Brevet FR2701656A1 — publié le 19940826

Corps de filtre polyvalent pour cartouche filtrante à joint radial ou axial et dispositif de filtrage comportant un tel corps. La présente invention concerne un corps de filtre ainsi qu'un dispositif de filtrage d'un fluide gazeux, utilisés notamment pour filtrer de l'air alimentant un moteur à combustion interne. Dans l'industrie automobile, les moteurs Diesel ou à explosion pour véhicules sont équipés d'un filtre à air pour purifier l'air avant son introduction dans les chambres de combustion du moteur. Le filtre à air comprend un corps de filtre monté sur le véhicule à proximité du moteur et un élément filtrant amovible sous forme d'une cartouche enfermée dans le corps de filtre. Lorsque la cartouche filtrante est colmatée par des poussières et impuretés véhiculées dans l'air, elle est remplacée par une cartouche filtrante neuve. n existe actuellement deux types de cartouches filtrantes: les cartouches à joint d'étanchéité axial et les cartouches à joint d'étanchéité axial. Les cartouches à joint axial sont montées dans le corps de filtre à l'aide d'un étrier de serrage pour assurer une compression axiale du joint d'étanchéité Les cartouches à joint radial nécessitent un ajustement des diamètres du joint et d'un tube en sortie du filtre assurant la compression du joint d'étanchéité. Jusqu'à présent, les corps de filtre sont conçus uniquement pour recevoir soit une cartouche à joint d'étanchéité axial, soit une cartouche à joint d'étanchéité radial. R n'est pas possible de monter une cartouche à joint d'étanchéité radial dans un corps de filtre conçu pour recevoir une cartouche à joint d'étanchéité axial. De même il n'est pas possible de monter une cartouche à joint d'étanchéité axial dans un corps de filtre destiné à recevoir une cartouche à joint d'étanchéité radial. R en résulte que le fabricant doit fournir des investissements importants pour réaliser au moins deux types nécessaires de corps de filtre, et que l'utilisateur est tributaire d'un type particulier de cartouches filtrantes pour son véhicule. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités en proposant un corps de filtre de structure particulière permettant l'interchangeabilité des cartouches filtrantes à joint d'étanchéité radial et à joint d'étanchéité axial. Le corps de filtre selon l'invention comprend un boîtier sensiblement cylindrique pourvu d'une entrée latérale et d'une sortie axiale, un couvercle amovible pouvant être assemblé au boîtier de façon étanche, et une partie tubulaire faisant saillie axialement à l'intérieur du boîtier et délimitant la sortie. Le boîtier présente un fond s'étendant radialement à l'opposé du couvercle et délimité par une surface cylindrique concentrique à la partie tubulaire de sortie, ladite surface constituant un étranglement radial du boîtier. De même, le couvercle présente circonférentiellement un étranglement radial pour offrir une surface cylindrique d'appui disposée coaxialement à la partie tubulaire de sortie. Cette forme particulière du corps de filtre permet d'une part le montage d'une cartouche à joint d'étanchéité axial, le centrage de la cartouche étant assuré par la partie tubulaire de sortie du corps de filtre, et d'autre part le montage d'une cartouche à joint d'étanchéité radial, les deux étranglements radiaux situés respectivement au fond du boîtier et sur le couvercle assurant le centrage de la cartouche dans le corps de filtre. L'invention permet donc de monter indifféremment les deux types de cartouches filtrantes dans un corps de filtre unique. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation particulier pris à titre non limitatif et illustré par des dessins annexés, sur lesquels: la figure I est une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif de filtrage avec un corps de filtre selon l'invention accueillant une cartouche filtrante à joint d'étanchéité axial; et la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale du corps de filtre de la figure 1 accueillant une cartouche filtrante à joint d'étanchéité radial. Comme illustré sur les figures, le corps de filtre 1 est réalisé par moulage d'une matière plastique rigide ou d'un matériau métallique. Le corps 1 comprend un boîtier 2 sensiblement cylindrique représenté verticalement sur les dessins. Le boîtier 2 présente une entrée latérale 3 raccordée à une canalisation non représentée afin d'introduire un fluide gazeux, tel que de l'air, radialement ou tangentiellement dans le corps de filtre 1. Le boîtier 2 présente un fond horizontal 4 qui est délimité par deux parois cylindriques concentriques orientées verticalement. La première paroi est constituée par une partie tubulaire 5 faisant saillie vers l'intérieur du boîtier 2 et définissant la sortie du corps de filtre 1 pour le fluide gazeux. La seconde paroi est constituée par un étranglement radial 6 du boîtier 2.La partie supérieure du boîtier 2 est ouverte et reçoit un couvercle 7 monté de façon amovible et de façon étanche grâce à un système de fermeture 8 du type à grenouillère par exemple. Le couvercle 7 du corps de filtre 1 présente une partie cylindrique dans le prolongement du boîtier 2 suivie d'un étranglement radial 9 adjacent au fond horizontal 10 du couvercle 7. Le corps de filtre 1 formé par le boîtier 2 et du couvercle 7 est prolongé axialement par la partie tubulaire 5 à la sortie. La partie tubulaire 5 présente en dessous du fond 4 du boîtier 2 un décrochement radial il suivi d'une seconde partie tubulaire 12 dont le diamètre est supérieur au diamètre de la partie tubulaire 5. Un tuyau souple (non représenté), par exemple en durite, est emmanché autour de la partie tubulaire 12 en butée axiale sur le fond 4 du boîtier 2. Un collier de serrage non représenté est posé autour du tuyau en durite au niveau du décrochement radial 1 1 de la partie tubulaire 5. Afin de renforcer la résistance mécanique de la seconde partie tubulaire 12 de la sortie du corps de filtre 1, on peut fixer un insert métallique tubulaire 13 sur la paroi intérieure de la partie tubulaire 12. L'insert métallique 13 permet d'éviter la détérioration de la sortie du corps de filtre 1 en matière plastique moulée lors de la fixation du collier de serrage non représenté autour du tuyau en durite non représenté. Le corps de filtre 1 selon l'invention peut recevoir indifféremment une cartouche filtrante 20 à joint d'étanchéité axial (figure 1) et une cartouche filtrante 30 à joint d'étanchéité radial (figure 2). Comme illustré sur la figure 1, la cartouche filtrante 20 comprend un élément filtrant 21 par exemple en papier poreux sous forme tubulaire, deux éléments annulaires de renfort 22 et 23 en matière plastique moulés aux deux extrémités de l'élément filtrant 21, un joint d'étanchéité 24 en matière plastique souple ou en caoutchouc sous forme annulaire, et un disque de fermeture 25 réalisé en tôle d'acier et fixé de façon étanche par collage par exemple, sur l'élément annulaire de renfort 22 à l'extrémité supérieure de l'élément filtrant 21 située à l'opposé de la sortie du corps de filtre. Le disque de fermeture 25 pour la cartouche filtrante 20 présente un creux central 25a vers l'intérieur de la cartouche 20 et délimitant une ouverture centrale 25b. L'ouverture centrale 25b permet le passage d'une tige filetée 26 prolongeant un étrier 27 de montage qui se trouve à l'intérieur de la cartouche 20. Les pieds 27a de l'étrier 27 sont rendus solidaires de l'insert 13 par exemple par soudage. Un écrou 28 est monté au-dessus du creux central 25a du disque de fermeture sur la tige filetée 26 afin de régler, par l'intermédiaire du disque de fermeture 25, la compression axiale du joint d'étanchéité 24 sur le fond 4 du boîtier 2 du corps de filtre 1. Le joint d'étanchéité 24 est annulaire est rendu solidaire de l'élément de renfort 23 à l'extrémité inférieure de l'élément filtrant 21 de la cartouche 20. Le montage et le démontage de la cartouche filtrante 20 s'effectuent lorsque le couvercle 7 est enlevé du boîtier 2 du corps de filtre. Lorsque la cartouche 20 est usitée, c'est le cas par exemple lorsque l'élément filtrant 21 est en grande partie colmaté par des impuretés véhiculées dans l'air entrant dans le corps de fibre 1, on dévisse l'écrou 28 pour pouvoir retirer axialement la cartouche 20 et de la remplacer par une cartouche neuve, l'étrier 27 demeurant dans le corps de filtre 1. On remonte ensuite l'écrou 28 sur la tige filetée 26 pour régler la compression sur le joint d'étanchéité axial 24. Le couvercle 7 est ensuite monté sur le boîtier 2 à l'aide du système de fermeture étanche 8. La cartouche filtrante 20 est centrée radialement par l'intermédiaire de l'élément annulaire de renfort inférieur 23 qui entoure la partie tubulaire 5 de la sortie du boîtier 2. Le centrage peut être effectué avec un jeu radial de quelques millimètres entre la partie tubulaire 5 et l'élément de renfort 23. L'étrier 27 vient en appui axial sur le décrochement radial 11 de la partie tubulaire 5 pour assurer la compression axiale du joint d'étanchéité 24 sur le fond 4 du corps de filtre. En fonctionnement, l'air à filtrer est introduit par l'ouverture 3 dans l'espace entourant la cartouche filtrante 20. L'air traverse ensuite l'élément filtrant tubulaire 21 qui élimine les impuretés véhiculées dans l'air. L'air se trouvant à l'intérieur de l'élément filtrant 21 est filtré et sort axialement par la partie tubulaire 5 pour être véhiculé dans un moteur à combustion interne non représenté. Sur la figure 2 est représentée une cartouche filtrante 30 à joint d'étanchéité radial 34 montée dans le corps de filtre 1. La cartouche 30 comprend un élément filtrant 31 tubulaire réalisé par exemple en papier poreux et dont les extrémités sont moulées dans deux éléments annulaires de renfort supérieur 32 et inférieur 33. L'élément de renfort supérieur 32 est fermé par une plaque horizontale 35. Les éléments de renfort annulaires supérieur 32 et inférieur 33 coopèrent radialement avec des étranglements radiaux supérieur 9 du couvercle 7 et inférieur 6 du boîtier 2 respectivement afin d'assurer le centrage de la cartouche filtrante 30 dans le corps de filtre 1. Le joint d'étanchéité 34 est annulaire et rendu solidaire de l'élément inférieur de renfort 33. En position centrée de la cartouche filtrante 30, le joint radial 34 en appui sur la paroi extérieure cylindrique de la partie tubulaire 5 de sortie. Le centrage de la cartouche 30 par l'élément inférieur de renfort 33 par rapport à l'étranglement radial 6 du boîtier 2 permet de réduire les contraintes de vibrations sur le joint d'étanchéité 34. Sur la surface supérieure de la plaque de fermeture 35 de la cartouche filtrante 30 sont fixés des éléments élastiques d'amortissement sous forme d'ergots 36 réalisés en matière plastique. Des ergots 36 peuvent être répartis le long d'un trajet circulaire et peuvent être remplacés par un bourrelet élastique annulaire. Le fond 10 du couvercle 7 agit sur les éléments élastiques d'amortissement 36 pour assurer le maintien axial de la cartouche filtrante 30 dans le corps de filtre 1. Les étranglements radiaux 6, 9 du corps de filtre 1 peuvent avoir le même diamètre ou des diamètres légèrement différents l'un de l'autre. Cela dépend des diamètres extérieurs respectifs des éléments de renfort 32, 33 de la cartouche filtrante 30 à joint d'étanchéité radial. il ressort de ce qui précède que la structure particulière du corps de filtre 1 avec ses deux étranglements radiaux supérieur 9 et inférieur 6 et avec la partie tubulaire 5 de sortie permet de recevoir indifféremment les deux types de cartouches filtrantes. REVENDICATIONS 1. Corps de filtre (1) destiné à filtrer un fluide gazeux, comprenant un boîtier (2) sensiblement cylindrique pourvu d'une entrée latérale (3) et d'une sortie axiale, un couvercle (7) amovible et pouvant être monté de façon étanche sur le boîtier, caractérisé en ce que le boîtier présente un étranglement radial (6) offrant une surface cylindrique d'appui adjacente au fond radial (4), que le couvercle comporte un étranglement radial (9) offrant une surface d'appui cylindrique adjacente à son fond plat (10), et que la sortie du corps de filtre est délimitée par une partie tubulaire (5) qui fait saillie axialement vers l'intérieur du corps pour offrir une surface d'appui cylindrique, les surfaces d'appui cylindriques étant destinées au centrage d'une cartouche filtrante (20, 30) du type à joint d'étanchéité axial (24) ou à joint d'étanchéité radial (34). 2. Corps de filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étranglement radial (6) du boîtier et l'étranglement radial (9) du couvercle sont colinéaires et présentent des diamètres sensiblement identiques l'un à l'autre. 3. Corps de filtre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est réalisé par moulage d'une matière plastique. 4. Corps de filtre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie tubulaire (5) de sortie s'étend axialement vers l'extérieur du fond (4) du boîtier (2) et présente un décrochement radial (11) prolongé par une seconde partie tubulaire (12). 5. Corps de filtre selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un insert métallique tubulaire (13) rendu solidaire de la surface intérieure de la seconde partie tubulaire (12) de la sortie. 6. Corps de filtre selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un étrier de serrage (27) dont les pieds (27a) sont rendus solidaires de Insert métallique (13), l'étrier étant prolongé axialement par une tige filetée (26) qui coopère avec un écrou (28) pour le montage dans le corps de filtre d'une cartouche filtrante (20) à joint d'étanchéité axial. 7. Dispositif de filtrage comprenant une cartouche filtrante (20) à joint d'étanchéité axial (24), caractérisé en ce qu'il comprend un corps de filtre (1) selon la revendication 6, la cartouche (20) étant centrée radialement autour de la partie tubulaire (5) à l'intérieur du corps de filtre. 8. Dispositif de filtrage comprenant une cartouche filtrante (30) à joint d'étanchéité radial (34), caractérisé en ce qu'il comprend un corps de filtre selon l'une des revendications 1 à 5, la cartouche filtrante (30) étant centrée radialement par l'étranglement radial (9) du couvercle (7) du corps de filtre d'une part et par l'étranglement (6) du boîtier (2) du corps de filtre d'autre part, le joint d'étanchéité radial (34) de la cartouche filtrante étant en appui sur la surface extérieure de la partie tubulaire (5) de sortie. 9. Dispositif de filtrage selon la revendication 8, caractérisé en ce que la cartouche filtrante (30) à joint d'étanchéité radial comporte sur l'extrémité à ltopposé du joint radial (34), des éléments élastiques d'amortissement (36 > en appui sur le fond plat (10) du couvercle (7) du corps de filtre.