Brevet FR2505669A1 — publié le 19821119

La présente invention concerne d'une façon générale la filtration des combustibles et elle est plus particulièrement relative à un élément filtrant destiné à être utilisé pour filtrer des combustibles lourds. On a de plus en plus tendance actuellement, en raison de la crise du pétrole, à utiliser des com- bustibles lourds, plus abondants et plus économiques, mais qui présentent une très grande viscosité. En conséquence, pour utiliser ces combustibles on est obligé de les chauffer à des températures éle- vées, qui sont au moins de l'ordre de 1200 afin de conditionner ces combustibles pour pouvoir les utiliser dans les pompes à injection des moteurs diesel. Cette température élevée a également pour ef- fet d'augmenter de façon importante l'agressivité chi- mique de ces combustibles. Pour ces raisons, on éprouve des difficultés de plus en plus grandes pour filtrer le fuel lourd aux hautes températures et aux pressions élevées Des appa- reils de filtration d'un type pratique pour filtrer ces combustibles comprennent habituellement une enceinte di- visée en deux compartiments par une cloison comportant une rangée circulaire de trous, et des éléments fil- trants tubulaires creux fixés dans l'un des comparti- ments par une extrémité ouverte sur chacun des trous, le combustible étant amené à température élevée et sous pression dans l'un de ces compartiments et étant re- ceuilli dans l'autre compartiment après avoir filtré à travers les parois des colonnes filtrantes creuses. Dans ces conditions, on ne peut utiliser pour les éléments filtrants des filtres en matière plastique tels que ceux utilisés habituellement pour la filtration des combustibles plus-légers. On a en conséquence utilisé jusqu'à présent des colonnes filtrantes composées d'un empilage de ron- delles de métal superposées, disposées autour d'un corps tubulaire creux perforé, ces rondelles ayant été préalablement déformées par emboutissage pour former des saillies qui sont décalées entre les rondelles adjacentes de façon que ces déformations constituent des entretoises ménageant entre les rondelles des interstices qui ont une forme à peu près rectangulaire et à travers lesquels on filtre le combustible Ces rondelles métal- liques peuvent être réalisées en acier inoxydable et présentent par conséquent une excellente résistance non seulement à la température mais également à l'agressivi- té chimique du produit à filtrer. Cependant on utilise habituellement des ron- delles comportant des déformations partiellement sphéri- ques et ayant en plan une forme en demi-lune et les interstices ménagés entre les rondelles par de telles déformations peuvent relativement facilement laisser passer certaines impuretés L'invention a en conséquence pour but de réaliser une colonne filtrante du type préci- té composée de rondelles superposées et présentant lors- qu'elles sont assemblées en pile pour constituer une colonne filtrante des propriétés de filtrations bien supérieures à celles des colonnes de filtrations connues jusqu'à présent. L'invention a pour objet à cet effet une colon- ne de filtration pour filtre du type précité, notamment pour la filtration des combustibles lourds sous pression à haute température, comprenant un corps tubulaire mé- tallique creux perforé autour duquel est disposé un em- pilage de rondelles métalliques présentant des déforma- tions formant entretoises, caractérisée en ce que les- dites rondelles annulaires comportent sur une face des sillons et des plages de portée surélevées, alternées, lesdits sillons ayant des bords convergents vers l'in- térieur de ladite rondelle, et lesdites plages suréle- vées séparant les sillons ayant des bords parallèles en- tre eux également espacés de part et d'autre d'un axe médian situé sur un rayon de ladite rondelle et paral- lèles à ce rayon. Suivant une autre caractéristique de l'inven- tion, le rapport entre la hauteur et la largeur d'un sillon est compris entre 1/5 et 1/6. D'une façon avantageuse, le rapport entre la profondeur d'un sillon et l'épaisseur de la rondelle est de 1 à 7. Des essais ont montré que l'on obtenait des meilleurs résultats avec un nombre de sillons par ron- delle compris entre 160 et 200 et de préférence de 180, la largeur de chaque plage de portée à bords paral- lèles étant comprise entre 220 et 240 microns. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le diamètre interne des rondelles annulai- res est un peu supérieur au diamètre externe du corps interne tubulaire creux perforé, de façon à ménager entre la périphérie interne de chaque rondelle et la périphérie externe dudit corps tubulaire un jeu radial n'excédant pas la limite d'élasticité de la rondelle. De préférence, une des extrémités du corps tubulaire creux interne portant les rondelles est ajus- tée dans une douille fermée formant une butée fixe, l'em- pilage derondelles étant maintenu à l'extrémité opposée au moyen d'une bague en métal massive qui est retenue sur le corps tubulaire avec un certain jeu axial de façon à permettre un décolmatage des rondelles en les espaçant les unes des autres. De préférence, ladite bague massive est re- tenue sur le corps tubulaire par une déformation radiale vers l'extérieur de la périphérie de l'extrémité corres- pondante du corps tubulaire. i D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel: la Fig 1 est une vue en plan d'une rondel- le annulaire utilisée dans les colonnes filtrantes de la technique antérieure; la Fig 2 est une vue partielle en coupe montrant la superposition de deux rondelles de la tech- nique antérieure; la Fig 3 est une vue en plan d'une ron- delle annulaire métallique pour colonne filtrante sui- vant l'invention; la Fig 4 est une vue partielle en coupe de la rondelle représentée à la Fig 3; la Fig 5 est une vue en coupe d'une colon- ne filtrante suivant l'invention. On a représenté à la Fig 1 en plan, une ron- delle métallique annulaire du type utilisé dans la tech- nique antérieure Cette rondelle désignée dans son ensem- ble par la référence 1 est réalisée par déformation à la presse, effectuée de manière à délimiter dans la ron- delle un certain nombre de plages 2 ayant en plan une forme en demi-lune et qui sont par conséquent partielle- ment sphériques Bien que la rondelle représentée à la Fig 1 ne comporte quequatre parties déformées 2 en demi- lune délimitant entre elles autant de plages deportée 3, ces rondelles peuvent en comporter plus de quatre. Un empilage de rondellestelles que représen- tées à la Fig 1 présente une configuration représentée à la Fig 2, qui montre deux rondelles 1 et 1 ' superpo- sées On comprend que les déformations 2, en raison de leur forme délimitant entre les nortées 3 des intersti- ces 4 de forme rectangulaire dont l'expérience a montré qu'elles laissaient facilement passer un certain nombre d'impuretés. La colonne filtrante suivant l'invention est formée d'un empilage de rondelles annulaires métalliques comportant des plages de portée 11 formant entretoi- ses, ayant des bords parallèles et délimtant entre elles des sillons 12 de forme convergente vers l'intérieur de la rondelle. Les plages Il de portée ont chacune leur axe médian situé sur un rayon R de la rondelle et leurs bords 13 sont parallèles entre eux et à ce rayon De ce fait, deux portées adjacentes 11 délimitent entre elles un sillon 12 à bords convergents. Les rondelles 10 sont empilées les unes sur les autres autour d'un corps central tubulaire creux 14 dont la paroi comporte des perforations 15 et dont une extrémité présente un bourrelet périphérique 16 destiné à maintenir le corps tubulaire dans une douille 17 qui ferme l'une des extrémités du corps et qui comporte des moyens 18 pour la maintenir en position verticale dans un compartiment d'un appareil de filtration du type classique précité. L'empilage de rondelles 10 prend appui sur un rebord 19 de la douille 17 et est maintenu sur le corps 14 au moyen d'une lourde bague annulaire métallique massive 20 L'extrémité correspondante du bord 14 est dé- formée sur sa périphérie, vers l'extérieur comme repré- senté en 21 de façon à empêcher la bague annulaire 20 de s'échapper lorsqu'on dépose la colonne tout en lui ména- geant un certain jeu radial 22. Grâce aux formes rectangulaires des plages de portée 11 formant entretoises et à la forme convergente des sillons 12, on obtient grâce à l'empilage de ces rondelles une paroi dont la porosité est voisine de celle d'une toile métallique mais qui ne présente aucune fragi- lité en raison de la résistance opposée dans le sens ra- dial par l'empilage de rondelles, les sillons étant très courts et cette définition des sillons, plus serrée que dans les rondelles de type connu jusqu'à présent, permet d'obtenir une surface filtrante presque idéale. Suivant l'invention le diamètre interne des rondelles est supérieur au diamètre externe du corps tubulaire 14, de façon à ménager, entre la périphérie externe du corps et la périphérie interne des rondelles un jeu radial inférieur à la limite de déformation élas- tique des rondelles et qui est de préférence compris entre 0,3 et 0,5 mm afin de permettre aux rondelles de se déplacer les unes par rapport aux autres et par rapport au corps 14 lorsque la bague d'arrêt 20 qui les maintient est déplacée vers le collerette 22 à l'extrémité du corps, lorsqu'on dépose la colonne. Ceci permet d'effectuer un décolmatage et un nettoyage complet des rondelles légèrement espacées les unes des autres sans les retirer de la colonne filtran- te, le jeu radial permettant également aux rondelles de prendre une position légèrement oblique par rapport à l'axe de la colonne tout en les maintenant suffisamment sur celles-ci dans les limites de leur plage de déforma- tion élastique, de telle sorte que ces rondelles ne peu- vent être déformées lorsqu'elles sont libérées par le déplacement de la bague pour être nettoyées. Des essais ont montré que les meilleurs résul- tats étaient obtenus en réalisant entre 160 et 200 sillons par rondelle et de préférence 180, la largeur des plages mesurées entre leurs bords parallèles étant comprise entre 210 et 250 microns et étant de préféren- ce de 230 microns. La profondeur de chaque sillon peut être de microns et l'épaisseur de la rondelles est avanta- geusement de 3/10 de mm, le rapport entre la hauteur et la largeur su sillon étant de 1 à 5, tandis que le rapport entre la hauteur du sillon et l'épaisseur de la rondelle est de là 7. La colonne filtrante obtenue au moyen des rondelles, suivant l'invention, a permis d'obtenir les meilleurs résultats pour la filtration des fuels lourds à haute température, grâce à la paroi poreuse de faible épaisseur ainsi réalisée et qui présente cependant une résistance extrêmement élevée dans le sens radial. En outre les rondelles sont facilement réali- sées au moyen d'une matrice usinée et la fabrication ainsi obtenue présente une très grande régularité et notamment le fond des sillons est parfaitement plan. REVENDICATIONS 1 Colonne filtrante pour la filtration sous pression à haute température des combustibles lourds, du type comportant un empilage de rondelles annulaires métalliques disposées autour d'un corps tubulaire creux perforé et déformées pour ménager entre elles des-interstices à travers lesquels filtre le com- bustible, caractérisée en ce que lesdites rondelles annulaires ( 10) comportent sur une face des sillons ( 12) et des plages de portée surélevées ( 11), alternées, lesdits sillons ( 12) ayant des bords convergents vers l'intérieur de ladite rondelle, et lesdites plages surélevées ( 11) séparant les sillons ayant des bords parallèles entre eux également espacés de part et d'au- tres d'un axe médian situé sur un rayon (R) de ladite rondelle et parallèles à ce rayon. 2 Colonne filtrante suivant la revendica- tion 1, caractérisée en ce que le dimaètre interne des rondelles annulaires ( 10) est un peu supérieur au diamètre externe du corps interne tubulaire creux per- foré ( 14), de façon à ménager entre la périphérie in- terne de chaque rondelle ( 10) et la périphérie externe dudit corps tubulaire ( 14) un jeu radial n'excédant pas la limite d'élasticité de la rondelle ( 10). 3 Colonne filtrante suivant la revendica- tion 2, caractérisée en ce que ledit jeu radial est compris entre 0,3 et 0,5 mm. 4 Colonne filtrante suivant la revendica- tion 1, caractérisée en ce que le rapport entre la hauteur et la largeur d'un sillon ( 12) est compris entre 1/5 et 1/6. Colonne filtrante suivant la revendica- tion 4, caractérisée en ce que le rapport entre la pro- fondeur d'un sillon ( 12) et l'épaisseur de la rondelle ( 10) est de 1 à 7. 6 Colonne filtrante suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que chaque rondelle ( 10) comporte un nombre de sillons ( 12) compris entre 160 et 200 et de préférence 180, la largeur de chaque plage ( 11) de portée à bords parallèles étant comprise entre 220 et 240 microns. 7 Colonne filtrante suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'une des extrémités du corps tubulaire creux interne ( 14) portant les rondelles ( 10) est ajustée dans une douille ( 17) fermée formant une butée fixe, l'empilage de rondelles ( 10) étant maintenu à l'extrémité opposée au moyen d'une bague en métal massive ( 20) qui est retenue sur le corps tubulaire ( 14) avec un certain jeu axial de façon à per- mettre un décolmatage des rondelles ( 10) en les espaçant. les unes des autres. 8 Colonne filtrante suivant la revendica- tion 7, caractérisée en ce que ladite bague massive ( 20) est retenue sur le corps tubulaire par une déformation radiale ( 21) vers l'extérieur de la périphérie de l'extrémité corres- pondante du corps tubulaire ( 14).