes de réalisation, le milieu de capture est une huile végétale. Préférentiellement, l’huile végétale est choisie parmi les compositions contenant peu d’acides gras insaturés et polyinsaturés ou contenant une teneur élevée en antioxydant (par exemple de la vitamine E ou des polyphénols) qui leur confère une bonne stabilité dans le temps. A titre d’exemple, on préfère les huiles d’olive, de noyaux d’abricot, de jojoba, d’amande douce, de ricin, de coco, de karité, de noisette, de prune, d’argousier, d’argan, d’avocat, de chanvre, de macadamia, de tournesol oléique ou de palme. D’autres huiles végétales sont également utilisables dans les environnements peu éclairés ou lorsque la température ambiante est suffisamment basse (par exemple l’hiver).In embodiments, the capture medium is a vegetable oil. Preferably, the vegetable oil is chosen from compositions containing few unsaturated and polyunsaturated fatty acids or containing a high antioxidant content (for example vitamin E or polyphenols) which gives them good stability over time. For example, olive, apricot kernel, jojoba, sweet almond, castor, coconut, shea, hazelnut, plum, sea buckthorn, argan oils are preferred. , avocado, hemp, macadamia, oleic sunflower or palm. Other vegetable oils can also be used in low light environments or when the ambient temperature is low enough (for example in winter).
Dans des modes de réalisation, la stabilité de l’huile végétale est prolongée par addition d’antioxydants.In embodiments, the stability of the vegetable oil is extended by the addition of antioxidants.
Dans des modes de réalisation, le milieu de capture est une huile minérale, telle qu’une huile de paraffine, ou encore une huile de silicone.In some embodiments, the capture medium is a mineral oil, such as paraffin oil, or else a silicone oil.
Dans des modes de réalisation, le milieu de capture est une huile de silicone par exemple choisi parmi les polydiméthylsiloxanes, purs ou modifiés par des polyéthers. Les copolymères silicone-polyéthers ont l’avantage d’être hydrosolubles.In some embodiments, the capture medium is a silicone oil, for example chosen from polydimethylsiloxanes, pure or modified with polyethers. Silicone-polyether copolymers have the advantage of being water-soluble.
Dans des modes de réalisation, le support structuré comporte un textile tissé. Selon un mode de réalisation particulier, le textile est tissé en fibres de polyester.In embodiments, the structured support comprises a woven fabric. According to a particular embodiment, the textile is woven from polyester fibers.
Dans des modes de réalisation, le support structuré est une mousse alvéolaire dont les cellules sont ouvertes et dont la taille est comprise entre 2 mm et 10 mm. Ces structures alvéolaires peuvent être souples, typiquement en polyuréthane ou rigide, par exemple en métal ou en céramique à base d’alumine ou de mélange d’oxydes métalliques.In embodiments, the structured support is a cellular foam whose cells are open and whose size is between 2 mm and 10 mm. These alveolar structures can be flexible, typically in polyurethane, or rigid, for example in metal or ceramic based on alumina or a mixture of metal oxides.
Dans des modes de réalisation, le support structuré comporte une pluralité de plaques assemblées entre elles. Lesdites plaques sont des pièces sensiblement planes, traversées de trous de diamètre minimal compris entre environ 1 mm et 15 mm et enduites de milieu de capture. Lesdites plaques peuvent par exemple être superposées ou encore jointes par l’une de leur extrémités et inclinées entre elles dans un arrangement en « V » ou en « W ». On souligne que le support structuré enduit de milieu de capture doit dans son ensemble, même lorsqu’il s’agit d’un assemblage, présenter une faible perte de charge selon les limites fixées par l’invention. Par exemple, le support structuré dans son ensemble est configuré pour être traversé par un flux d’air de vitesse linéaire de 5 m/s sans provoquer une perte de charge supérieure à 250 Pa.In embodiments, the structured support comprises a plurality of plates assembled together. Said plates are substantially flat parts, traversed by holes with a minimum diameter of between about 1 mm and 15 mm and coated with capture medium. Said plates can for example be superimposed or even joined by one of their ends and inclined to each other in a “V” or “W” arrangement. It is emphasized that the structured support coated with capture medium must as a whole, even when it is an assembly, present a low pressure drop according to the limits fixed by the invention. For example, the structured support as a whole is configured to be crossed by an air flow with a linear speed of 5 m/s without causing a pressure drop greater than 250 Pa.
Dans des modes de réalisation, le support structuré comporte une structure métallique. Plus particulièrement, le support structuré peut être une structure métallique en métal déployé, une plaque métallique obtenue par emboutissage ou une plaque métallique déployée et emboutie.In embodiments, the structured support includes a metallic structure. More particularly, the structured support can be a metal structure in expanded metal, a metal plate obtained by stamping or an expanded and stamped metal plate.
Dans des modes de réalisation le support structuré est un assemblage de plusieurs plaques métalliques. Dans des modes de réalisation le support structuré comporte une plaque métallique en métal déployé et ondulée par emboutissage intercalée entre deux plaques métalliques en métal déployé.In embodiments the structured support is an assembly of several metal plates. In some embodiments, the structured support comprises a metal plate made of expanded metal and corrugated by stamping interposed between two metal plates made of expanded metal.
On rappelle qu’une plaque métallique en métal déployé est une plaque de métal coupée puis étirée. En d’autres termes, le métal déployé est réalisé par cisaillement d'une plaque ou d'une bobine de métal dans une presse, équipée de couteaux créant un maillage métallique généralement de forme de losange laissant des vides entourés par des barres en métal interconnectées. Préférentiellement, le métal constituant la plaque métallique est de l’acier ou de l’aluminium. L’aluminium est préféré car moins lourd. Par ailleurs, ce n’est pas un catalyseur connu pour l’oxydation des huiles végétales, contrairement au fer.It is recalled that an expanded metal metal plate is a metal plate cut and then stretched. In other words, expanded metal is made by shearing a plate or coil of metal in a press, fitted with cutters creating a generally diamond-shaped metal mesh leaving voids surrounded by interconnected metal bars . Preferably, the metal constituting the metal plate is steel or aluminum. Aluminum is preferred because it is less heavy. Furthermore, it is not a known catalyst for the oxidation of vegetable oils, unlike iron.
Dans des modes de réalisation, le support métallique est anodisé.In embodiments, the metal support is anodized.
Grâces à ces dispositions, le métal présente une rugosité accrue et retient plus facilement le milieu enduit sur le support structuré.Thanks to these arrangements, the metal has an increased roughness and more easily retains the coated medium on the structured support.
Dans des modes de réalisation, le support structuré comporte une structure métallique en nid d’abeille formant un motif en alvéoles polygonales, notamment hexagonale ou rectangulaire. Le métal constituant les parois des alvéoles est préférentiellement de l’aluminium.In some embodiments, the structured support comprises a metallic honeycomb structure forming a pattern of polygonal cells, in particular hexagonal or rectangular. The metal constituting the walls of the cells is preferably aluminium.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de l’invention comporte un caisson abritant le support structuré enduit de milieu de capture. Préférentiellement, le caisson présente une épaisseur inférieure à 40 cm, de préférence inférieure à 30 cm et très préférentiellement inférieure à 25 cm. Cette faible épaisseur permet une implantation dans des espaces contraints, en particulier sous le nez d’un quai dans une station ferroviaire.In some embodiments, the device that is the subject of the invention comprises a box housing the structured support coated with capture medium. Preferably, the box has a thickness of less than 40 cm, preferably less than 30 cm and very preferably less than 25 cm. This low thickness allows installation in restricted spaces, in particular under the nose of a platform in a railway station.
Selon un deuxième aspect, l’invention vise l’utilisation d’un dispositif de capture des microparticules en suspension dans l’air selon l’invention, mis en œuvre dans un souterrain, notamment dans un complexe dédié au transport collectif ferroviaire, particulièrement dans les zones de circulation pédestre des passagers, au nez d’un quai, à l’embouchure d’un tunnel ferroviaire, dans un tunnel ferroviaire en zone de freinage, ou encore dans un tunnel ferroviaire en zone d’accélération.According to a second aspect, the invention relates to the use of a device for capturing microparticles in suspension in the air according to the invention, implemented underground, in particular in a complex dedicated to collective rail transport, particularly in pedestrian traffic areas for passengers, at the nose of a platform, at the mouth of a railway tunnel, in a railway tunnel in the braking zone, or even in a railway tunnel in the acceleration zone.
L’utilisation d’un dispositif objet de l’invention dans un réseau de tunnels ferroviaires destiné au transport de passagers est particulièrement utile car cet environnement clos voit transiter un grand nombre de voyageurs qui sont exposés à une concentration élevée en microparticules générées par le transport ferroviaire.The use of a device that is the subject of the invention in a network of railway tunnels intended for the transport of passengers is particularly useful because this closed environment sees a large number of travelers passing through who are exposed to a high concentration of microparticles generated by transport. railway.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de capture des microparticules objet de l’invention, placé dans un tunnel ferroviaire, comporte un support structuré sensiblement plan et ledit support structuré est sensiblement parallèle à l’axe principal d’un rail abrité par le tunnel ferroviaire.In some embodiments, the device for capturing microparticles that is the subject of the invention, placed in a railway tunnel, comprises a substantially planar structured support and said structured support is substantially parallel to the main axis of a rail sheltered by the tunnel. railway.
Dans des modes de réalisation, le dispositif selon l’invention est positionné dans un tunnel ferroviaire sur une zone de freinage ou sur une zone d’accélération, de préférence sur une zone de freinage.In embodiments, the device according to the invention is positioned in a railway tunnel on a braking zone or on an acceleration zone, preferably on a braking zone.
On définit une zone de freinage ou une zone d’accélération comme la zone située à moins de 5 mètres d’une section de rail le long de laquelle le train freine avant d’arriver en gare ou accélère en sortant de la gare. Les zones préférées sont celles éloignées de moins de 100 mètres de l’embouchure de la gare, et encore plus préférentiellement éloignées de moins de 50 mètres de l’embouchure de la gare.A braking zone or an acceleration zone is defined as the zone located less than 5 meters from a section of rail along which the train brakes before arriving at the station or accelerates when leaving the station. The preferred areas are those less than 100 meters from the mouth of the station, and even more preferably less than 50 meters from the mouth of the station.
On privilégie le placement du dispositif objet de l’invention au niveau des zones de freinage qui sont les principales zones d'émissions de microparticules dans un réseau souterrain de transport ferroviaire. Par exemple, le dispositif selon l’invention est placé à proximité de l’embouchure de la station, du côté où le train rentre dans la station, soit sur le mur du tunnel, soit sur la paroi vertical du quai à hauteur des boggies du train.Preference is given to placing the device that is the subject of the invention at the level of the braking zones which are the main zones of emissions of microparticles in an underground rail transport network. For example, the device according to the invention is placed close to the mouth of the station, on the side where the train enters the station, either on the wall of the tunnel, or on the vertical wall of the platform at the height of the bogies of the train.
Dans des modes de réalisation, le dispositif selon l’invention est positionné dans les derniers mètres du tunnel avant l’arrivée en gare, le plus près possible du rail extérieur et idéalement en regard du système de freinage d’un train lorsque le train entre en gare, et positionné à une hauteur correspondante à la hauteur du système de freinage du train ou juste au-dessus.In embodiments, the device according to the invention is positioned in the last meters of the tunnel before arriving at the station, as close as possible to the outer rail and ideally facing the braking system of a train when the train enters at the station, and positioned at a height corresponding to the height of the braking system of the train or just above.
Selon un troisième aspect, la présente invention vise un procédé de capture des microparticules en suspension dans l’air, qui comporte :
- la fourniture d’un support structuré traversé par un grand nombre de dimension minimale comprise entre 1 millimètre et 15 millimètres, ledit support structuré présentant un taux de vide supérieur à 80%, préférentiellement supérieur à 85%, préférentiellement supérieur à 90%, très préférentiellement de l’ordre de 95%,
- l’enduction du support structuré par un milieu de capture configuré pour capter par contact des microparticules en suspension dans un flux d’air et choisi parmi : une huile végétale, une huile minérale, une huile de silicone et une graisse animale,
- le support structuré enduit de milieu étant configuré pour être traversé par un flux d’air de vitesse linéaire comprise entre 0,1 m/s et 5 m/s sans provoquer une perte de charge supérieure à 250 Pa et
- la mise en contact du support structuré avec un flux d’air chargé en microparticules sans moyens actifs de ventilation permettant la circulation forcée du flux d’air chargé en microparticules.According to a third aspect, the present invention relates to a method for capturing airborne microparticles, which comprises:
- the supply of a structured support crossed by a large number of minimum dimensions between 1 millimeter and 15 millimeters, said structured support having a void ratio greater than 80%, preferably greater than 85%, preferably greater than 90%, very preferably around 95%,
- the coating of the structured support with a capture medium configured to capture by contact microparticles in suspension in an air flow and chosen from: a vegetable oil, a mineral oil, a silicone oil and an animal fat,
- the medium-coated structured support being configured to be traversed by a flow of air with a linear speed of between 0.1 m/s and 5 m/s without causing a pressure drop greater than 250 Pa and
- Bringing the structured support into contact with an airflow laden with microparticles without active ventilation means allowing the forced circulation of the airflow laden with microparticles.
Dans des modes de réalisation, le procédé comporte :
- une étape de dépouillement d’au moins une partie du milieu enduit sur le support structuré et
- une étape de remplacement du milieu de capture dépouillé par enduction du support structuré par un milieu de capture frais.In embodiments, the method includes:
- a stripping step of at least part of the coated medium on the structured support and
- a step of replacing the stripped capture medium by coating the structured support with a fresh capture medium.
Dans des modes de réalisation, l’étape de dépouillement comporte un lavage du support structuré enduit de milieu à l’eau savonneuse.In some embodiments, the stripping step comprises washing the structured support coated with medium in soapy water.
Dans des modes de réalisation, l’étape de dépouillement comporte un décapage du support structuré enduit de milieu par un flux d’air sous pression.In some embodiments, the stripping step comprises stripping the structured support coated with medium by a flow of pressurized air.
Dans des modes de réalisation, l’étape de dépouillement comporte un décapage du support structuré enduit de milieu par un flux de vapeur d’eau sous pression.In some embodiments, the stripping step comprises stripping the structured support coated with medium by a stream of steam under pressure.
Dans des modes de réalisation, l’étape de dépouillement comporte un nettoyage cryogénique.In embodiments, the stripping step includes dry ice cleaning.
Les buts, avantages et caractéristiques particulières du procédé objet de la présente invention étant similaires à ceux du dispositif objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici.The aims, advantages and particular characteristics of the method which is the subject of the present invention being similar to those of the device which is the subject of the present invention, they are not repeated here.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF FIGURES
D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier du dispositif et du procédé objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :Other advantages, aims and particular characteristics of the invention will emerge from the non-limiting description which follows of at least one particular embodiment of the device and of the method which are the subject of the present invention, with reference to the appended drawings, in which:
Claims (19)
- le dispositif est dépourvu de moyens actifs de ventilation et dépourvu de moyens d’alimentation en énergie électrique,
- le dispositif comporte un support structuré traversé par un grand nombre d’ouvertures de dimension minimale comprise entre 1 millimètre et 15 mm, ledit support structuré présentant un taux de vide supérieur à 80%, préférentiellement supérieur à 85%, préférentiellement supérieur à 90%, très préférentiellement de l’ordre de 95%,
- le support structuré étant enduit d’un milieu de capture des microparticules en suspension dans le flux d’air choisi parmi : les huiles végétales, les huiles minérales, les huiles silicones, ou les graisses animales et
- le support structuré enduit dudit milieu de capture étant configuré pour être traversé par un flux d’air de vitesse linéaire comprise entre 0,1 et 5 m/s sans provoquer une perte de charge supérieure à 250 Pa.Device for capturing microparticles in suspension in the air, characterized in that:
- the device is devoid of active ventilation means and devoid of electrical energy supply means,
- the device comprises a structured support traversed by a large number of openings with a minimum dimension of between 1 millimeter and 15 mm, said structured support having a void content greater than 80%, preferably greater than 85%, preferably greater than 90% , very preferably around 95%,
- the structured support being coated with a medium for capturing microparticles in suspension in the air flow chosen from: vegetable oils, mineral oils, silicone oils, or animal fats and
- the structured support coated with said capture medium being configured to be traversed by a flow of air with a linear speed of between 0.1 and 5 m/s without causing a pressure drop greater than 250 Pa.
- la fourniture d’un support structuré traversé par un grand nombre d’ouvertures de dimension minimale comprise entre 1 mm et 15 mm, ledit support structuré présentant un taux de vide supérieur à 80%, préférentiellement supérieur à 85%, préférentiellement supérieur à 90%, très préférentiellement de l’ordre de 95%,
- l’enduction du support structuré par un milieu de capture configuré pour capter par contact des microparticules en suspension dans un flux d’air et choisi parmi : une huile végétale, une huile minérale, une huile silicone et une graisse animale,
- le support structuré enduit d’huile étant configuré pour être traversé par un flux d’air de vitesse linéaire comprise entre 0.1 et 5 m/s sans provoquer une perte de charge supérieure à 250 Pa et
- la mise en contact du support structuré avec un flux d’air chargé en microparticules sans moyens actifs de ventilation permettant la circulation forcée du flux d’air chargé en microparticules.Method for capturing microparticles in suspension in the air, characterized in that it comprises:
- the provision of a structured support traversed by a large number of openings with a minimum dimension of between 1 mm and 15 mm, said structured support having a void ratio greater than 80%, preferably greater than 85%, preferably greater than 90 %, very preferably around 95%,
- the coating of the structured support with a capture medium configured to capture by contact microparticles in suspension in an air flow and chosen from: a vegetable oil, a mineral oil, a silicone oil and an animal fat,
- the oil-coated structured support being configured to be traversed by a flow of air with a linear speed of between 0.1 and 5 m/s without causing a pressure drop greater than 250 Pa and
- Bringing the structured support into contact with an airflow laden with microparticles without active ventilation means allowing the forced circulation of the airflow laden with microparticles.
- une étape de dépouillement d’au moins une partie du milieu enduit sur le support structuré et
- une étape de remplacement du milieu de capture dépouillé par enduction du support structuré par un milieu de capture frais.Method for capturing airborne microparticles according to the preceding claim, which comprises:
- a stripping step of at least part of the coated medium on the structured support and
- a step of replacing the stripped capture medium by coating the structured support with a fresh capture medium.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/IB2022/059815 WO2023062573A1 (en) | 2021-10-14 | 2022-10-13 | Passive device for capturing microparticles in suspension in the air |
| CA3232284A CA3232284A1 (en) | 2021-10-14 | 2022-10-13 | Passive device for capturing microparticles in suspension in the air |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2110910 | 2021-10-14 | ||
| FR2110910A FR3128129A1 (en) | 2021-10-14 | 2021-10-14 | PASSIVE DEVICE FOR CAPTURING MICROPARTICLES IN SUSPENSION IN THE AIR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3128130A1 true FR3128130A1 (en) | 2023-04-21 |
Family
ID=80786723
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2110910A Pending FR3128129A1 (en) | 2021-10-14 | 2021-10-14 | PASSIVE DEVICE FOR CAPTURING MICROPARTICLES IN SUSPENSION IN THE AIR |
| FR2113509A Pending FR3128130A1 (en) | 2021-10-14 | 2021-12-14 | PASSIVE DEVICE FOR CAPTURING MICROPARTICLES IN SUSPENSION IN THE AIR |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2110910A Pending FR3128129A1 (en) | 2021-10-14 | 2021-10-14 | PASSIVE DEVICE FOR CAPTURING MICROPARTICLES IN SUSPENSION IN THE AIR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (2) | FR3128129A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210131685A1 (en) * | 2018-07-13 | 2021-05-06 | Mann+Hummel Gmbh | Train station, in particular a tunnel-type train station, and use of a filter unit in a train station |
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| FR2832324A1 (en) * | 2001-11-19 | 2003-05-23 | Bruno Georges Bordenave | Formulation and preparation of an organic compound comprising mineral and vegetable oils, useful in the reinforcement of filters for the removal of non hydrophiic atmospheric particles |
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| DE10334905A1 (en) * | 2003-07-29 | 2005-02-17 | Neher Systeme Gmbh & Co. Kg | Insect screen has flexible mesh grid with adhesive layer acting as pollen filter |
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-
2021
- 2021-10-14 FR FR2110910A patent/FR3128129A1/en active Pending
- 2021-12-14 FR FR2113509A patent/FR3128130A1/en active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3128129A1 (en) | 2023-04-21 |
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