Brevet FR2171224A1 — publié le 19730921

La présente invention, concernant la séparation par filtrage, est plus spécifiquement relative à des filtres à fluide et à des séparateurs. Un dispositif de filtrage de type connu comprend un corps à ailettes possédant, sur les surfaces de ses ailettes, un système de nervures servant à supporter une feuille de substance filtrante, de façon à préserver des trajets pour l'écoulement du fluide entre le corps et cette feuille. Des dispositifs de ce genre peuvent présenter une très grande surface de filtrage par rapport à leur taille, à cause de leur structure à ailettes. Afin que la matière de filtrage soit capable de résister à des différences de pression très élevées sans diminuer la capacité de débit, le système de nervures doit fournir un support à la feuille de filtrage en une multiplicité de zones bien distribuées sur la totalité de sa surface, pour réduire ou éviter la flexion locale de la feuille dans les trajets de débit entre les nervures. Les corps de filtrage à ailettes mentionnés peuvent être assemblés à partir d'une multiplicité de pièces constituantes semblables ou identiques, qui peuvent être par exemple en matière plastique moulée, chaque pièce constituante formant une section ou partie du corps du filtre incluant une portion de la longueur de chacune de ses ailettes. Il y a divers avantages à former le corps du filtre en de telles sections élémentaires. Un avantage notable est la facilité avec laquelle on peut ménager des orifices dans le corps du filtre pour faire passer le liquide filtré. Les faces conjuguées des sections élémentaires ou certaines d'entre elles peuvent être conformées de façon que lorsque les parties constituantes sont assemblées, les éléments voisins coopèrent pour définir lesdits orifices. La présente invention fournit un corps support de filtre du genre mentionné, formé par des sections élémentaires qui possèdent certains avantages importants. L'un des objets de l'invention est de fournir un support amélioré pour un élément de filtrage en feuille, notamment dans la région des joints entre éléments constituants voisins du corps du filtre. La présente invention, largement définie, réside dans un support de matière filtrant présentant les caractéristiques ci-après: (a) le support comprend un support à ailettes ayant, sur ses surfaces d'ailettes, un système de nervures pour supporter une feuille de matière filtrante, de sorte que des trajets sont préservés pour l'écoulement du fluide, entre le corps et cette feuille. (b) le corps est constitué par une multiplicité d'éléments constituants assemblés ou inclut ces éléments, chacun d'eux constituant une section du corps du filtre qui inclut une portion de la longueur de chacune de ses ailettes. (c) certains au moins desdits éléments constituants ont des nervures (faisant partie dudit système de nervures) qui font saillie, sur une partie de leur longueur, à partir des côtés de raccordement des éléments constituants, de sorte que ces nervures passent à travers les raccordements entre les portions d'ailettes d'éléments constituants voisins. Dans un support de matière filtrante selon l'invention, lesdites portions de nervure en saillie fournissent un support à la matière filtrante à l'endroit où elle passe par-dessus les raccordements entre les éléments constituants assemblés Lesdites portions de nervures en saillie peuvent également maintenir ou aider à maintenir les portions d'ailettes d'éléments constituants voisins, avec une position mutuelle en regard correcte, c'est-à-dire en s'opposant au déplacement relatif pouvant se produire sous de fortes pressions de fluide, qui affecterait les trajets d'écoulement de fluide dans la région des raccordements entre les éléments constituants. Les dimensions des ailettes, de la base à la pointe, peuvent entre par conséquent plus grandes qu'il ne serait possible autrement. Il n'est pas exclu cependant que les éléments constituants puissent être conformés de façon à s'emboiter de quelque autre façon. Les éléments peuvent être serrés ou fixés ensemble autrement pour empêcher leur détachement dans les conditions d'emploi. La conformation des éléments constituants, avec des nervures qui font saillie à partir des côtés des éléments consti -tuants, peut être facilement obtenue en formant chaque élément d'une pièce moulée unique. Lorsqu'on se réfère aux entés du raccordement" des éléments constituants, ceci s'applique naturellement aux côtés des éléments sur lesquels les éléments constituants voisins entrent en contact mutuel dans l'assemblage. Lesdites nervures en saillie sur chaque élément du corps du filtre qui possède de telles nervures peuvent être disposées de façon qu'il existe des nervures en saillie à partir de chaque côté de raccordement d'un tel élément ou bien de façon qu'il existe des nervures faisant saillie à partir d'un caté seulement du raccordement de l'élément. De préférence, chacun des éléments constituants du corps du filtre, à l'exception des éléments d'extrémité dans l'assemblage, présente des nervures faisant saillie à partir de chacun de ses côtés du raccordement. Dans de tels cas il est nécessaire que les nervures faisant saillie à partir des éléments voisins à travers un raccordement donné soient mutuellement décalées, de sorte que les nervures qui appartiennent aux différents éléments ne portent pas mutuellement l'une contre l'autre et n'empêchent pas ainsi le raccordement convenable des éléments. Il est préférable d'arriver à ce résultat sans qu'obligatoirement les éléments voisins soient dissemblables d'aucune façon.Dans un mode de réalisation particulièrement satisfaisant de l'invention, les éléments autres que les éléments d'extrémité de l'assemblage sont identiques et, sur chaçue-face de chaque portion d'ailette des éléments identiques il existe des nervures faisant saillie à partir des côtés opposés du raccordement d'un tel élément,mais sur chaque face de ce genre, la nervure ou les nervures faisant saillie à partir d'un caté de raccordement est ou sont à une distance différente -- ou à des diStances différentes de la base de la portion d'ailette correspondante, par rapport à la nervure ou aux nervures faisant saillie-de l'autre cOté de raccordement de l'élément. Tous les éléments identiques, constituant une multiplicité, d'un tel corps support peuvent être fabriqués dans un seul m#me moule. Le système de nervures est de préférence disposé de façon que dans toute portion de l'assemblage comprenant deux éléments du corps du filtre juxtaposée, il existe, de chaque coté de chaque ailette, au moins une dite portion de nervure en saillie, appartenant à l'un de ces éléments juxtaposés, qui s'avance entre deux portions d'ailette en saillie faisant saillie dans le sens opposé de l'autre de ces éléments juxtaposés.Une telle disposition présente un avantage pratique très important en ce sens que les portions de nervure en saillie des éléments voisins définissent une sorte de trajet en labyrinthe pour le milieu fluide et, s'il devait y avoir quelque rupture locale de la matière filtrante, un tel trajet d'écoulement aurait des chances dêtre rapidement bouché, d'où il s'ensuivrait que le passage du fluide non filtré dans cette zone serait empeché ou restreint. L'invention peut s'appliquer à des corps supports de filtre à ailettes présentant diverses formes géométriques. Néanmoins on préfère de beaucoup que le corps du support ait une forme tubulaire, avec des ailettes faisant saillie vers l'intérieur ou vers l'extérieur (de préférence vers l'extérieur) à partir d'un tube. Avec une telle forme préférée du corps support, chacun des éléments constituants de l'assemblage a la forme d'un anneau relié à des portions d'ailettes en saillie à partir de celui-ci. De préférence les éléments constituants sont conformés de façon que les éléments voisins de l'assemblage coopèrent pour définir des orifices pour l'écoulement du fluide, ces orifices étant situés entre des ailettes voisines. Un système de nervures particulièrement recommandé pour des corps de filtre de forme tubulaire est tel que chaque élément du corps support présente une nervure périphérique s'éten dant le long des faces de ses portions d'ailettes, dans un plan normal à l'axe du tube; et aussi dans lequel, sur chacune de ces faces, il existe des nervures qui partent dans des directions opposées à cette nervure périphérique et font saillie à partir des cotés opposés du raccordement de l'élément: et encore dans lequel les nervures raccordées sur une face de nervure commune, qui font saillie à partir des côtés opposés de.l'élément, sont disposées, mutuellement décalées, sur la longueur de la portion d'ailette correspondante. Aux extrémités d'un corps support tubulaire selon l'invention il peut y avoir des coiffes d'extrémité contenant une composition d'étanchéité dans laquelle les extrémités de l'assemblage susmentionné d'éléments nervurés et les extrémités d'une feuille de matière filtrante supportée sur elle sont incorporés. Lesdites coiffes d'extrémité peuvent avoir, sur leur face inférieure intérieure , une série de rainures sans fin entourant l'axe du tube à différentes distances radiales de ce dernier. On a trouvé qu'une telle conformation de coiffe d'ex trémité est favorable pour obtenir une jonction étanche d'extré mité extrêmement efficace pour le filtre. L'invention convient particulièrement bien comme réalisation dans des ensembles de filtrage qu'on utilise pour filtrer des carburants tels que du kérosène. Pour un tel but l'agent filtrant approprié sera du papier microporeux. Néanmoins l'invention n'est pas restreinte à des filtres pour un but particulier déterminé et elle peut #tre incorporée dans des ensembles de filtre servant à une grande diversité de buts, par exemple pour filtrer des huiles de graissage ou pour filtrer des gaz. De plus on peut utiliser des corps supports selon l'invention, non seulement dans des filtres pour filtrer des particules solides se trouvant dans des liquides ou gai, mais aussi dans des séparateurs et filtres pour séparer des liquides non miscibles, par exemple du mazout et de l'eau. Ainsi, une matière appropriée pour obtenir la séparation de liquides au cours de leur écoulement, par exemple de la fibre de verre, peut être posée sur une matière filtrante ou tamisante soutenue par un corps support selon l'invention. Dans le cas d'un support tubulaire à ailettes la fibre de verre ou autre matière séparant les liquides peut être placée entre les ailettes du corps support et cette matière peut être prise en sandwich entre des feuilles intérieures et extérieures perméables aux liquides. un On décrira maintenant/certain mode de réalisation de l'invention, pris à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, sur lequel:: - la figure 1 est une vue éclatée d'un ensemble de filtre, - la figure 2 est une vue en perspective d'une partie d'un élément constituant du corps du filtre, utilisé dans l'ensemble de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe de deux éléments constituants ayant la forme représentée sur la figure 2, emboîtés ensemble et, - la figure 4 est une coupe transversale d'une des coiffes d'extrémité, utilisée dans l'ensemble de filtre représenté sur la figure I, L'ensemble de filtre représenté sur la figure I comprend un corps support tubulaire 1 à ailettes externes, une feuille de papier ondulé 2 et des coiffes d'extrémité 3. Sur les faces externes du corps support tubulaire on a prévu un système de nervures qui sera décrit par la suite plus en détail.Ces nervures sont suffisamment nombreuses et serrées pour assurer le support effectif du papier en l'écartant du corps support dans les zones situées entre les nervures. il existe une multiplicité d'orifices 4 dans le corps support 1 dans les régions entre les ailettes. La feuille de papier ondulé est conformée de façon à constituer un tube et les bords opposés qui se rejoignent, de cette feuille de papier, dirigés parallèlement au tube, sont insérés dans une fente (non représentée) prévue dans une ailette le long de son bord extérieur, afin de retenir la feuille de papier, lesdits bords de feuilles étant pris dans cette fente avec une matière convenable formant joint d'étanchéité.Les coiffes d'extrémité sont ensuite adaptées sur les extrémités du corps support tubulaire et de la feuille de papier qui l'entoure.Avant que les coiffes d'extrémité ne soient montées, une certaine quantité d'une matière d'étanchéité convenable, inerte par rapport au fluide à filtrer, a été déversée dans chacune des coiffes d'extrémité. La matière d'étanchéité se fige in situ pour former une barrière étanche au fluide, qui empêche l'écoulement du fluide entre les coiffes et les extrémités du corps tubulaire. Lors de l'emploi, le dispositif de filtrage est monté de telle façon que le noyau creux se trouvant à l'intérieur de la portion formant moyeu du tube à ailettes soit fermé de façon étanche à ses extrémités vis-à-vis de l'espace entourant le filtre, de sorte que le liquide à filtrer, qui a accès sous pression à l'extérieur du tube de filtre, peut entrer dans le noyau du tube, mais seulement en passant par le papier filtre et par les orifices 4 dans la portion de moyeu du corps tubulaire. Le liquide s'écoule, depuis l'extérieur de l'ensemble du dispositif, à travers la matière filtrante 2, le long des canaux d'écoulement entre les nervures, à travers les orifices 4 et dans le noyau du tube d'où le liquide s'écoule par l'intermédiaire d'une extrémité ou de chaque extrémité du tube, en passant par un conduit ou bien par un autre réceptacle auquel l'en- semble est relié. Le dispositif peut être attaché à un support et à cet effet le dispositif est serré entre des éléments constituants d'extrémité, en utilisant un tirant placé dans le coeur du dispositif. On peut faciliter la réalisation d'un joint étanche au fluide entre les coiffes d'extrémité et ces éléments constituants des extrémités, en plaçant un anneau d'étanchéité élastique dans l'une ou dans plusieurs d'un certain nombre de rainures 5 ménagées dans la face diamétrale extérieure de chaque coiffe d'extrémité. Le corps du filtre comprend une multiplicité d'éléments constituants dont chacun occupe une portion de la longueur du corps tubulaire et comprend un moyeu annulaire avec des portions d'ailettes qui en partent. Lesdits éléments constituants sont moulés en Nylon ou autre matière polymérisée. Une partie d'un des éléments constituants est représentée sur la figure 2 et la figure 3 montre deux de ces éléments portant l'un contre l'autre. Ainsi qu'il apparaît d'après ces figures, chaque élément est conformé de façon à présenter une nervure principale continue périphérique externe 6 et une série de nervures 7, plus courtes et espacées, qui partent de cette nervure principale. il existe quatre de ces nervures de dérivation 7 sur chaque face de chaque portion d'ailette. Deux (lesdites quatre nervures de dérivation s'en vont dans un sens et les deux autres nervures partent dans l'autre sens à partir de la nervure principale, les nervures de dérivation dans un sens étant décalées par rapport à celles de l'autre sens. Comme on voit clairement sur la figure 2 chacune des nervures de dérivation fait saillie à partir du coté de raccordement correspondant de l'élément constituant.Lorsque de tels éléments identiques sont montés ensemble comme on voit sur la figure 3, les nervures de dérivation d'un élément entrent dans les espaces entre les nervures de dérivation de l'autre élément et la série interpénétrante des nervures de dérivation est disposée en travers de la ligne de raccordement entre les éléments appliqués l'un contre l'autre, Lorsque le papier filtre est en position, ltespace compris entre lui et le corps du filtre est divisé en zones annulaires successives par la série de nervures principales 6, et les nervures de dérivation 7 dans chacune de ces zones annulaires définissent une sorte de trajet en labyrinthe pour le produit filtré.Les nervures du système complet sont en relation étroite et fournissent de nomvreux points d'écoulement restreint dont chacun est facilement bouché, s'il existe un défaut local du produit filtrant, ce qui empêche ou réduit le débit du liquide non filtre. La partie moyeu de chaque élément constituant moulé est formée d'un côté de l'élément avec des portions 8 en saillie sur les faces correspondantes des portions d'ailettes et, sur l'autre c8té, avec des évidements 9. Dans l'assemblage, les portions 8 d'un élément entrent dans les évidements 9 d'un élément voisin, de sorte que les éléments sont plus ou moins em boratés sur le moyeu du corps du filtre. Entre les portions 8 de chaque élément il existe des portions plus étroites 10 et, lorsque deux éléments quelconques sont ainsi montés ensemble, les portions plus étroites 10 des éléments définissent des orifices Il placés entre chaque paire voisine d'ailettes.A cause de la saillie des nervures de dérivation à travers la ligne de raccordement entre éléments voisins, les portions d'ailettes de l'élément voisin sont maintenues en regard de façon correcte. Si désiré, les portions de moyeu de chacun des éléments moulés peuvent être pourvues sur un côté du raccordement, d'un ou de plusieurs ergots solidaires et, sur l'autre c8té du raccordement, d'un ou de plusieurs trous pour recevoir les ergots d'un élément voisin, de sorte que les portions de moyeu des éléments sont maintenues plus positivement à l'encontre d'un déplacement relatif. Le corps support de filtre complet peut être formé à partir d'éléments constituants identiques, comme il est décrit en se référant aux figures 2 et 3, ou bien, si on le désire, avec des éléments spéciaux, par exemple des éléments comportant des nervures de dérivation qui ne font saillie que d'un caté de raccordement de l'élément, qui peuvent être prévus pour former les extrémités du corps support logés dans les coiffes d'extrémité 3. Une des coiffes d'extrémité est représentée en coupe sur la figure 4. On voit que la coiffe comprend une série de rainures concentriques 12 sur la face inférieure de sa paroi du côté extérieur. Le rôle de ces rainures est d'accroître l'efficacité de la barrière d'écoulement au fluide entre les coiffes et les portions d'extrémité du corps support de filtre tubulaire et de la matière filtrante. La série d'éléments constituants moulés à partir desquels le corps support tubulaire est formé peut être maintenue fermement avec tous les éléments ensemble en appliquant une pression de serrage axiale à l'ensemble complet tel que décrit ci-dessus ou bien les éléments constituants peuvent être collés ou autrement attachés ensemble. Dans ce cas il n'est pas nécessaire de soumettre le dispositif à une pression de serrage axiale ni d'employer un tirant fileté passant à travers l'ensemble. Si on le désire, une des coiffes d'extrémité du dispositif peut être conformée de façon à inclure ui##mbout fileté creux externe qui permet au dispositif d'être directement vissé dans une douille ou ouverture filetée prévue dans un support de dispositif filtrant. Si nécessaire ou si on le désire, une ou plusieurs bagues annulaires de retenue ayant une conformation interne semblable à la forme de section transversale externe du tube du filtre peuvent être passées autour de la matière filtrante, à certains intervalles le long de la longueur du tube. L'emploi d'une certaine sorte de moyens de retenue externe serait nécessaire si l'ensemble de filtre devait être utilisé de telle façon que l'écoulement du fluide se fasse de l'intérieur jusqu'à l'extérieur du tube à ailettes, mais ceci n'était pas d'abord prévu. Bien que l'invention ait été tout d'abord décrite dans son application à des tubes supports de filtre, avec des ailettes dirigées radialement vers l'extérieur, il faut comprendre qu'elle n'est pas limitée à cette forme particulière de support. Comme autre solution possible, un corps support de filtre tubulaire selon l'invention peut comprendre les ailettes dirigées intérieurement, pour supporter la matière filtrante en feuille à l'intérieur du tube. Un tel filtre tubulaire convient pour filtrer des fluides au cours de l'écoulement de l'intérieur à l'extérieur des tubes et le maintien de fibre de verre ou d'un autre bourrage lâche (lorsqu'il est désiré) entre les ailettes est facilité en raison de la convergence de ces ailettes vers l'intérieur. Un tel filtre tubulaire peut être formé de pièces rattachées ou emboîtées facilement de la même façon que les filtres représentés sur les dessins annexés. Comme autre alternative, l'invention peut être incorporée dans un filtre comprenant un corps support de filtre plat à ailettes ou une multiplicité de ces corps disposés par couches, avec la matière filtrante entre eux. Ainsi ledit corps plat ou chaque dit corps peut être formé par une multiplicité d'éléments constituants assemblés possédant des ailettes et un système de nervures incluant des nervures qui traversent les lignes de raccordement entre éléments voisins. On peut utiliser n'importe quelle matière filtrante en coopération avec un corps support selon l'invention. Si l'on utilise une feuille de papier comme matière filtrante, on peut retenir des particules jusqu'à quelques microns de dimension. Néanmoins il n'est pas indispensable d'employer une matière filtrante aussi fine. Pour des filtrations plus grossières on peut recourir à des tamis à fil métallique etc... REVENI)lCÂTlONS 1. Support de matière filtrante, présentant les caractéristiques suivantes: (a) le support comprend un corps à ailettes ayant, sur ses surfaces d'ailettes, un système de nervures pour supporter une feuille de matière filtrante, de sorte que des trajets sont préservés pour l'écoulement du fluide entre le corps et cette feuille. (b) le corps est constitué par une multiplicité d'éléments constituants assemblés ou inclut ces éléments, chacun d'eux constituant une section du corps du filtre incluant une portion de la longueur de chacune de ses ailettes. (c) certains au moins desdits éléments constituants ont des nervures faisant partie dudit système de nervures, qui font saillie, sur une partie de leur longueur, à partir des cotés de raccordement des éléments, de sorte que ces nervures passent à travers les raccordements entre les portions d'ailettes d'éléments voisins. 2. Support selon la revendication 1, dans lequel chacun desdits éléments est une pièce moulée unique. 3. Support selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chacun desdits éléments de l'assemblage, à l'exception des éléments d'extrémité, possède des nervures qui font saillie de chacun des cOtés de son raccordement. 4. Support selon la revendication 3, dans lesquels les éléments constituants, autres que les dits éléments d'extrémité, sont identiques et dans lesquels sur chaque face de chaque portion d'ailette des éléments identiques il existe des rainures qui font saillie à partir des cotés opposés de raccordement de cet élément, mais sur chacune dite face la nervure ou les nervures qui font saillie à partir d'un côté de raccordement est ou sont à une distance différente ou à des distances différentes de la base de la portion d'ailette correspondante, par rapport à la nervure ou aux nervures qui font saillie de l'autre cOté de raccordement de l'élément. 5. Support selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le système de nervure est disposé de façon que dans toute portion de l'assemblage comprenant deux éléments de corps de filtre juxtaposés, il existe, de chaque cOté de chaque ailette, au moins une dite portion de nervure en saillie appartenant à l'un de ces éléments juxtaposés qui pénètre entre deux portions de nervures en saillie, partant en sens opposé, de l'autre de ces éléments juxtaposés. 6. Support selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le corps de support a une forme tubulaire, avec des ailettes qui font saillie vers l'extérieur à partir du tube. 7. Support selon la revendication 6, dans lequel les éléments sont conformés de façon que les éléments voisins dans l'assemblage coopèrent pour définir des orifices pour l'écoulement du fluide, ces orifices étant placés entre des ailettes voisines. 8. Support selon les revendications 6 ou 7, dans lequel chaque élément possède une nervure périphérique s'étendant le long des faces de ces portions d'ailettes dans un plan normal à l'axe du tube, dans lequel sur chacune de ces faces il existe des nervures qui partent,en sens opposés, de cette nervure périphérique et font saillie à partir des côtés opposés de raccordement de l'élément; et dans lequel les nervures de dérivation sur une face de nervure commune qui font saillie à partir des côtés opposés des éléments sont relativement décalées sur la longueur des portions d'ailettes correspondantes. 9. Support selon l'une des revendications précédentes, combiné avec une feuille de matière filtrante supportée sur ledit système de nervures.