Brevet FR2774925A1 — publié le 19990820

Cartouche de filtration, notamment pour moteur à combustion interne. La présente invention est relative aux cartouches de fiffitration, notamment pour moteurs à combustion interne. Plus particulièrement, l'invention concerne une cartouche de filtration comprenant un élément filtrant tubulaire qui s'étend selon un axe central entre deux extrémités longitudinales, cet élément filtrant présentant d'une part, une surface cylindrique externe et d'autre part, une surface cylindrique interne délimitant un passage central de fluide, ledit élément filtrant étant constitué par une feuille souple poreuse formant une succession de plis à arêtes axiales, ces plis se présentant, vus en section dans un plan radial, sous la forme d'ailettes incurvées toutes dans un même sens angulaire, chaque ailette étant constituée par deux portions de ladite feuille poreuse, dites respectivement extrados et intrados et comportant chacune une face concave et une face convexe, l'intrados et l'extrados de chaque ailette s'étendant chacun er.tre une extrémité intérieure voisine de la surface cylindrique interne de la cartouche filtrante et une extrémité extérieure voisine de la surface cylindrique externe de la cartouche filtrante, l'intrados et l'extrados de chaque ailette se rejoignant au niveau de leurs extrémités extérieures, l'intrados de chaque ailette rejoignant l'extrados d'une ailette adjacente au niveau de leurs extrémités intérieures, et la feuille poreuse présentant des éléments de séparation qui maintiennent écartés les uns des autres les différents intrados et extrados et qui rigidifient ladite feuille poreuse. Le document US-A-2 801 009 décrit un exemple d'une telle cartouche de filtration, qui présente l'inconvénient d'être relativement complexe et délicate à fabriquer industriellement, notamment parce qutil est difficile de maîtriser de façon fiable et répétitive la forme précise des ailettes incurvées formées par les plis de l'élément filtrant. Cette difficulté est encore renforcée par le fait que, dans le document susmentionné, les ailettes sont rendues assez rigides par la présence de gaufrages radiaux du papier filtre. La présente invention a notamment pour but de pallier ces inconvénients. A cet effet, selon l'invention, une cartouche filtrante du genre en question est essentiellement caractérisé en ce que l'intrados et l'extrados de chaque ailette comportent des lignes de moindre résistance, formant charnières, qui ne sont pas rigidifiées par les éléments de séparation et qui s 'étendent parallèlement à l'axe central de l'élément filtrant entre les deux extrémités longitudinales dudit élément filtrant, ces lignes de moindre résistance subdivisant ainsi chaque intrados et chaque extrados en au moins trois panneaux, et les panneaux adjacents reliés entre eux par une de ces lignes de moindre résistance formant entre eux, vus en section dans un plan radial, un angle compris entre 110 et 175 degrés. Grâce à ces lignes axiales formant charnières, on maîtrise mieux la forme incurvée des ailettes constituées par les plis de l'élément filtrant, de sorte que le processus de fabrication du filtre selon l'invention est rendu plus aisé et plus fiable. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à 'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - la feuille poreuse de l'élément filtrant présente des gaufrages qui s'étendent selon des lignes perpendiculaires à l'axe longitudinal dudit élément filtrant et qui séparent les uns des autres les intrados et extrados des différentes ailettes, ces gaufrages étant cassés sensiblement sans détérioration de a feuille poreuse le long desdites lignes de moindre résistance, de façon que ces lignes soient droites - les gaufrages sont cassés sensiblement sans écrasement de l'épaisseur de la feuille poreuse le long lesdites lignes de moindre résistance - les gaufrages sont cassés par des lignes de compression faiblement marquées dans la feuille poreuse de l'élément filtrant, ces lignes de compression étant réalisées sur la face concave de chaque extrados et de chaque intrados des ailettes - la feuille poreuse de l'élément filtrant présente des bossages emboutis qui séparent les uns des autres les intrados et extrados des différentes ailettes, ladite feuille poreuse présentant des bandes axiales lisses dépourvues de bossage, et ces bandes axiales constituant lesdites lignes de moindre résistance - la feuille poreuse de l'élément filtrant présente des éléments de séparation rapportés qui maintiennent écartés les uns des autres les intrados et extrados des différentes ailettes, ladite feuille poreuse présentant des bandes axiales lisses dépourvues d'élément de séparation, et ces bandes axiales constituant lesdites lignes de moindre résistance - les éléments de séparation rapportés sont des cordons de colle - les panneaux délimités par les lignes de moindre résistance sont sensiblement plans - les panneaux délimités par les lignes de moindre résistance présentent une largeur constante ou croissante d'un panneau à l'autre, radialement vers l'extérieur ; - la feuille poreuse de l'élément filtrant présente des éléments de séparation qui maintiennent écartés les uns des autres les intrados et extrados des différentes ailettes, chaque intrados d'une ailette étant en contact, par l'intermédiaire desdits éléments de séparation, à la fois avec l'extrados de la même ailette et avec l'extrados d'une ailette adjacente, chaque intrados et extrados adjacents délimitant ainsi entre eux un espace libre qui ménage entre lesdits extrados et intrados adjacents un écartement sensiblement constant depuis l'extrémité intérieure et jusqu'à l'extrémité extérieure de ces intrados et extrados adjacents, tous les intrados et extrados de l'élément filtrant présentant une section sensiblement identique dans un plan radial, et les extrémités extérieures des intrados et extrados d'une même ailette étant reliées entre elles par une face d'extrémité qui s'étend sensiblement parallèlement à la surface cylindrique externe de l'élément filtrant ; - chaque intrados est séparé d'un extrados adjacent par une première distance curviligne 1 en suivant la surface cylindrique interne de l'élément filtrant dans un plan radial, laquelle surface cylindrique interne présente un premier diamètre d, et par une deuxième distance curviligne L en suivant la surface cylindrique externe dans le même plan radial, laquelle surface cylindrique externe présente un deuxième diamètre D, le rapport l/L entre les première et deuxième distances étant sensiblement égal au rapport d/D entre les premier et deuxième diamètres - la face d'extrémité de chaque ailette de l'élément filtrant présente une section sensiblement rectiligne dans un plan radial, cette face d'extrémité étant reliée à l'intrados et à l'extrados de l'ailette par deux arêtes axiales formées par pliure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de plusieurs de ses formes de réalisation, données à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins joints. Sur les dessins - la figure 1 est une vue de côté d'une cartouche filtrante selon une forme de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus écorchée de la cartouche filtrante de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe partielle selon la ligne III-III de la figure 2, - la figure 4 est une vue partielle en perspective de l'élément filtrant de la cartouche représentée sur les figures 1 à 3, - et les figures 5 et 6 sont des vues similaires à la figure 4, pour deux autres formes de réalisation de l'invention. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Les figures 1 et 2 représentent une cartouche filtrante 1 qui peut être destinée par exemple à filtrer l'huile de lubrification d'un moteur à combustion interne, ou encore le carburant liquide ou l'air alimentant un tel moteur. Cette cartoucne filtrante comprend - un élément filtrant 2 tubulaire, qui présente une forme de révolution autour d'un axe central Z et qui s'étend axialement er.tre deux extrémités longitudinales, cet élément filtrant étant constitué par une feuille souple poreuse et plissée, réalisée par exemple en papier, - deux flasques d'extrémité 3, réalisés par exemple sous la forme de couronnes métalliques annulaires, qui coiffent respectivement les deux extrémités longitudinales de l'élément filtrant en étant reliées de façon étanche à ces extrémités notamment par collage, chaque flasque 3 s'étendant radialement entre un rebord intérieur 4 (voir figure 2) et un rebord extérieur 5, les rebords extérieurs 5 des deux flasques emprisonnant ainsi l'élément filtrant 2 en définissant sa surface cylindrique externe, - et le cas échéant un tube intérieur perforé 6 rigide (voir figure 2) qui est centré sur l'axe Z et aux extrémités duquel sont emboîtées les rebords intérieurs 4 des flasques, ce tube perforé formant un passage central pour le fluide filtré et définissant la surface intérieure interne de l'élément filtrant 2. Le tube perforé 6 pourrait éventuellement être omis, auquel cas on pourrait disposer provisoirement l'élément filtrant 2 autour d'un tube ou similaire lors de la fabrication de la cartouche filtrante, puis enlever ce tube. Comme représenté sur les figures 2 et 4, le papier filtre 2 forme une succession angulaire de plis 7 à arêtes axiales qui présentent, vus en section dans un plan radial, la forme d'ailettes incurvées toutes dans un même sens angulaire. Chacun de ces plis 7 en forme d'ailettes incurvées comprend deux portions de la feuille de papier filtre, dites respectivement extrados 8 et intrados 9 et comportant chacune une face concave et une face convexe. Ces intrados et extrados sont tous identiques au sein d'une même ailette 7 et d'une ailette à l'autre (même forme et même longueur en section dans le plan radial). Les intrados et extrados de deux ailettes 7 adjacentes se rejoignent au niveau de leurs extrémités intérieures par une simple pliure 10 située au contact du tube perforé 6. De plus, les extrémités radialement extérieures des extrados 8 et intrados 9 de chaque ailette 7 sont reliées entre elles par une face d'extrémité 11 qui s'étend sensiblement parallèlement à la surface cylindrique externe de l'élément filtrant. Dans l'exemple représenté sur les figures 2 et 4, la face d'extrémité 11 de chaque ailette est reliée à l'extrados 8 et à l'intrados 9 de cette ailette respectivement par deux pliures 12 formant des arêtes axiales, de sorte que ladite face d'extrémité 11 présente une section sensiblement rectiligne dans tout plan radial. Ainsi, les faces d'extrémité 11 des différentes ailettes suivent au plus près le contour de la surface cylindrique externe de l'élément filtrant 2. Toutefois, il serait possible que les faces d'extrémités 11 des ailettes présentent des formes différen tes, et notamment des formes anguleuses ou arrondies (en section radiale), en suivant de préférence sensiblement le contour de la surface cylindrique externe de l'élément filtrant 2. Par ailleurs, le papier filtre 2 est gaufré de fa çon à former des ondulations alternées qui se trouvent chacune dans un plan radial, comme représenté sur les figures 3 et 4. Lors du plissage du papier filtre, ces gaufrages 13 viennent au contact les uns des autres, en délimitant entre eux une multitude de canaux 14, également compris chacun dans un plan radial. Or notera que, du fait de la présence des gaufrages 13 et des canaux 14, les pliures intérieures 10 présentent une forme relativement arrondie. Selon l'invention, on garantit que l'écartement e entre chaque extrados 9 et chaque intrados 8, au niveau des canaux 14, reste sensiblement constant depuis les extrémités intérieure de ces extrados et intrados jusqu' aux extrémités extérieures desdits extrados et intrados. On entend par "écartement sensiblement constant" un écartement qui ne va pas en s'accroissant vers l'extérieur de -'élément filtrant, cet écartement étant sensiblement le même au voisinage des extrémités intérieure et extérieure des extrados et intrados. Autrement dit, les intrados et extrados de chaque ailette 7 sont en contact mutuel par l'intermédiaire de leurs gaufrages 13 et définissent entre eux un espace libre présentant une section de passage sensiblement constante depuis la surface cylindrique interne jusqu'à la surface cylindrique externe de l'élément filtrant, et les ailettes - sont elles-mêmes en contact mutuel par l'inter médiaire des gaufrages 13, en laissant entre elles un espace libre ayant une section de passage sensiblement constante depuis la surface cylindrique interne jusqu'à la surface cylindrique externe de l'élément filtrant. La valeur de l'écartement e entre deux ailettes 7 peut éventuellement être différente de la valeur de l'écartement e entre l'intrados et l'extrados d'une même ailette. Toutefois, dans les modes de réalisation préférés, l'écartement e est le même entre tous les intrados et extrados. Cet écartement est de préférence inférieur à deux fois l'épaisseur du papier filtre, laquelle épaisseur est généralement inférieure à 1 mm dans les cas les plus courants. Par exemple, l'écartement e peut être de l'ordre de 0,6 à 0,8 mm, et l'épaisseur du papier filtre peut être de l'ordre de 0,4 à 0,6 mm. Afin d'obtenir un écartement e sensiblement constant entre les différents extrados et intrados, il est nécessaire - que les différents extrados et intrados présentent tous une même longueur curviligne, dans un plan radial, sensiblement égale à (D2 + d2)/4d, où D et d sont respectivement les diamètres extérieur et intérieur de l'élément filtrant 2, - et que les ailettes 7 suivent des lignes courbes bien précises, qui impliquent de coucher les différentes ailettes 7 de façon relativement prononcée par rapport à la direction radiale. Plus précisément, les lignes courbes suivies par les intrados et extrados des ailettes sont telles que, en tout point de ces intrados et extrados situé sur un cercle de diamètre x centré sur l'axe Z, on ait la relation sin a = d/x, où: - a est l'angle entre les tangentes respectives du cercle susmentionné et de l'intrados ou extrados considéré pour le point considéré, cet angle étant mesuré dans un plan radial, - et d est le diamètre intérieur de l'élément filtrant 2. Pour obtenir cette forme particulière des ailettes 7, on ménage dans l'intrados et l'extrados de chaque ailette des lignes 15 de moindre résistance (voir figure 4) qui s'étendent chacune parallèlement à l'axe Z entre les deux extrémités longitudinales de la cartouche filtrante. Ces lignes 15 de moindre résistance sont avantageusement réalisées sous la forme de lignes de compression faiblement marquées dans la feuille poreuse de l'élément filtrant, lesquelles lignes de compression sont réalisées sur les faces concaves des extrados et intrados afin d'initier la courbure des ailettes 7. Les lignes de compression en question servent uniquement à casser ou neutraliser les gaufrages, de façon que les lignes 15 de moindre résistance soient rectilignes pour leur permettre de jouer leur rôle de charnière. Mais lesdites lignes de compression ne détériorent quasiment pas le papier filtre et n'induisent sensiblement pas d'écrasement irréversible de ce papier filtre, contrairement aux lignes de pliage 10,12. Ainsi, avant pliage, l'épaisseur du papier filtre au niveau desdites lignes de moindre résistance peut être comprise par exemple entre 70 et 100 % de l'épaisseur normale dudit papier filtre, de façon à diminuer le moins possible la capacité filtrante du papier au niveau des lignes 15. Les lignes 15 de moindre résistance sont au moins au nombre de deux, et par exemple au nombre de trois, au niveau de chaque extrados et intrados, en délimitant ainsi dans chaque extrados et intrados au moins trois panneaux 16 axiaux (quatre panneaux dans l'exemple représenté sur les dessins). Ces panneaux 16 peuvent être sensiblement plan, et ils forment entre eux, au niveau des lignes 15 de moindre résistance, des angles compris par exemple entre 110 et 175 , mesurés dans un plan radial. La largeur des différents panneaux 16 est constante, ou le cas échéant croissante d'un panneau à l'autre en se déplaçant radialement vers l'extérieur sur chaque intrados et extrados. Par ailleurs, la largeur des faces d'extrémité 11 des ailettes est choisie de façon que la distance curviligne L entre l'extrados 8 et l'intrados 9 de l'ailette, mesurée en suivant la surface cylindrique externe de l'élément filtrant, soit telle que L/1 = D/d, où - 1 est la distance curviligne entre l'extrados 8 et l'intrados 9 de l'ailette, mesurée en suivant la surface cylindrique interne de l'élément filtrant dans le plan radial susmentionné, - et d et D sont respectivement les diamètres intérieur et extérieur de l'élément filtrant 2. Les mêmes distances curvilignes 1 et L se retrouvent entre l'extrados 8 et l'intrados 9 appartenant à deux ailettes 7 différentes, sauf bien entendu si les écartements e susmentionnés sont différents du côté intérieur et du côté extérieur des ailettes (auquel cas on trouvera entre deux ailettes des distances curvilignes 1' et L' telles que L'/1' = D/d). En variante, comme représenté sur la figure 5, les gaufrages 13 du papier filtre pourraient être remplacés par des bossages emboutis 17 faisant saillie alternativement sur une face et sur l'autre du papier filtre, et disposés par exemple selon des lignes perpendiculaires à l'axe Z, de façon à entrer localement en contact mutuel lors du plissage de l'élément filtrant, pour séparer les uns des autres les différents extrados et intrados de l'élément filtrant 2 en délimitant des espaces libres de largeur sensiblement constante, comme dans l'exemple décrit précédemment (les espaces libres ne présentent toutefois plus la forme de canaux). Les lignes de bossage comportent des interruptions qui laissent dans le papier filtre des bandes axiales 18 lisses dépourvues de bossages, lesquelles bandes axiales constituent les lignes 15 susmentionnées de moindre résistance, et forment des charnières entre les différents panneaux 16, comme décrit précédemment. Selon une autre variante, représentée sur la figure 6, les bossages 17 pourraient être remplacés par des cordons de colle 19, déposés sur les deux faces du papier filtre. De préférence, les cordons de colle 19 déposés sur les deux feuilles du papier filtre sont disposés en cor respondance mutuelle, de façon à minimiser la surface de papier ainsi neutralisée. Comme dans le mode de réalisation de la figure 5, les cordons 19 de colle sont interrompus localement de fa çon à ménager dans le papier filtre des bandes axiales lisses 18 qui sont dépourvues de colle, en définissant ainsi les lignes 15 de moindre résistance susmentionnées qui délimitent entre elles les panneaux 16 des extrados et intrados. REVENDICATIONS 1. Cartouche de filtration comprenant un élément filtrant tubulaire (2) qui s'étend selon un axe central (Z) entre deux extrémités longitudinales, cet élément filtrant présentant d'une part, une surface cylindrique externe et d'autre part, une surface cylindrique interne délimitant un passage centrai de fluide, ledit élément filtrant étant constitué par une feuille souple poreuse formant une succession de plis (7) à arêtes axiales, ces plis se présentant, vus en section dans un plan radial, sous la forme d'ailettes incurvées toutes dans un même sens angulaire, chaque ailette (7) étant constituée par deux portions de ladite feuille poreuse, dites respectivement extrados (8) et intrados (9) et comportant chacune une face concave et une face convexe, l'intrados et l'extrados de chaque ailette s'étendant chacun entre une extrémité intérieure (10) voisine de la surface cylindrique interne de la cartouche filtrante et une extrémité extérieure (12) voisine de la surface cylindrique externe de la cartouche filtrante, l'intrados (9) et l'extrados (8) de chaque ailette se rejoignant au niveau de leurs extrémités extérieures (12), l'intrados (9) de chaque ailette rejoignant l'extrados (8) d'une ailette adjacente au niveau de leurs extrémités intérieures (10), et la feuille poreuse présentant des éléments de séparation (13, 17, 19) qui maintiennent écartés les uns des autres les différents intrados (9) et extrados (8) et qui rigidifient ladite feuille poreuse, caractérisé en ce que l'intrados (9) et l'extrados (8) de chaque ailette comportent des lignes de moindre résistance (15), formant charnières, qui ne sont pas rigidifiées par les éléments de séparation (13, 17, 19) et qui s'étendent parallèlement à l'axe central (Z) de l'élément filtrant entre les deux extrémités longitudinales dudit élément filtrant, ces lignes de moindre résistance subdivisant ainsi chaque intrados (9) et chaque extrados (8) en au moins trois panneaux (16), et les panneaux adjacents reliés entre eux par une de ces lignes de moindre résistance formant entre eux, vus en section dans un plan radial, un angle compris entre 110 et 175 degrés. 2. Cartouche de filtration selon la revendication 1, dans laquelle la feuille poreuse de l'élément filtrant présente des gaufrages (13) qui s'étendent selon des lignes perpendiculaires à l'axe longitudinal (Z) dudit élément filtrant et qui séparent les uns des autres les intrados (9) et extrados (8) des différentes ailettes, ces gaufrages étant cassés sensiblement sans détérioration de la feuille poreuse le long desdites lignes de moindre résistance (15), de façon que ces lignes soient droites. 3. Cartouche de filtration selon la revendication 2, dans laquelle les gaufrages (13) sont cassés sensiblement sans écrasement de l'épaisseur de la feuille poreuse le long lesdites lignes de moindre résistance (15). 4. Cartouche de filtration selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans laquelle les gaufrages sont cassés par des lignes de compression (15) faiblement marquées dans la feuille poreuse de l'élément filtrant, ces lignes de compression étant réalisées sur la face concave de chaque extrados (8) et de chaque intrados (9) des ailettes. 5. Cartouche de filtration selon la revendication 1, dans laquelle la feuille poreuse de l'élément filtrant présente des bossages emboutis (17) qui séparent les uns des autres les intrados (9) et extrados (8) des différentes ailettes, ladite feuille poreuse présentant des bandes axiales lisses (18) dépourvues de bossage, et ces bandes axiales constituant lesdites lignes de moindre résistance (15). 6. Cartouche de filtration selon la revendication 1, dans laquelle la feuille poreuse de l'élément filtrant présente des éléments de séparation (19) rapportés qui maintiennent écartés les uns des autres les intrados (9) et extrados (8) des différentes ailettes, ladite feuille poreuse présentant des bandes axiales lisses (18) dépourvues d'élément de séparation, et ces bandes axiales constituant lesdites lignes de moindre résistance (15). 7. Cartouche de filtration selon la revendication 6, dans laquelle les éléments de séparation rapportés sont des cordons de colle (19). 8. Cartouche de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les panneaux (16) délimités par les lignes de moindre résistance sont sensiblement plans. 9. Cartouche de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les panneaux (16) délimités par les lignes (14) de moindre résistance présentent une largeur constante ou croissante d'un panneau à l'autre, radialement vers l'extérieur. 10. Cartouche de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque intrados d'une ailette est en contact, par l'intermédiaire des éléments de séparation (13, 17, 19), à la fois avec l'extrados de la même ailette et avec l'extrados d'une ailette adjacente, chaque intrados et extrados adjacents délimitant ainsi entre eux un espace libre (14) qui ménage entre lesdits intrados et extrados adjacents un écartement (e) sensiblement constant depuis l'extrérnité intérieure jusqu'à l'extrémité extérieure de ces intrados et extrados adjacents, tous les intrados et extrados de l'élément filtrant présentant une section sensiblement identique dans un plan radial, et les extrémités extérieures des intrados et extrados d'une même ailette étant reliées entre elles par une face d'extrémité (11) qui s'étend sensiblement parallèlement à la surface cylindrique externe de l'élément filtrant. 11. Cartouche de filtration selon la revendication 11, dans laquelle chaque intrados (9) est séparé d'un extrados (8) adjacent - par une première distance curviligne 1 en suivant la surface cylindrique interne de l'élément filtrant dans un plan radial, laquelle surface cylindrique interne présente un premier diamètre d, - et par une deuxième distance curviligne L en suivant la surface cylindrique externe dans le même plan radial, laquelle surface cylindrique externe présente un deuxième diamètre D, le rapport l/L entre les première et deuxième distances étant sensiblement égal au rapport d/D entre les premier et deuxième diamètres. 12. Cartouche de filtration selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, dans laquelle la face d'extrémité (11) de chaque ailette de l'élément filtrant présente une section sensiblement rectiligne dans un plan radial, cette face d'extrémité étant reliée à l'intrados (9) et à l'extrados (8) de l'ailette par deux arêtes axiales (12) formées par pliure.