Brevet FR2484274A1 — publié le 19811218

L'invention se rapporte aux filtres à air, utilisés notamment à bord de véhicules terrestres. Le coût de fabrication de tels filtres est grevé par un certain nombre de conditions êt de facteurs qui tiennent à la longévité demandée à ce genre de dispositifs: - robustesse de la carcasse, pour offrir une exceIlnte résistance mécanique; - protection de surface efficace, pour résister durablement à la corrosion, par exemple pendant toute la vie du véhicule qui en est équipé; - démontabilité des éléments constitutifs du filtre, pour permettre soit l'échange de la cartouche filtrante interne au bottier du filtre, soit, dans le cas de filtres avec étage de séparation centrifuge, l'évacuation des pous- sières arrêtées par préfiltration; - possibilité d'utilisation de cartouches dites de sécurité, pour assurer, pendant le changement de la cartouche principale, la continuité de la filtration, ce qui permet de ne pas interrompre la protection d'un moteur à explosion alimenté en air via le filtre. Tous les éléments du filtre (bottier, cartouche principale, cartouche de sécurité, cuve à poussière éventuelle) doivent bien entendu avoir une fixation autonome. Cette obligation entratne une multiplication du nombre de pièces et d'organes d'étanchéité, qui se reper- cute sur le prix de revient. L'invention a pour objet un filtre à air conçu pour remédier à ces inconvénients. Ce filtre à air, qui comporte, dans un bottier cylindrique, une cartouche filtrante coaxiale de forme annulaire, traversée radialement de l'extérieur vers l'intérieur par l'air à filtrer, est caractérisé par le fait qu'il offre une structure non démontable, tous les éléments constitutifs de son bottier étant assemblés par sertissage. Une elle structure sans soudure conduit à un filtre à air simple, robuste, facile à fabriquer et peu coûteux, qui peut être jeté lorsque son fonctionnement ne donne plus satisfaction, par exemple pour raison de colmatage dû à l'accumulation des poussières à son intérieur. Dans une forme préférée de réalisation, le bottier du filtre comprend un corps tubulaire cylindrique fermé à ses extrémités par deux flasques, l'un des flasques étant percé d'au moins un trou d'entrée d'air et l'autre flasque comportant une ouverture pratiquée en son centre et raccordée à une buse de sortie d'air. Tous ces éléments métalliques sont avantageusement réalisés en tele préalablement protégée. De préférence, la cartouche filtrante est enserrée entre deux flasques fixés au corps tubulaire et ses extrémités sont unies de manière étanche, par exemple par collage, aux faces intérieures desdits flasques, l'un des flasques, situé du cté de l'entrée, étant percé à sa périphérie d'orifices d'entrée d'air débouchant dans l'espace extérieur à la cartouche filtrante, et l'autre flasque, situé du cfté de la sortie, comportant une ouverture centrale en regard de la buse de sortie, celle- ci étant sertie à ce flasque. Par ailleurs, la cartouche filtrante peut ttre soutenue intérieurement par une arma- ture ajourée longitudinale, allant de l'un à l'autre des- dits flasques et tenue par ceux-ci. On peut prévoir que l'un au moins des flasques enserrant et supportant la cartouche filtrante soit le flasque serti à l'extrémité correspondante du corps tubu- laire. Si d'une part ce n'est pas le cas pour celui des flasques enserrant et supportant la cartouche filtrante qui est situé du c8té de l'entrée, ce flasque est alors un flasque complémentaire immobilisé à l'intérieur du corps tubulaire à quelque distance du flasque serti à l'extrémité correspondante de celui-ci, ce dernier flasque portant, en regard d'une ouverture pratiquée en son centre, une base d'entrée d'air sertie. Si d'autre part ce n'est pas le cas pour celui des flasquesenserrant et supportant la cartouche filtrante qui est situé du côté de la sortie, ce flasque est alors un flasque complé- mentaire immobilisé à l'intérieur du corps tubulaire à quelque distance du flasque serti à l'extrémité correspondante de celui-cio Lee orifices dentrée d9air du flasque portant la cartouche filtrante du c8te de l'entrée peuvent Gtre des ouîes orient@es dans un m$ee sens giratoire qui impriment au fliv d'air entrant un mouvement tourbillonnaire autour de la cartouche filtrante, ce meouvement proeurant une pr6 filtration par effet centrifugeo Le fleasque aooplSmïiatire adJoint au flasque serti à ltetremite de sortie du corps tubulaire peut être plac à une Certaine distance e celui ci- il est alors peres6 à la périphbrie deorifîice de passage permettant aiu poussieères arrQ'ee par le filtre de quitter luespace entourant la eartouchJe filtrante et de esaccumuler dans la etve apparaissant entre les deuz flasques pr6citSs, la bDue de sortie et le corpe tubulaireo Plus le volume de ce cue7 de r6cen6iton decs poussières est grand, plus longue eot 1 d-urPe de vie du filtreo Oni peut doter le bottier, en un point bas, dut orifice de vi dange des poussi&res arrotSes par le filteo Cet oztice peu Pt 0tre eu_ i d'mie valve qui, ouverte au rep cs se -ercme sous 1effot de la deprescion appa- raiseant dans le bo2tier lorsque le filtre est en fonce tionnemento Cet orifie peut aussi tre untMi d'un sEimple embout relié h une solre de dpPresslon telle quCune tropne h o /bo t pouvant &tre orienttangntielleent à la paroi du corps tubulaire pour partîieiper à la ereation. du aouveGent touPbillonai2e deprefîlPration dejà mentionnS da a ouKes dentroe d&air à lintrieur du beoTieFs, L2 oartouece filtrante peut dans tous lee cas prSsenterp aînoi que son armature de Soutien eventU0llee une forue s ylind7iqueo Hai s il est prPférable de lui donner iue fore conique, car cette forme (eonnue en soi par le brevet franpai n 1 565 990 appartenant à la demanderesse) permet, par un meilleur compromis entre les surfaces frontales de paseage nceessaires et les surfaces filtrantes> d'amellorer les paramètres de dimensionnement de l'ensemble du filtre. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut Otre mise en pratique. Les figures 1 à 4 représentent en coupe axiale diverses formes d'exécution d'un filtre selon l'invention. Les figures 5 et 6 représentent, respectivement en perspective et en coupe, des orifices d'entrée d'air réalisées sous la forme d'oules. Les figures 7 et 8 représentent en coupe axiale, à plus grande échelle, une partie d'un filtre équipé respectivement d'une valve et d'un embout de vidange des poussières. La figure 9 représente schématiquement un filtre suivant la figure 8 dont l'embout est relié à une trompe à air d'aspiration. Les figures 10 et ll représentent en coupe eÈale deux autres formes d'exécution d'eu filtre selon l'invention. Un filtre à air selon l'invention est constitué fondamentalement (figure 1) par un bottier 1 contenant une cartouche filtrante 2 annulaires l'air a filtrer pénètre dans le bottier 1 par des orifices 3, traverse la cartouche filtrante 2 en abandonnant ses poussières à l'extérieur ou au sein de celle-ci etr ressorto ii par use buse 4 communiquant avec l'espace intérieur de la cartouche filtrante 2. Le bottier 1 est non démontable et exclusivement composé de pièces assemblées par sertissage; plus préci- sément, les bords contigus des pièces à relier sont roulés ensemble, suivant une technique bien connue dans la fabri- cation des bottes de conserve en fer-blanc. Ces pièces comprennent un corps tubulaire 5 cylindrique et deux flasques 6, 7 circulaires fermant les extrémités dudit corps tubulaire. Ce drnier est lui-même réalisé à partir d'une t8le prélaquée, préimprimée, roulée et agrafée longi- tudinalement. Les flasques 6, 7, en t8le protégée (fer-blanc ou t8le zinguée), sont sertis à leur périphérie sur le corps 5; ils enserrent la cartouche filtrante 2 qui est disposée coaxialement par- rapport à l'axe général 8 du filtre (figure 2) et dont les extrémités s'emboltent dans des rainures circulaires qu'offrent les flasques 6 et 7. Une liaison étanche entre la cartouche 2 et les flasques 6, 7 est assurée soit par collage, soit par disposition de Joints 9, par exemple en polyuréthane. Les orifices 3 d'entrée d'air sont réalisés dans la région périphérique du flasque 6, tandis que le flasque 7, perçé d'une ouverture centrale, comporte la buse 4 de sortie d'air fixée par sertissage le long du pourtour de ladite ouverture. La cartouche 2 est de préférence soutenue intérieurement par une armature cylindrique, qui peut être constituée soit par un treillage 10 (figure 2a) , soit par des barrettes longitudinales ll (figure 2b), soit par un fil métallique 12 enroulé en hélice (figura_3 et fa), soit par un tube perforé 13 (figures3b et 4b). Comme on peut le voir sur la figure 3, le flasque de sortie 7 peut être dédoublé en un flasque 7a portant la cartouche 2 et serti sur l'extrémité de la buse de sortie 4, et en un flasque 7b serti sur l'extrémité du corps cylindrique 5 et traversé par la buse 4, à laquelle il est lié grâce à une nervure 27. Les flasques 7a et 7b sont ici appliqués l'un contre l'autre. La figure 4 montre une variante o le flasque d'entrée 6 ne supporte pas la cartouche filtrante 2. C'est un flasque complémentaire 16 qui la supporte et qui comporte par suite les orifices d'entrée d'air 3 précités. Le flasque 6, serti sur le corps 5, est muni d'une ouverture centrale sur le bord de laquelle est sertie une buse d'entrée 14. Cette forme d'exécution est adoptée par exemple lorsque le filtre à air assure l'alimentation en air d'un moteur à explosion à bord d'un véhieule et que l'on désire qu'il reçoive non pas l'air se trouvant sous le capot du moteur, mais de l'air puisé dans l'atmosphère extérieure. La buse d'entrée 14 permet alors un raccorde- ment par tuyau à une prise d'air extérieure. Dans cette dernière forme d'exécution, le flasque 16 est immobilisé dans une rainure 15 façonnée dans le corps cylindrique 5. Cette rainure, du fait du sertissage longitudinal du corps 5, ne saurait être continue. Aussi l'impression du flasque 16 dans la rai- nure 15 n'est-elle faite qu'en quelques points, car cette liaison peut Strie réalisée sans souci d'étanchéité, n'ayant pour but que d'éviter tout battement du flasque 16 sous l'action des pulsations de pression de l'air. Les filtres décrits Jusqu'ici-sont des filtres simples. Si l'on désire obtenir une préfiltration de l'air par effet centrifuge, il suffit de prévoir dans le flasque 6 ou 16 supportant la cartouche 2 du e8té de l'entrée, en tant qu'orifices 3, des ouïes 23 (figuroe5 et 6) orientées dans le même sens giratoire, qui impriment à l'air entrant un mouvement de tourbillonnement autour de la cartouche filtrante 2 (voir les figures 10 et 11). Les plus grosses poussières n'accumulent alors, sous l'action de la force centrifuge, le long du corps 5 à proximité du flasque 7, ce qui augmente la durée de vie de la cartouche filtrante 2. L'évacuation de ces poussières peut être assurée (figure 7) par une valve en caoutchouc 24, de type connu, disposée en un point bas sur le flasque 7 ou sur le corps et comportant deux lèvres souples qui, entrouvertes au repos, se ferment sous l'effet de la dépression appa- raissant dans l'espace 18 en amont de la cartouche filtrante 2. La valve 24 assure donc la vidange des poussières à l'arrêt et l'étanchéité du bottier au cours du fonction- nement du filtre. On peut améliorer considérablement l'évacua- tion des poussières en dotant le corps 5 ou le flasque 7, au lieu d'une valve 24, d'un embout de raccordement 19 (figure 8) auquel peut être relié une pompe d'aspiration. Cette dernière est avantageusement une trompe à air 20 (figure 9) disposée dans la tubulure d'échappement 21 d'un moteur à explosion 22 auquel est associé le filtre. Le rendement d'un filtre ainsi équipé est nette- ment supérieur, avec ou sans effet centrifuge. Dans le premier cas, il peut être encore accru en dispo- sant l'embout 19 non plus perpendiculairement, mais tangentiellement à la paroi du corps cylindrique 5D dans le sens eonvenable ce qui augente luSnergie du tour= billon forsE par leair circulant autoui de laceartouche 2 sonu l'aetion des ouîes 23 et asliore par consequent 1'tffGe de se6paration entrifugeo Cette disposition n a pas été représentése Dans le oas o aucune vidange des pouessi&ères. ntest prévue et si l 'on Juge que la capacité de retenue des posieares qu'offre le corps du filtre et insuffisiante on peut associer au flasque de sortie 7 un flasque con plI-Pentaire 17 (figure 10) possdant une ouvrerture entrale h laquelle se aeccorde par sertiosage la buse de eortie b de uaniàrse à cróeer entre mle flasques 7 et 17, la buse et Ole corps 5 une c1ruve 25 de r5tention des pou'si recs comflaunquant avec l espaoce 18 par des orifices 26 perecs dans!o flasqIue 17o La c-ure 25 peut off rir un volume -lrir na-8 Ipovtau% ascuPr1ant au filtre une longue fe (lde -ref avant oG -! ruie=ci deoive tie(D jetéo. L !1 1ut 7 cst pas ' io relspar sertissage àa la bus ,,: q- 011-.EDrFit t; @'uP ve nervure 27 mus 0ffr0 iaCJ.'; te i bsó;, re zee' m 9evrîe dCO la fisure 50 Ti va CIO ' *& toueGo lec forrae7,CI d e7ek ution eue 1 on 'ent de aovec t%'eiliat!on d n,%e ar';ouche 2ilt;lrayte eyl 'si"v?. neusouvnt et adaptdes à. 1 uti!isa'tion avan's,,eu.e &:nee ess, earach e onique0 La fleo Lll 'onte algul e 11 NF'onire 3_ F neúi pl de ralicsation correspondan.t à la variaznte de lïa figure2' I1 coit..i. -ac eboipotO an' ie ceartollce filtrantc, eooniue (ainsi fqu1un ilatsue d&en'brte 16 à ou'es p et une valve de vidange 24 sui vant les ure 5 à 7)} REVENDICATIONS 1.- Filtre à air comportant, dans un bottier cylindrique, une cartouche filtrante coaxiale de forme annulaire, traversée radialement de l'extérieur vers l'intérieur par l'air à filtrer, caractérisé par le fait qu'il offre une structure non démontable, tous les éléments constitutifs de son bottier étant assemblés par sertissage. 2.- Filtre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bottier comprend un corps tubulaire cylindrique fermé à ses extrémités par deux flasques, l'un des flasques étant percé d'au moins un trou d'entrée d'air et l'autre flasque comportant une ouverture pratiquée en son centre et raccordée à une buse de sortie d'air. 3.- Filtre selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la cartouche filtrante est enserrée entre deux flasques fixés au corps tubu aire et que ses extrémités sont unies de manière étanch=efaces intérieures desdits flasques, l'un des flasques étant percé à sa périphérie d'orifices d'entrée d'air débouchant dans l'espace extérieur à la cartouche filtrante, et l'autre flasque comportant une ouverture centrale en regard de la buse de sortie, celle-ci étant sertie à ce flasque. 4.- Filtre selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la cartouche filtrante est soutenue inté- rieurement par une armature ajourée longitudinale, allant de l'un à l'autre desdits flasques et tenue par ceux-ci. 5.- Filtre selon la revendication 3 ou 4, carac- térisé par le fait que l'un au moins des flasques enserrant et supportant la cartouche filtrante est le flasque serti à l'extrémité correspondante du corps tubulaire. 6.- Filtre selon l'une quelconque des revendi- cations 3 à 5, caractérisé par le fait que celui des flasques enserrant et supportant la cartouche filtrante qui est situé du c8té de l'entrée est un flasque com- plémentaire immobilisé à l'intérieur du corps tubulaire à quelque distance du flasque serti à l'extrémité corres- pondante de celui-ci, ce dernier flasque portant, en regard d'une ouverture pratiquée en son centre, une buse d'entrée d'air sertie. 7.- Filtre selon l'une quelconque des revendi- cations 3 à 6, caractérisé par le fait que celui des flasques enserrant et supportant la cartouche filtrante qui est situé du c8té de la sortie est un flasque com- plémentaire immobilisé à l'intérieur du corps tubulaire à quelque distance du flasque serti à l'extrémité corres- pondante de celui-ci. 8.- Filtre selon l'une quelconque des:revendi- cations 3 à 7, caractérisé par le fait que les orifices d'entrée d'air précités sont des outes orientées dans un même sens giratoire qui impriment au flux d'air entrant un mouvement tourbillonnaire autour de la cartouche filtrante. 9.- Filtre selon les revendications 7 et 8, caractérisé par le fait que le flasque complémentaire est placé à une certaine distance du flasque serti à l'extrémité de sortie du corps tubulaire et est percé à sa périphérie d'orifices de passage permettant aux poussières arrOtées par le filtre de s'accumuler dans la cuve apparaissant entre les deux flasques précités. 10.- Filtre selon la revendication 8, caractérisé par lefait que le bottier est pourvu, en un point bas, d'un orifice de vidange des poussières arrêtées par le filtre. 11.- Filtre selon la revendication 10, caractérisé par lefUit que ledit orifice est muni d'une valve qui, ouverte au repos, se ferme sous l'effet de la dépression apparaissant dans le bottier lorsque le filtre est en fonctionnement. 12.- Filtre selon la revendication 10, carac- térisé par le fait que ledit orifice est muni d'un embout relié à une source de dépression telle qu'une trompe à air. 13.- Filtre selon la revendication 12, carac- térisé par le fait que ledit embout est orienté tangen- tiellement à la paroi du corps tubulaire. 14.- Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que la cartouche filtrante et son armature de soutien éventuelle ont une forme cylindrique. 15.- Filtre selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 13, caractérisé par le fait que la cartouche filtrante et son armature de soutien éventuelle ont une forme conique. e