Brevet FR2251347A1 — publié le 19750613

Le dispositif faisant ltobjet de la présente invention consiste en une cartouche filtrante pour filtres à fluides en général, particuliérement applicable aux filtres à air pour moteurs d'automobiles ou de véhicules analogues pouvant être assemblée en une seule opération de moulage, constituée par un élément filtrant rendu solidaire, par le procédé particulier à l'invention, avec un bordage marginal constitué par deux, ou au moins un, fonds formant joints réalisés en une matière composite plastique ou élastique, armée d'un disque rigide, métallique ou non. Dans les cartouches filtrantes de ce genre actuellement connues, le ou les joints constituant les fonds de la-car$ouche sont généralement réalisés par moulage d'une matière plastique thermosensible suivant un profil permettant un bon enrobage des extrémités de ltélément filtrant et la formation d'un ou plusieurs organes d'étanchéité. Les matières utilisées pour la confection de l'6lément filtrant, le papier poreux plissé par exemple, sont peu résistantes ce qui nécessite d'opérer le moulage en moule ouvert. Ceci limite fortement le choix des matières plastiques ou élastiques valables. On utilise couramment les plastisols vinyliques ou les polyuréthanes linéaires à deux composants. Dans ces produits, qui sont tous initialement liquides ou pateux, on immerge ltextrdmité de ltélément filtrant à border. Une opération thermique ou chimique permet d'obtenir la solidification du produit autour de ltélément filtrant, et ce, dans le profil donné par le moule. On ne peut obtenir, du fait de l'état initial liquide ou pâteux de la matière, que le moulage d'un joint i la fois. Le tordage des deux extrémités de ltélément filtrant nécessite alors deux opérations successives. Ce procédé est donc onéreux et il ne fournit pas un bon parallèlisme des faces marginales, ni une cote précise de la hauteur de ltensemble dont la valeur finale varie selon la pénétra- tion plus ou moins variable de ltélément filtrant dans le ou les deux joints. Enfin, les matières utilisables pour le moulage des joints sont peu nombreuses du fait de la méthode employée et donc ne~présentent qu'imparfaitement toutes les qualités requises, à savoir : Elasticité, Ténacité, Insensibilité marquée au froid ou à la chaleur, Fluage réduit, Résistance aux produits chimiques, ... etc ... Le dispositif, objet de la présente invention, évite tous ces inconvénients. La cartouche filtrante est obtenue par un assemblage en une seule opération. Elle possède à la fois une bonne rigidité, des organes d'étanchéité de la souplesse requise et résistant bien aux agressions extérieures imposées tant physiques que chimiques, des dimensions précises, des conditions de fabrication améliorées et un moindre prix de revient. Le ou les joints marginaux de ltélXment filtrant sont réalisés à partir de matières plastiques ou élastiques se présentant généralement sous des formes solides avant leur moulage ou transformation d'état dans deux demi-moules ouverts assemblés. L'un des constituants de ces joints peut se présenter sous forme pâteuse.On confectionne ainsi les deux joints de la cartouche en une seule opération de moulage, ce qui constitue un procédé économique, et ce qui confère à ltensemble de la cartouche une côtés de hauteur précise et un excellent parallèlisme des deux fonds. L'invention sera bien comprise par la description qui suit et les dessins annexés qui représentent, à titre non limitatif, deux réalisations de cette invention. On voit : Fig. 1 : à gauche de l'axe, une demi-vue extérieure de la cartouche filtrante - i droite de l'axe, une demi-vue en coupe radiale de cette cartouche. F 2 : une coupe partielle montrant l'assemblage de ltélément filtrant avec un des joints, ce dernier indiquant une variante de la forme de ltorgane d'étanchéité. Fig. 3 : une coupe longitudinale d'un poste de moulage. A gauche de l'axe vertical, la demi-coupe montre les matières en présence constituant le joint, mises en place dans les demi-moules avant leur transformation thermique - à droite de l'axe vertical, la demi-coupe montre les matières en présence, après transformation thermique de ces matières. Dans une première réalisation de ltinvention, on voit, sur la fig. 1, ltélément filtrant qui est représenté en 1 et les deux joints d~extréitX en 2 et 3. L'élément filtrant 1 comprend une matière filtrante 4, généralement réalisée par un papier filtrant muni de plis disposés en étoile à branches radiales, et roulés en forme cylindrique annulaire, pour obtenir une surface de passage importante du fluide à filtrer 5, par rapport au volume occupé. Se papier filtrant 4 est amentenu en forme par deux armatures tubulaires ajourées 6 et 7. L'ensemble de l'élément filtrant 1 est monté drune fa çon étanche å ses deux extrémités sur les deux fonds 2 et 3 7 chacun réalisé en matière composite armée drun disque rigide ainsi qu'il est décrit plus loin: L'écartement des deux fonds est assuré par les deux tubes, interne 7, et externe 6, ou par l'un seulement de ces tubes. Ceux-ci sont constitues d'une matière rigide, largement perforée, ou d'une toile métallique rigide, de manière i éviter le flambage ou ltovalisation de l'élément filtrant lorsque celui-ei est soumis à un effort mécanique lors des manipulations pendant sa fabrica tion ou, encore et principallement, lors de son serrage dans le boîtier du filtre auquel il est destiné. Chacun des fonds formant joint d'étanchéite 2 et 3 est composé de plusieurs matières, ainsi qu'on le voit fig. 2 et 3. En 8 se trouve une matière de scellement thermofusible capable d'adhérer fortement aux plis du papier filtrant 4 et aus tubes intérieur et extérieur 7 et 6. Cette matière est, de préférence, constituée par une feuille de chlorure ou dTacétochlorure de poly- vinyle. En 9 se trouve un disque métallique rigide découpé en forme de couronne mince qui viendra obturer la cavité centrale de chacun des demi-moules utilisés pour l'assemblage de ltensemble, ainsi qu'il sera décrit plus loin.Son rle~sera également de transmettre la poussée émanant de la matière d'étanchéité gonila- ble que l'on voit en 10 sur les fig. 2 et 3, Le disque 9 est rëa- lisé en aluminium ou tout autre matériau rigide bon conducteur de ltélectricité Dans une autre réalisation décrite ci-après, le disque 9 ntest plus métallique mais est établi en papier ou~carton ou matière plastique ou toute matière-ìsolante rigide permettant de transmettre les efforts dus à ltexpansion de la matière d'étanchéité 10. Cette dernière est capable d'augmenter de volume sous l'action de la chaleur, en devenant ainsi micropreuse. On peut utiliser un caoutchouc naturel ou synthétique, ou une matière plastique réticulable ou non, contenant un produit gonflant adéquat. Par exemple, on peut utiliser, dans le cas du chauffage inductif décrit ci-après, un élastomère de base acrylonitrile A ltétat cru, contenant un produit gonflant, ou un élastomère en po lychloroprène avec produit gonflant, ou un polyuréthane expansible réticulable ou non, ce dernier, dans le cas du chauffage en étuve décrit ci-après. Toutes ces matières, à l'état solide ouvvisqueux à la température ambiante, sont placées dans le fond des cavités 11-1 et 12-1 de deux demi-moules ouverts 11 et 12, fig. 3, utilisés pour ltassemblage de l'ensemble de-la cartouche. Un faible jeu diamétral entre les parois des cavité 11-1 et 12-1 et le disque 9 est requis, le déplacement de ce dilue 9, sous 1'action de la poussée de la matière d'étanchéité 10 au moment de son gonflement, devant se faire à la maniére d'un piston relativement étanche. On voit, dans la demi-coupe de gauche de la fig. 3, les matières 8 - 9 et 10 et 11élément filtrant 1 placés dans le fond des cavités 11-1 et 12-1 des- demi~moules 11 et 12. Un montage non représenté sur la fig. 3 maintient ces demi-moules bien alignés et immobilisEs i un écartement fixe 13-correspondant à la hauteur 14 i obtenir pour la cartouche filtrante terminée. Les pièces ainsi placées dans les deux demi-moules 11 et 12, on soumet le disque métallique 9 å L'action d'un champ magnétique 15 alternatif, de fréquence et d'intensité convenables pour obtenir la production de courants de Foucault dans ce disque 9 7 courants opérant une élévation de la température de ce disque. Les calories émanant du disque 9 ramollissent la matière de scel liement 8 et provoquent l'6lévation de température et le gondle- ment de la matière d'étanchéité 10 sous l'action de l'adjuvant gonflant incorporé à cette matibre. Des pores ou micropores sont ainsi formés et la matière d'étanchéité 10, augmentant de solume,- ne peu* se déplacer que dans le sens 16, poussant alors le disque 9 et la matière de scellement 8, déJà ramollie, au contact de l'élément filtrant 1 qui pénètre régulièrement dans ladite matière de scellement 8, starrête au contact du disque 9 et se scelle ainsi d'une hanibre étanche. Par ailleurs, la matière d'étanchéité 10 emplit les cavités 11-1 et 11-2 des demi-moules 11 et 12 et se forme au profil de celles-cl, en formant également les nervures d'étanchélté de la cartouche filtrante, qui peuvent étre de toutes formes appropriées, par exemple des nervures semi-cylindriques 17 (fig. 1), ou une, ou des Sèvres flexibles 18 (fig. 2). La transformation thermique des matières 8 et 1G assure leur excellente adhérence sur les deux faces du disque 9, ce qui homogénise chacun des deux fonds 2 et 3 ainsi formés. Dès que les calories nécessaires à ces différentes opé- rations sont obtenues en valeur suffisante, le générateur de flux magnétique alternatif est arrêté. Après quelques instants de refroidissement, naturel ou forcé, l'ensamble des deux demi-moules 11 et 12 est ouvert, ce qui permet d'extraire la cartouche filv trante 1 complètement terminée en cette seule opération et aux cotes requises Les moules sont établis en matières adéquates pour permettre le passage du flux magnétique 15 et pour que leur échauf- fement propre, sous l'action du champ magnétique alternatif, soit faible. Dans une seconde réalisation de ltinvention, llélément filtrant et les matières plastiques constituant les fonds sont identiques à la première réalisation, mais le disque 9 ntest plus métallique. I1 est établi en papier, carton, matière plastique, ou toute autre matière non métallique mais de rigidité suffisante. Sa fonction demeure d'isoler les chambres dlexpansion 11-1 et 12-1 des demi-moules 11 et 12y de ltextérieur, et de transmettre dans le sens 16 la poussée de la matière d'étanchéité gonflante 10. On obtient ce gonflement de la matière d'étanchéité 10 et le ramollissement de la matière de scellement 8 par un chauffage tra ditionnel de ltensemble, en étuve à air par exemple, à convection naturelle ou forcée, ce qui conduit à la pénétration régulière de la matière de scellement 8 dans ltélément filtrant 1, et au moulage des parties formant joint dans les cavités des demi-moules. Dans certains cas, il faudra refroidir ces derniers avant de pouvoir ouvrir ltensemble et en extraire la cartouche terminée L'invention s'tend à toute réalisation qui ne diffè- rerait de celle décrite que par le nombre, la forme ou la matière des pièces en présence, tout en respectant le procédé décrit qui conduit au bordage marginal d'un élément filtrant en une seule opération par des joints présentant toutes les qualités physicochimiques désirées. L'invention s'étend aux filtres pour fluides quelconques qui utiliseraient, comme élément filtrant, une cartouche réalisée suivant le processus décrit ci-dessus. R E V E N D I C A T I O N S 1. Cartouche filtrante pour filtre à fluides en général, particulièrement applicable aux filtres à air pour moteurs d'automobiles ou de véhicules analogues, pouvant entre assemblée en une seule opération de moulage, constituée par un élément filtrant rendu solidaire avec un bordage marginal constitué par deux, ou au moins un, fonds formant joints réalisés en une matière composite plastique ou élastique, armée d'un disque rigide métallique ou non. 2. Cartouche filtrante suivant revendication 1, carac$é- risée par le fait que son élément filtrant, généralement réalisé par un papier filtrant muni de plis disposés en étoile à branches radiales et roulés en forme cylindrique annulaire, est maintenu en~forme par deux armatures tubulaires constituées d'une matière rigide largement perforée ou d'une toile métallique rigide, lten- semble entant monté d'une faucon étanche à ses deux extrémités sur deux fonds, chacun réalisé en matière composite armée dtun disque rigide;; l'une ou les deux armatures tubulaires ajourées venant buter sur le disque assurent ltécartement de ces deux fonds. 3. Cartouche filtrante suivant revendication 2, caractérisée par le fait que-chacun des fonds formant joint d'étanchéité est composé 7 coté élément filtrant 7 d'une matière de scellement thermofusible capable d'adhérer fortement aux plis du papier filtrant et aux tubes, intérieur et extérieur, matière de préiérence constitulée par une feuille de chlorure ou d'acétochlorure de polyvinyle. 4. Cartouche filtrante suivant revendication 2, caractérisée par le fait qutà ltextérieur de la matière de scellement est placé un due métallique rigide, mince, en forme de couronne, réalisé de préférence en aluminium ou autre matériau bon conducteur de ltélectricité, qui viendra obturer la cavité centrale de chacun des demi-moules utilisés pour l'assemblage de la cartouche et qui transmettra la poussée d'une matière d'étanchéitE gonflante. 5. Cartouche filtrante suivant revendication 2, caractérisée par le fait qutà ltextérieur des disques se trouve disposée une matière d'étanchéité capable d'augmenter de volume sous l'ac- tion de la chaleur en devenant ainsi microporeuse, matière pouvant Autre un caoutchouc naturel ou synthétique, ou une matière plastique réticulable ou non, contenant un produit gonflant adéquat; par exemple, dans le cas de chauffage inductif, on utilisera un élastomère de base acrylonitrile a l'état cru contenant un produit gonflant, ou un élastomère en polychloroprène avec produit gonflant, ou, dans le cas de chauffage en étuve, un polyuréthane expansible réticulable ou non. 6. Cartouche filtrante suivant revendications 3, 4 et 5, caractérisée par le fait que, pour l'assemblage de ltensemble de cette cartouche, la matière d'étanchéité, puis le disque, puis la matière de scellement, sont placés successivement dans le fond d'une cavité centrale de chacun des deux demi-moules, présentant peu de jeu diamétral entre leurs parois et les bords, extérieur et intérieur, du disque, de manière que le déplacement de ce disque sous l'action de la poussée de la matière d'étanchéité, au moment de son gonflement, se fasse i la manière d'un piston relativement étanche. 7. Cartouche filtrante suivant revendication 6, caractérisée par le fait que les deux demi-moules étant bien alignés et immobilisés à un écartement fixe correspondant i la hauteur à obtenir pour la cartouche filtrante terminée, on soumet le disque métallique à l'action d'un champ magnétique alternatif, de fréquence et d'intensité convenables, pour obtenir la production de courants de Foucault dans le disque, courants opérant une éléva- tion de la température de ce disque, ce qui ramollit la matière de scellement et provoque le gonflement de la matière d'étanchXi- té sous l'action de l'adjuvant~gonflant incorporé à cette matière, les demi-moules étant établis en matières adéquates pour permettre le passage du flux magnétique et pour que leur échauffement propre, sous l'action du champ magnétique alternatif, soit faible. 8. Cartouche filtrante suivant -revendication 7, caractérisée par le fait que la matière d'étanchéité augmentant de volume ne peut se déplacer que vers-ltextérieur de la cavité de chaque demi-moule, poussant alors le disque et la matière de scellement ramollie au contact de ltélément filtrant qui pénétre régulièrement dans la dite matière, starrate au contact du disque et se scelle ainsi d'une manière étanche ; la matière d'étan- chéité, par ailleurs, emplit les cavités du fond des demi-moules et se forme au profil de celles-ci en formant également les ner vures d'étanchéité de la cartouche filtrante qui peuvent être de toutes formes appropriées, par exemple des nervures demi cylindriques ou une, ou des lèvres flexibles, ces transformations thermiques des matières assurant, de plus, leur excellente adhé rence sur les deux faces du disque, ce qui homogénise chaque fond de cartouche ainsi formé. 9. Cartouche filtrante suivant revendication 6 caractérisée par le fait que le disque utilisé ntest plus métallique mais est établi en papier 7 carton 7 matière plastique ou toute autre ma tière suffisament rigide non métallique, et qutalors le gonfle ment de la matière d'étanchéité et le ramollissement de la matière de scellement sont obtenus par un chauffage traditionnel de ltensemble 7 en étuve à air par exemple, à convection naturelle ou forcée.