Brevet FR2684895A1 — publié le 19930618

i Filtre à huile. L'invention concerne les filtres à huile qui comprennent, dans un boîtier cylindrique ou sensiblement tel, un élément filtrant. L'huile de lubrification des moteurs à combus- tion interne est chauffée lors de son travail, et si sa température devient trop élevée, elle risque de se dégrader, ce qui pose des problèmes pour sa filtration par l'élément filtrant, généralement constitué en papier. L'invention a pour but, surtout, de remédier à cet inconvénient en refroidissant l'huile juste avant sa filtration. A cet effet, les filtres à huile selon l'inven- tion sont essentiellement caractérisés en ce que la paroi latérale de leur bottier est constituée par un échangeur thermique définissant deux circuits enchevê- trés dont l'un est destiné à l'huile avant son filtrage et l'autre à un liquide de refroidissement. Dans des modes de réalisation avantageux, on a recours, en outre, à l'une et/ou à l'autre des dispo- sitions suivantes: chaque circuit comprend une pluralité de spires enroulées autour de l'axe du boîtier et agencées de façon telle que chaque volume de liquide participant à l'échange thermique emprunte longitudinalement au moins une moitié de l'une de ces spires; l'échangeur thermique est constitué par deux chemises cylindriques coaxiales s'entourant mutuellement et par une cloison intermédiaire d'allure générale cylindrique, mais déformée, disposée dans l'espace annulaire compris entre les deux chemises; les deux circuits sont hélicoïdaux chaque circuit hélicoïdal selon l'alinéa précédent est délimité par une gorge hélicoïdale évidée dans la cloison intermédiaire et par l'une des deux chemises, juxtaposée radialement contre les bords de ladite gorge; le circuit réservé au liquide de refroidisse- ment comprend plusieurs tronçons hélicoïdaux branchés en parallèle; chaque tronçon hélicoïdal selon l'alinéa précédent s'étend sur 1,5 spires; la cloison intermédiaire est un manchon mince de révolution dont la demi-section axiale présente de préférence une forme générale sinusoïdale et chaque chemise est juxtaposée radialement contre les crêtes circulaires de ce manchon, sauf au droit de deux cheminées diamétralement opposées, parallèles à l'axe du boîtier; la cloison intermédiaire est un serpentin hélicoïdal tubulaire interposé jointivement entre les deux chemises. L'invention comprend, mises à part ces dispos- itions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire trois modes de réalisation préférés de l'invention, en se référant aux dessins ci-annexés d'une manière bien entendu non limi- tative. La figure 1, de ces dessins, montre en coupe axiale un premier mode de réalisation de filtre à huile selon l'invention. La figure 2 est une coupe transversale partielle de cette figure 1 selon II-II, figure 1. La figure 3 montre une portion d'une variante de ce premier mode de réalisation, également conforme à l'invention. Les figures 4 et 5 montrent de manière très simplifiée les situations thermiques dans les deux filtres ci-dessus. La figure 6 montre en coupe axiale un deuxième mode de réalisation de filtre à huile selon l'invention. La figure 7 montre une coupe transversale du filtre représenté en figure 6 selon VII-VII. La figure 8 montre en perspective une variante selon l'invention d'un élément constitutif de ce deu- xième mode de réalisation. La figure 9 montre en coupe axiale un troisième mode de réalisation de filtre à huile selon l'invention. Selon le premier mode de réalisation, le filtre à huile comprend un bottier 1 cylindrique de révolution dans lequel est logé un élément filtrant amovible 2 également cylindrique de révolution, jetable ou recy- clable, et qui est fermé hermétiquement à l'aide d'un couvercle 3 avec interposition d'un joint d'étanchéité 4. Le boîtier 1 comprend un fond 5 dans lequel sont formées une entrée excentrée d'huile 6 et une sortie axiale d'huile 7, et une paroi latérale 8, sur la face extérieure de laquelle sont branchées une admission d'eau 9 et une évacuation d'eau 10 en des positions diamétralement opposées l'une par rapport à l'autre en vue axiale. La paroi latérale 8 est constituée par deux chemises cylindriques coaxiales intérieure 11 et exté- rieure 12, s'entourant mutuellement, et par une cloison intermédiaire 13 disposée dans l'espace annulaire entre les deux chemises 11 et 12. La cloison intermédiaire 13 et le fond 5 peuvent être coulés en une seule pièce. Deux gorges hélicoïdales, l'une intérieure 14 et l'autre extérieure 15, sont évidées dans la cloison intermédiaire 13 de façon à former un premier circuit 16, délimité par la gorge 14 et la chemise intérieure 11, pour l'huile avant son filtrage, et un second circuit 17,18 délimité par la gorge 15 et la chemise extérieure 12, pour l'eau ou pour tout autre liquide de refroidissement approprié. Le premier circuit 16 est formé d'un seul conduit hélicoïdal 14, s'étendant de l'entrée d'huile inférieure 6 à une embouchure supérieure 19 débouchant à l'intérieur du boîtier 1. Le second circuit peut également être formé d'un seul conduit hélicoïdal 17 (figures 3 et 4), cas dans lequel l'admission 9 et l'évacuation 10 se présentent comme de simples orifices évidés dans la cloison 12 et prolongés vers l'extérieur par des raccords radiaux. Mais ledit second circuit est formé de préfé- rence par plusieurs tronçons hélicoïdaux 18 (figures 1, 2 et 5) montés en parallèle et s'étendant chacun sur une longueur d'environ 1 ou 2 spires, et avantageusement chacun sur une longueur d'une spire et demie, entre les deux chambres 9 et 10: dans ce cas, l'admission 9 et l'évacuation 10 se présentent comme des nervures longi- tudinales extérieures formées dans la cloison 12 et évidées au voisinage de leurs extrémités par des orifices eux-mêmes prolongés vers l'extérieur par des raccords radiaux. Dans chaque cas, un ressort annulaire 20, interposé axialement entre l'élément filtrant 2 et le couvercle 3, assure à la fois un bon positionnement de cet élément dans le boîtier et une séparation étanche entre les faces amont et aval dudit élément, ce qui oblige la totalité de l'huile à traverser cet élément. Les figures 4 et 5 montrent, de façon schéma- tique, les situations thermiques régnant dans les échangeurs comprenant respectivement, pour l'eau, un tronçon hélicoïdal unique 17 (figure 4), et une pluralité de tronçons hélicoïdaux 18 parallèles (figure 5), l'eau de refroidissement circulant dans les deux sys- tèmes à contre-courant par rapport à l'huile. Dans l'échangeur représenté en figure 4, l'huile, qui entre dans le conduit hélicoïdal 16 à température élevée, perd pendant son parcours le long dudit conduit, une partie de sa chaleur par échange thermique avec l'eau froide circulant dans le tronçon hélicoïdal unique 17 Il en résulte, à part la baisse recherchée de la température de l'huile, un échauffement continu de l'eau tout le long de ce tronçon unique, ce qui a pour effet que, lorsque l'huile entre en contact thermique avec l'eau, cette dernière est déjà chauffée à une température supérieure à sa température d'entrée. L'échangeur représenté en figure 5 diffère de celui représenté en figure 4 en ce que le volume d'eau participant à l'échange thermique est subdivisé en une pluralité de volumes partiels dont chacun emprunte un des tronçons hélicoïdaux parallèles 18 Ceci a pour effet que l'huile, lorsqu'elle entre en contact ther- mique avec chaque volume partiel d'eau, rencontre une eau dont la température est relativement proche de sa température d'entrée: ainsi le refroidissement de l'huile est plus efficace qu'avec l'échangeur précédent. Le deuxième mode de réalisation de l'invention, montré en figures 6 et 7, diffère du premier en ce que la paroi latérale 8 du boîtier 1 comprend une cloison intermédiaire 21 constituée par un manchon mince de révolution déformé dont la demi-section axiale présente des méandres rectangulaires. Chacune des chemises intérieure il et extérieure 12 est juxtaposée radialement contre les crêtes annu- laires de la cloison intermédiaire 21, sauf au droit de deux cheminées 22 et 23, et respectivement 24 et 25, diamétralement opposées et parallèles à l'axe du boîtier 1. Chacune des cheminées 22 et 23 est obtenue par emboutissage de la chemise intérieure 11, vers l'inté- rieur, le long d'une ligne parallèle à l'axe de cette chemise. De manière analogue, chacune des cheminées 24 et 25 est obtenue par emboutissage de la chemise extérieure 12, vers l'extérieur, le long d'une ligne parallèle à l'axe de cette chemise. Ainsi est formé un circuit 26, destiné à l'huile avant son filtrage, qui est délimité par la cloison intermédiaire 21 et la chemise intérieure 11, et qui définit essentiellement une pluralité de tronçons semi-circulaires, reliés en parallèle par les deux cheminées 22 et 23. Dans ce circuit 26, l'huile (flèches H), après être entrée par l'entrée d'huile 6, monte dans la cheminée 22 et se répartit dans les tronçons de manière à circuler dans chacun de ces tronçons, s'étendant chacun selon une demi-spire, avant d'être collectée par la cheminée 23 et de sortir par une embouchure supé- rieure 19. De même est formé un circuit 27, destiné au liquide de refroidissement, délimité par la cloison intermédiaire 21 et la chemise extérieure 12, et qui définit essentiellement une pluralité de tronçons semi- circulaires, reliés en parallèle par les deux cheminées 24 et 25. Dans ce circuit 27, l'eau ou autre liquide de refroidissement (flèches E), après être entré par une entrée supérieure 28, descend dans la cheminée 24 et se répartit à partir de là sur les tronçons de manière à circuler dans chacun de ces tronçons, s'étendant chacun selon une demi-spire, avant d'être collecté par la cheminée 25 et de sortir par une sortie inférieure 29. En variante du deuxième mode de réalisation, la cloison intermédiaire peut être constituée par un manchon mince de révolution 30 à demi-section axiale sinusoïdale, formé par une tôle fine roulée et soudée le long d'une ligne de soudure 31, comme le montre la figure 8. Le deuxième mode de réalisation présente sur le premier les avantages suivants, dus au fait que la tôle 21 ou 30 adoptée pour constituer la cloison intermé- diaire est plus mince que la cloison 13 évidée par des gorges: meilleur échange thermique, pertes de charge réduites, poids et encombrement réduits. Dans un troisième mode de réalisation avanta- geux, représenté en figure 9, la cloison intermédiaire du boîtier 1 est constituée, selon l'invention, par un serpentin hélicoïdal tubulaire 32 dont les spires sont non jointives, et qui est interposé jointivement entre la chemise intérieure 11 et la chemise extérieure 12. Ainsi, il est défini un premier circuit 33, destiné à l'huile avant son filtrage, qui est essentiel- lement constitué par l'espace compris entre les spires du serpentin, entre les chemises intérieure 11 et extérieure 12, et qui s'étend de l'entrée d'huile 6 à une embouchure supérieure 19. De même, il est défini un deuxième circuit 34, destiné au liquide de refroidissement, qui est essen- tiellement constitué par le serpentin tubulaire 32 et qui s'étend de l'entrée d'eau supérieure 9 à la sortie d'eau inférieure 10. De manière analogue aux deux premiers mode de réalisation, des moyens pour assurer à la fois un bon positionnement de l'élément filtrant 2 dans le bottier et une séparation étanche entre les faces amont et aval dudit élément sont prévus A titre d'exemple sont re- présentés en figure 9: un ressort hélicoïdal 35 disposé axialement entre le couvercle 3 et une plaque de sépara- tion 36, munie d'évidements excentrés 37 permettant le35 passage de l'huile refroidie vers la face amont de l'élément filtrant 2, cette plaque étant en appui sur la cloison intérieure 11 et écrasant en même temps un joint d'étanchéité 38 interposé axialement entre cette plaque et l'élément filtrant 2. Dans chaque cas, si le filtre équipe un moteur à combustion interne, il est avantageusement monté dans le circuit de refroidissement de ce moteur, le liquide de refroidissement du moteur étant alors utilisé en même temps pour refroidir ledit filtre. REVENDICATIONS 1 Filtre à huile comprenant un boîtier ( 1) sensiblement cylindrique contenant un élément filtrant ( 2), caractérisé en ce que la paroi latérale ( 8) de ce boîtier est constituée par un échangeur thermique défi- nissant deux circuits enchevêtrés dont l'un ( 16; 26; 33) est destiné à l'huile avant son filtrage et l'autre ( 17,18; 27; 34) à un liquide de refroidissement. 2 Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque circuit comprend une pluralité de spires ( 14,15) enroulées autour de l'axe du boîtier ( 1) et agencées de façon telle que chaque volume de liquide participant à l'échange thermique emprunte longitudi- nalement au moins une moitié de l'une de ces spires. 3 Filtre selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'échangeur thermique est constitué par deux chemises cylindriques coaxiales ( 11,12) s'entourant mutuellement et par une cloison intermédiaire ( 13; 21,30; 32) d'allure générale cylindrique, mais défor- mée, disposée dans l'espace annulaire compris entre les deux chemises. 4 Filtre selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux circuits ( 16; 17,18) sont hélicoi- daux. Filtre selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque circuit hélicoïdal ( 16; 17,18) est délimité par une gorge hélicoidale évidée dans la cloi- son intermédiaire ( 13) et par l'une des deux chemises ( 11,12), juxtaposée radialement contre les bords de ladite gorge. 6 Filtre selon l'une quelconque des revendi- cations 4 et 5, caractérisé en ce que le circuit réservé au liquide de refroidissement comprend plusieurs tron- çons hélicoïdaux ( 18) branchés en parallèle. 7 Filtre selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque tronçon hélicoïdal ( 18) s'étend sur 1,5 spires. 8 Filtre selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cloison intermédiaire ( 21,30) est un manchon mince de révolution déformé et en ce que chaque chemise ( 11,12) est juxtaposée radialement contre les crêtes circulaires de ce manchon, sauf au droit de deux cheminées ( 22,23; 24,25) diamétralement opposées,10 parallèles à l'axe du boîtier. 9 Filtre selon la revendication 8, caractérisé en ce que la demi- section axiale de la cloison inter- médiaire ( 30) présente une forme générale sinusoïdale. 10 Filtre selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cloison intermédiaire ( 32) est un serpentin hélicoïdal tubulaire interposé jointivement entre les deux chemises ( 11,12).